infraestrutura da emc para sistemas de bancos de dados

White paper
INFRAESTRUTURA DA EMC
PARA SISTEMAS DE BANCOS DE DADOS DE
ALTO DESEMPENHO DA MICROSOFT
EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
• Gerenciamento simplificado de armazenamento com o FAST VP
• Desempenho acelerado com o XtremCache
Soluções EMC
Resumo
Este white paper descreve uma solução de armazenamento com
classificação automatizada por níveis para vários aplicativos essenciais
virtualizados com o VMware vSphere na plataforma de armazenamento
EMC® Symmetrix® VMAX® 40K. Com o EMC XtremCache™ habilitado no
host, os I/O de leitura são armazenados no cache e descarregados do pool
virtual do armazenamento VMAX.
Dezembro de 2013
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Número da peça H11035.3
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
2
Índice
Resumo executivo ................................................................................................................................ 6
Business case .................................................................................................................................. 6
Visão geral da solução ..................................................................................................................... 6
Principais resultados ....................................................................................................................... 7
Introdução ............................................................................................................................................ 8
Finalidade ........................................................................................................................................ 8
Escopo ............................................................................................................................................. 8
Público-alvo ..................................................................................................................................... 8
Terminologia .................................................................................................................................... 9
Componentes-chave da tecnologia ..................................................................................................... 10
Visão geral ..................................................................................................................................... 10
EMC XtremSF e EMC XtremCache .................................................................................................... 10
Armazenamento em cache flash no servidor para obter a velocidade máxima ........................... 10
Gravação no cache e na memória principal (write through) para o array para proporcionar
proteção total ............................................................................................................................ 10
Independência em termos de aplicativos .................................................................................. 11
Integração com o vSphere ......................................................................................................... 11
Impacto mínimo nos recursos do sistema ................................................................................. 11
Suporte a clustering ativo/passivo do XtremCache.................................................................... 11
EMC Symmetrix VMAX 40K ............................................................................................................. 11
EMC Virtual Provisioning ................................................................................................................ 11
EMC FAST VP .................................................................................................................................. 12
NEC Express5800/A1080a-E .......................................................................................................... 12
VMware vSphere ............................................................................................................................ 12
VMware vSphere 5 .................................................................................................................... 12
VMware vCenter Server.............................................................................................................. 12
EMC PowerPath/VE.................................................................................................................... 12
Oracle Database 11g R2 ................................................................................................................. 12
Oracle Automatic Storage Management..................................................................................... 13
Oracle GRID Infrastructure ......................................................................................................... 13
Microsoft SQL Server 2012 ............................................................................................................. 13
Clustering de failover do SQL Server .......................................................................................... 13
Arquitetura e design da solução ......................................................................................................... 14
Visão geral ..................................................................................................................................... 14
Arquitetura física ........................................................................................................................... 14
Recursos de hardware .................................................................................................................... 15
Recursos de software ..................................................................................................................... 16
Conectividade de armazenamento ................................................................................................. 16
Projeto de provisionamento virtual de armazenamento.................................................................. 17
Configuração do FAST VP ............................................................................................................... 18
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
3
Considerações sobre o projeto de armazenamento ................................................................... 18
Perfil da carga de trabalho e do banco de dados Oracle ................................................................. 19
Esquema do banco de dados Oracle .............................................................................................. 20
Serviços do banco de dados Oracle ............................................................................................... 20
Configuração da LUN do Oracle ...................................................................................................... 21
Tipo de carga de trabalho do Microsoft SQL Server......................................................................... 21
Perfil e carga de trabalho de DSS do SQL Server 2012.................................................................... 21
Configuração da LUN de DSS do SQL Server 2012 ou posterior ...................................................... 22
Perfil e carga de trabalho de OLTP do SQL Server 2012 .................................................................. 22
Configuração da LUN de OLTP do SQL Server 2012......................................................................... 23
Configurações do SQL Server 2012 e do Windows 2008 R2 para cargas de trabalho de DSS e
OLTP .............................................................................................................................................. 23
Configurações do sistema operacional e da instância do SQL Server ......................................... 23
Configurações do banco de dados ............................................................................................ 24
Configuração do VMware vSphere .................................................................................................. 24
Configuração da máquina virtual do VMware ................................................................................. 24
Clustering do SQL Server 2012 no VMware..................................................................................... 25
EMC Virtual Storage Integrator ....................................................................................................... 26
Configuração do XtremCache com VMware .................................................................................... 27
Processos dos testes de desempenho ................................................................................................ 29
Visão geral ..................................................................................................................................... 29
Validação....................................................................................................................................... 29
Cargas de trabalho dos aplicativos ................................................................................................ 29
Procedimento de teste ................................................................................................................... 30
Cenários de teste ........................................................................................................................... 30
FAST VP de três níveis com e sem o XtremCache................................................................................. 31
Objetivo ......................................................................................................................................... 31
Cenários de teste ........................................................................................................................... 31
Resumo dos resultados dos testes................................................................................................. 31
Resultados do desempenho do FAST VP de três níveis ................................................................... 33
FAST VP de dois níveis com e sem o XtremCache ................................................................................ 34
Visão geral ..................................................................................................................................... 34
Cenários de teste ........................................................................................................................... 34
Resultados do desempenho de OLTP no FAST VP de dois níveis ..................................................... 34
Resultados do desempenho de OLTP no XtremCache e FAST VP de dois níveis............................... 35
Distribuição dos resultados de desempenho do FAST VP de dois níveis ......................................... 37
Impacto do XtremCache no FAST VP ................................................................................................... 38
Visão geral ..................................................................................................................................... 38
Comportamento do FAST VP de três níveis com o XtremCache........................................................ 38
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Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
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4
XtremSF e XtremCache com cargas de trabalho de DSS ...................................................................... 40
Visão geral ..................................................................................................................................... 40
Armazenamento em cache ............................................................................................................. 40
Armazenamento local .................................................................................................................... 41
XtremCache com instância de cluster de failover do SQL Server ......................................................... 42
Visão geral ..................................................................................................................................... 42
Suporte ao clustering de failover da Microsoft (ativo/passivo) ....................................................... 42
Validação....................................................................................................................................... 43
Conclusão........................................................................................................................................... 44
Resumo.......................................................................................................................................... 44
Resultados..................................................................................................................................... 44
Referências ........................................................................................................................................ 45
White papers ................................................................................................................................. 45
Documentação de produtos ........................................................................................................... 45
Outra documentação ..................................................................................................................... 45
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
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Resumo executivo
Business case
Visão geral da
solução
À medida que as empresas transferem seus bancos de dados e aplicativos para a
nuvem privada, os departamentos de TI precisam buscar mais eficiência e
melhorar a qualidade do serviço, incluindo:
•
Expandir a tecnologia flash de alto desempenho do armazenamento para
o host, a fim de dar suporte a cargas de trabalho mistas.
•
Transferir a carga de trabalho do storage array para o flash baseado no
servidor para que o array possa proporcionar mais I/Os para outros
aplicativos.
•
Reduzir os gastos de capital e custos contínuos.
•
Manter os altos níveis de desempenho e oferecer um desempenho
previsível para proporcionar a qualidade de serviço necessária nesses
ambientes. É essencial que a infraestrutura e as ferramentas simplifiquem
os processos de gerenciamento de armazenamento e melhorem o
desempenho com o mínimo de tarefas manuais.
O EMC® Symmetrix® VMAX® 40K e as ferramentas de gerenciamento associadas
foram desenvolvidos para ser a base dessa infraestrutura e para atender às
necessidades reais dos negócios:
•
Otimização do desempenho — otimizar e priorizar aplicativos de
negócios, permitindo que os clientes aloquem dinamicamente recursos
em um só array.
•
Facilidade de gerenciamento — eliminar aplicativos de classificação
manual quando os objetivos de desempenho forem alterados ao longo do
tempo.
•
Aceleração do armazenamento no servidor — acelerar o desempenho de
aplicativos para níveis extremos e colocar os dados dinâmicos mais perto
da memória do servidor por meio da consolidação com o EMC XtremSF™
e o EMC XtremCache™.
A NEC Express5800/A1080a-E é a plataforma de servidor que serve de base para
essa solução. Representando a quinta geração da arquitetura de servidores
corporativos da NEC, essa linha de servidores mantém o legado da NEC no
desenvolvimento de servidores corporativos dimensionáveis que oferecem
recursos excepcionais de flexibilidade de configuração, capacidade,
confiabilidade e disponibilidade. Ao combinar o NEC Express5800/A1080a-E com
o VMware vSphere 5, a plataforma cria uma solução extraordinária para as
necessidades de virtualização da empresa.
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Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
6
Principais
resultados
Nossos testes mostram que essa solução, baseada no Symmetrix VMAX com
Enginuity™ 5876, EMC FAST VP™ (Fully Automated Storage Tiering for Virtual
Pools), no XtremSF e no XtremCache, oferece os seguintes resultados de
desempenho:
•
O XtremSF e o XtremCache melhoram o desempenho de OLTP (Online
Transaction Processing, processamento de transações on-line) ao
transmitir grande parte do tráfego de I/O de leitura do storage array para
outros aplicativos.
•
O XtremSF e o XtremCache podem dar suporte constante a uma carga de
trabalho de OLTP com armazenamento central baseado em SAN e
melhorar o desempenho do aplicativo em um FAST VP de dois níveis.
•
O suporte a hipervisores ativo/passivo e a clusters físicos significa que o
XtremSF e o XtremCache podem garantir a integridade dos dados
enquanto aceleram o desempenho em ambientes altamente disponíveis.
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Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
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Introdução
Finalidade
Este white paper descreve o projeto, o teste e a validação de uma infraestrutura
corporativa VMware usando a plataforma de armazenamento Symmetrix VMAX
40K com o Enginuity 5876, XtremSF e XtremCache como base. Esta solução
demonstra como o XtremSF e o XtremCache complementam o FAST VP para
proporcionar desempenho, dimensionamento e funcionalidade específica a
aplicativos usando ambientes de aplicativos representativos, abrangendo
Microsoft SQL Server e Oracle.
Mais especificamente, esta solução:
•
Confirma que o XtremSF e o XtremCache podem ser compartilhados e
servir a vários aplicativos em um ambiente virtualizado VMware.
•
Confirma que o XtremCache pode ser consolidado com o FAST VP
habilitado no Symmetrix VMAX, e também que dados acessados
recentemente em cargas de trabalho podem ser descarregados de
maneira eficiente de um armazenamento central baseado em SAN para o
XtremSF.
•
Confirma que o XtremSF e o XtremCache podem melhorar o desempenho
para oferecer tempos de resposta excelentes para as cargas de trabalho
com muita atividade de leitura.
•
Demonstra que a integridade dos dados pode ser garantida quando o
XtremCache é adicionado a uma instância em cluster do SQL Server.
Escopo
Este white paper discute vários produtos da EMC e também de outros
fornecedores. Alguns procedimentos operacionais e de configuração serão
destacados. No entanto, para obter informações detalhadas sobre a instalação
de um produto, consulte a documentação do usuário fornecida com os produtos.
Público-alvo
Este white paper é voltado para clientes, parceiros e funcionários da EMC,
inclusive planejadores de TI, administradores e arquitetos de virtualização, e
todos os outros profissionais envolvidos em atividades de avaliação, aquisição,
gerenciamento, operação ou projeto de uma infraestrutura que utiliza as
tecnologias da EMC.
Neste white paper, presumimos que você tenha alguma familiaridade com os
conceitos e as operações relacionados às tecnologias de virtualização e
armazenamento corporativo e com sua utilização em infraestruturas de
informação.
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Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
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8
Terminologia
Tabela 1 lista vários termos usados neste documento.
Tabela 1.
Terminologia
Termo
Definição
ASM
Oracle Automatic Storage Management (gerenciamento de
armazenamento automático Oracle)
DSS
Decision Support System (sistema de suporte a decisões) — ou
seja, data warehouse
FAST VP
Fully Automated Storage Tiering for Virtual Pools
(armazenamento com classificação totalmente automatizada
por níveis para pools virtuais)
FC
Fibre Channel
FCI
Failover Cluster Instance (instância do cluster de failover)
HBA
Host Bus Adapters (adaptadores de barramento do host)
HS
Hot swap
IOPS
I/O per second (I/O por segundo)
LUN
Logical Unit Number (unidade lógica)
NIC
Network Interface Controller (controladora de interface de rede)
OLTP
Online Transaction Processing (processamento de transações
on-line)
pRDM
Physical Raw Device Mapping (mapeamento físico de
dispositivo bruto)
RAID
Redundant Array of Independent Disks (array redundante de
discos independentes)
SAN
Storage Area Network
SAS
Serial Attached SCSI (SCSI com conexão serial)
SATA
Serial Advanced Technology Attachment (tecnologia avançada
de conexão serial)
SCSI
Small Computer System Interface
SLC
Single-Level Cell (células de nível único)
TDes
Thin device (dispositivo thin)
TPS
Transações por segundo
VSI
Virtual Storage Integrator
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Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
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9
Componentes-chave da tecnologia
Visão geral
Principais componentes de hardware e software usados pela solução:
•
EMC XtremSF
•
EMC XtremCache
−
EMC XtremSF e
EMC XtremCache
Obs.: qualquer menção ao VFCache ou ao XtremSW Cache neste white
paper refere-se ao XtremCache.
•
EMC Symmetrix VMAX 40K
•
EMC Virtual Provisioning™
•
EMC FAST VP
•
NEC Express5800/A1080a-E
•
VMware vSphere
•
Oracle Database 11g R2 Enterprise Edition
•
Microsoft SQL Server 2012 Enterprise Edition
O EMC XtremSF é um hardware PCIe flash implementado no servidor para
aumentar drasticamente o desempenho dos aplicativos por meio da redução da
latência e da aceleração do throughput. O XtremSF pode ser usado como um
dispositivo de armazenamento local para acelerar o desempenho de leitura e
gravação. Ele também pode ser usado com o software de armazenamento em
cache para server flash EMC XtremCache a fim de agilizar o desempenho de
leitura com proteção de dados. O XtremCache é um software de armazenamento
em cache inteligente que aproveita a tecnologia flash baseada em servidor para
reduzir a latência e acelerar o throughput a fim de proporcionar uma melhoria
significativa no desempenho dos aplicativos. Vários recursos do XtremCache
estão destacados abaixo. Para obter mais informações, consulte o XtremCache
Installation and Administration Guide.
Armazenamento em cache flash no servidor para obter a velocidade máxima
O software XtremCache armazena os dados mais usados em cache no flash do
servidor (XtremSF ou outro), aproximando, assim, os dados do aplicativo.
O XtremCache se adapta automaticamente a cargas de trabalho dinâmicas ao
determinar quais dados são consultados mais frequentemente e colocando-os no
server flash. Isso significa que os dados mais ativos residem automaticamente na
placa PCIe do servidor para oferecer acesso mais rápido.
O XtremCache descarrega o tráfego de leitura do storage array, o que permite
alocar maior capacidade de processamento para outros aplicativos. Embora um
aplicativo seja acelerado com o XtremCache, o desempenho do array para os
outros aplicativos é mantido ou até mesmo levemente melhorado.
Gravação no cache e na memória principal (write through) para o array para
proporcionar proteção total
O XtremCache acelera leituras e protege os dados usando um cache de write
through para o armazenamento a fim de proporcionar alta disponibilidade
persistente, integridade e recuperação de desastres.
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Independência em termos de aplicativos
O XtremCache é transparente para os aplicativos; portanto, não é necessário gravar,
testar nem certificar novamente para implementar o XtremCache no ambiente.
Integração com o vSphere
A integração do plug-in do VSI com o VMware vSphere vCenter simplifica o
gerenciamento e o monitoramento do XtremCache.
Impacto mínimo nos recursos do sistema
O XtremCache não exige uma quantidade significativa de memória ou de ciclos de
CPU, pois a maioria do gerenciamento de flash é feita no XtremSF. Ao contrário de
outras soluções de server flash, não há uma sobrecarga significativa ocasionada
pelo uso do XtremSF e do XtremCache nos recursos do servidor.
Suporte a clustering ativo/passivo do XtremCache
O suporte a clustering do XtremCache garante a integridade dos dados de um
aplicativo ativo/passivo em cluster. O cluster habilitado para XtremCache
também acelera o desempenho dos aplicativos.
EMC Symmetrix
VMAX 40K
O EMC Symmetrix VMAX 40K com Enginuity 5876 proporcionou a configuração de
armazenamento hierárquico usada no ambiente de teste.
Desenvolvida com base na estratégia de um armazenamento avançado, confiável
e inteligente, esta solução incorpora uma Virtual Matrix Architecture™ altamente
dimensionável que permite que os arrays Symmetrix VMAX cresçam
continuamente e de modo econômico. O Symmetrix VMAX dá suporte a flash
drives, drives Fibre Channel (FC) e SATA em somente um array, bem como a uma
ampla variedade de tipos de RAID.
O ambiente operacional EMC Enginuity controla todos os componentes no array
Symmetrix VMAX. O Enginuity 5876 for Symmetrix VMAX oferece:
EMC Virtual
Provisioning
•
Mais eficiência: Nova tecnologia com tempo de inatividade zero para
migrações (atualizações de tecnologia) e custos reduzidos com a
classificação automatizada por níveis.
•
Maior capacidade de expansão: até o dobro de desempenho, capaz de
gerenciar até 10 vezes mais capacidade por administrador de
armazenamento.
•
Mais segurança: Criptografia integrada, gerenciamento de chaves integrado
da RSA, maior valor para ambientes de mainframe e de servidor virtual,
aprimoramentos de replicação e um novo modelo de licenciamento
eletrônico.
O EMC Virtual Provisioning é a implementação do provisionamento thin da EMC.
Ele foi projetado para simplificar o gerenciamento de armazenamento, melhorar a
utilização da capacidade e acelerar o desempenho. O Virtual Provisioning permite
a separação dos dispositivos de armazenamento físicos dos dispositivos de
armazenamento detectados pelos sistemas host. Isso possibilita um
provisionamento sem interrupções e o uso mais eficiente do armazenamento.
Essa solução usa o armazenamento provisionado virtualmente para todos os
aplicativos implementados.
Para obter mais informações sobre o Virtual Provisioning, consulte o EMC
Solutions Enabler Symmetrix Array Controls CLI v7.4 Product Guide.
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EMC FAST VP
O EMC FAST VP é um recurso do Enginuity 5875 e superior que oferece
armazenamento com classificação automática por níveis no nível da sub-LUN. Os
pools virtuais são thin-pools do Virtual Provisioning.
O FAST VP dá suporte ao movimento de dados na sub-LUN em ambientes com
provisionamento thin. Ele combina as vantagens do Virtual Provisioning com o
armazenamento com classificação automática por níveis no nível na sub-LUN
para otimizar o desempenho e o custo, enquanto aumenta a eficácia e simplifica
o gerenciamento de armazenamento.
A movimentação de dados do FAST VP entre os níveis é baseada nas medidas de
desempenho e em políticas definidas pelo usuário. Além disso, é executada
automaticamente e sem interrupções.
NEC
Express5800/
A1080a-E
A NEC Express5800/A1080a tem vários recursos importantes de projeto que são
ideais para a virtualização de cargas de trabalho mistas em grande escala. Com
uma configuração de memória de até 2 TB, oito soquetes de CPU (160 threads) e
14 slots PCI Express 2.0, a consolidação de toda a infraestrutura de banco de
dados, de aplicativos e da Web em somente uma NEC Express5800/A1080a é a
melhor solução para as crescentes demandas da TI.
VMware vSphere
Para essa solução, os servidores de aplicativos Microsoft SQL Server e Oracle
foram totalmente virtualizados com o VMware vSphere 5. Esta seção descreve a
infraestrutura de virtualização, que usa os componentes e as opções a seguir:
•
VMware vSphere 5.0.1
•
VMware vCenter Server
•
EMC PowerPath®/VE for VMware vSphere versão 5.7
VMware vSphere 5
O VMware vSphere 5 é uma plataforma de virtualização completa, dimensionável
e avançada, com serviços de infraestrutura que transformam o hardware de TI em
uma plataforma de computação compartilhada e de alto desempenho e com
serviços de aplicativos que ajudam os departamentos de TI a oferecerem os
níveis mais altos de disponibilidade, segurança e dimensionamento.
VMware vCenter Server
O VMware vCenter é a plataforma de gerenciamento centralizado para ambientes
vSphere, proporcionando controle e visibilidade em todos os níveis da
infraestrutura virtual.
EMC PowerPath/VE
O EMC PowerPath/VE for VMware vSphere oferece recursos de PowerPath
Multipathing para otimizar ambientes virtuais do VMware vSphere. O
PowerPath/VE é instalado como um módulo de kernel no host VMware ESXi e
funciona como um MPP (Multipathing Plug-in, plug-in de múltiplos caminhos) que
fornece recursos avançados de gerenciamento de caminhos para hosts ESXi.
Oracle Database
11g R2
O Oracle Database 11g Release 2 Enterprise Edition oferece desempenho,
dimensionamento, segurança e confiabilidade com opção de servidores únicos
ou em cluster com Windows, Linux ou UNIX em execução. Isso oferece recursos
abrangentes para o processamento da transação, business intelligence e
aplicativos de gerenciamento de conteúdo.
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Oracle Automatic Storage Management
O Oracle ASM (Automatic Storage Management, gerenciamento de
armazenamento automático) é um gerenciador de volumes e um file system para
os bancos de dados Oracle. O ASM é a solução de gerenciamento de
armazenamento recomendada pela Oracle que oferece uma alternativa aos
gerenciadores de volumes, file systems e dispositivos brutos convencionais.
O ASM usa grupos de discos para armazenar arquivos de dados. Um grupo de
discos do ASM é um conjunto de discos que o ASM gerencia como uma unidade.
Em um grupo de discos, o ASM mostra uma interface de file system para os
arquivos do banco de dados Oracle. O conteúdo dos arquivos armazenados em
um grupo de discos é fracionado de maneira uniforme, ou fracionada, para
eliminar os pontos mais ativos e proporcionar um desempenho uniforme em
todos os discos. O desempenho é comparável ao desempenho de dispositivos
brutos.
Oracle GRID Infrastructure
Para esta solução, o Oracle Grid Infrastructure foi instalado com a opção
Standalone Server.
O Oracle Grid Infrastructure para servidores independentes dá suporte de sistema
para bancos de dados Oracle, inclusive recursos de gerenciamento de volumes,
file system e reinicialização automática. Se você planeja usar o Oracle Restart ou
o Oracle ASM, instale o Oracle Grid Infrastructure antes de instalar e criar o banco
de dados.
O Oracle Grid Infrastructure para servidores independentes combina o Oracle
Restart e o Oracle ASM em um conjunto único de binários que é instalado no
mesmo local que o Oracle Grid Infrastructure.
Microsoft SQL
Server 2012
O Microsoft SQL Server 2012 é um sistema de gerenciamento e análise de banco
de dados da Microsoft para soluções de comércio eletrônico, linha de negócios e
data warehousing. Ao utilizar uma plataforma de dados moderna com o SQL
Server 2012, os usuários podem obter recursos integrados essenciais, permitindo
o surgimento de percepções inovadoras na organização por meio de ferramentas
de lógica analítica já conhecidas e soluções de Big Data prontas para uso
corporativo.
Clustering de failover do SQL Server
No clustering de failover do SQL Server, o sistema operacional e o SQL Server
trabalham juntos para fornecer disponibilidade no caso de haver falha em algum
aplicativo, falha de hardware ou erro no sistema operacional. O clustering de
failover proporciona redundância de hardware por meio de uma configuração na
qual recursos vitais e compartilhados são transferidos automaticamente de um
computador com falha para um servidor com a mesma configuração. O clustering
de failover do SQL Server no modo ativo/passivo é destinado a uma instância de
um conjunto de bancos de dados.
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Arquitetura e design da solução
Visão geral
As soluções da EMC são arquiteturas validadas, desenvolvidas para refletir as
implementações reais. Esta seção descreve a arquitetura geral, os principais
componentes e os recursos que compõem esta solução e seu ambiente.
Arquitetura física
Figura 1 ilustra a arquitetura física desta solução.
Figura 1.
Diagrama da arquitetura física
Esta solução é desenvolvida com base em um array EMC Symmetrix VMAX 40K
com Enginuity 5876. O array oferece uma combinação de drives flash, SATA e FC.
O FAST VP monitora e ajusta continuamente o desempenho por meio da
realocação de dados entre os níveis de armazenamento com base nos padrões de
acesso e em políticas FAST predefinidas.
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Provisionamos o Microsoft SQL Server 2012 (duas cargas de trabalho de OLTP e
um sistema de suporte a decisões (DSS)) e o Oracle 11g R2 (OLTP). Também
incorporamos o clustering de failover da Microsoft no ambiente virtualizado para
validar a consolidação do XtremCache e do Microsoft Cluster Service (MSCS).
Esses aplicativos são executados em máquinas virtuais em um ambiente de
cluster VMware vSphere 5 e em armazenamento EMC VMAX 40K.
As ferramentas de geração de carga impulsionaram essas ferramentas
simultaneamente para validar a infraestrutura e a função de aceleração do
XtremCache. O failover foi executado pelo clustering de failover do SQL Server
para verificar a integração do XtremCache com o Windows Server Failover
Clustering (WSFC).
Os efeitos da aplicação das políticas do FAST estão documentados em Processos
dos testes de desempenho.
Recursos de
hardware
Tabela 2 relaciona os recursos de hardware usados no ambiente desta solução.
Tabela 2.
Recursos de hardware
Equipamentos
Quantidade
Configuração
EMC Symmetrix
VMAX 40K
Enginuity 5876
1
• 3 mecanismos, 128 GB de cache por
mecanismo
• 33 flash drives de 200 GB (inclusive 1 HS)
• 132 drives FC de 600 GB e 10.000 RPM
(inclusive 6 HS)
• 70 drives SATA de 2 TB e 7.200 RPM (inclusive
3 HS)
• 64 drives FC de 450 GB e 15.000 RPM
(inclusive 2 HS)
NEC Express5800/
A1080a-E
2
• 8 soquetes (10 núcleos/2,40 GHZ/30 MB de
cache)
• 1 TB de RAM
• 4 portas GbE IP
• 4 discos SAS de 2,5 pol., 146 GB e 15.000 RPM
• 1 controladora RAID interna
• 12 × 8 slots PCIe /2 × 16 slots PCIe
• 2 HBAs de 8 GB/s com duas portas (4 FC)
• 1 NIC GbE com quatro portas
SAN
1
FC Switch de nível corporativo com 8 GB
EMC XtremSF
2
Placas PCIe SLC de 700 GB
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
15
Recursos de
software
Conectividade de
armazenamento
Tabela 3 lista os recursos de software usados no ambiente desta solução.
Tabela 3.
Recursos de software
Software
Versão
EMC Symmetrix VMAX Enginuity Code
5876
EMC XtremCache
1.5
EMC PowerPath/VE for VMware
5.7
EMC Unisphere® for VMAX
1
EMC Solutions Enabler
7.4
VMware vSphere 5 (Enterprise Plus)
5.0.1
Oracle ASMlib
2.0.5
Oracle Database 11g R2
11.2 0.3
Microsoft Windows Server 2008 R2
SP1
Microsoft SQL Server 2012
RTM
Kit de ferramentas Microsoft TPC-E
1.12.0
Quest Benchmark Factory
5.8.1
Servidor Red Hat Enterprise Linux
5.7
Swingbench
2.3
As cargas de trabalho do aplicativo foram separadas logicamente usando
exibições de mascaramento no VMAX 40K e nos HBAs. Figura 2 mostra o uso da
porta front-end para cada aplicativo.
As cargas de trabalho de OLTP do SQL Server e do Oracle estavam em hosts ESXi
separados, mas compartilhavam as mesmas oito portas front-end no VMAX. As
cargas de trabalho de DSS e OLTP do SQL Server estavam no mesmo host ESXi,
mas as portas front-end no VMAX estavam separadas. O objetivo era separar os
aplicativos por tamanho de I/O. Normalmente, o tamanho de I/O do aplicativo de
OLTP é de 8 a 64 K, sendo medido em IOPS. Para DSS com tamanhos de I/O que
variam de 8 a 256 K, o desempenho do disco é normalmente medido pelo
throughput (em megabytes por segundo).
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
16
Figura 2.
Projeto de
provisionamento
virtual de
armazenamento
Agrupamento lógico de portas para os aplicativos
O EMC Virtual Provisioning simplifica bastante o projeto de armazenamento.
Criamos quatro thin-pools no array com base nos tipos de drives disponíveis.
Tabela 4 mostra as definições do thin-pool.
Tabela 4.
Configuração do thin-pool
Nome do
thin-pool
Tamanho do
drive/tecnologia/
RPM
Proteção
do RAID
N° de
drives
Tamanho
do dispositivo de
dados
Número de
dispositivos de
dados
Capacidade
do pool
FLASH_3RAID5
Flash de 200 GB
RAID 5 3+1
32
68,8 GB
64
4,2 TB
OLTP do
SQL
Server/
Oracle
FC10K_RAID1
FC de 600 GB e
10.000 RPM
RAID 1
126
66 GB
504
32 TB
OLTP do
SQL
Server/
Oracle
FC15K_RAID1
FC de 450 GB e
15.000 RPM
RAID 1
64
49,2 GB
256
12,2 TB
DSS
SATA_6RAID6
SATA de 2 TB e
7.200 RPM
RAID 6 6+2
72
240 GB
256
60 TB
OLTP/
DSS do
SQL
Server/
Oracle
Uso do
FAST VP
Para esta solução, os aplicativos de OLTP da Microsoft e Oracle foram vinculados
ao pool FC10K_RAID1. O aplicativo de DSS da Microsoft foi vinculado ao pool FC
15K_RAID1, que contou com um número menor de drives.
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
17
Configuração do
FAST VP
Os administradores do VMAX podem definir políticas de alto desempenho que
utilizam mais a capacidade dos flash drives para aplicativos essenciais, e
políticas de economia que utilizam mais a capacidade dos drives SATA para
aplicativos menos essenciais.
A política ideal do FAST VP é especificar uma alocação de 100% para cada um
dos níveis incluídos. Essa política proporciona a maior flexibilidade possível a um
grupo de armazenamento associado, pois permite que 100% da capacidade do
grupo de armazenamento sejam promovidos ou rebaixados para qualquer nível
na política.
No entanto, os aplicativos de data warehouse costumam emitir operações com
alto volume de varredura que acessam grandes porções de dados de cada vez.
Além disso, eles também realizam operações de carregamento em lote. Essas
operações resultam em tamanhos de I/O maiores do que as cargas de trabalho
de OLTP, e exigem um subsistema de armazenamento que possa oferecer o
throughput necessário. Isso torna o throughput ou os megabytes por segundo
(MB/s) a métrica mais importante.
Embora o armazenamento em disco flash possa oferecer um throughput superior
a 100 MB/s, geralmente ele é mais adequado para atender a pequenas porções
de dados ativos do banco de dados. Portanto, nesta solução, usamos uma
política de dois níveis com armazenamento FC e SATA para oferecer uma
combinação de armazenamento econômica para satisfazer às necessidades das
cargas de trabalho de DSS.
Tabela 5 mostra as políticas do FAST VP usadas para as cargas de trabalho dos
aplicativos desta solução para Oracle, OLTP do SQL Server e DSS do SQL Server.
Tabela 5.
Política do FAST VP para Oracle, OLTP do SQL Server e DSS do SQL Server
Grupo de
armazenamento
Nome da política
do FAST
Flash
FC
SATA
MSSQL_OLTP
MSSQL_OLTP
100%
100%
100%
MSSQL_DSS
MSSQL_DSS
0%
100%
100%
Oracle
Oracle
100%
100%
100%
Considerações sobre o projeto de armazenamento
Com o FAST VP, o projeto incorpora as seguintes práticas recomendadas para
aplicativos de bancos de dados essenciais:
•
Usar volumes de armazenamento separados para arquivos de dados e
arquivos de registros.
•
Usar grupos de arquivos separados para bancos de dados grandes.
•
Para o ASM, a EMC recomenda grupos de discos separados para DATA,
REDO, FRA e TEMP.
•
Vincular todos os dispositivos thin ao nível FC.
•
Associar os dispositivos de registro e os arquivos temporários ao nível FC.
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Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
18
Figura 3 mostra uma visão geral de como cada aplicativo essencial é configurado
para o FAST VP. Nesta implementação, somente as LUNs de dados são
gerenciadas pelo FAST VP. As LUNs para SO, temp e LOG são vinculadas ao nível
FC, excluindo-as da movimentação e das decisões do FAST VP.
Obs.:
o tempdb da instância de DSS do SQL Server é transferida depois que a tempdb
de DSS é movida para o XtremCache.
Figura 3.
Perfil da carga de
trabalho e do
banco de dados
Oracle
Visão geral da configuração do FAST VP para aplicativos essenciais
O esquema SOE (Swingbench Order Entry) — PL/SQL Server foi usado para
fornecer as cargas de trabalho de OLTP exigidas pela solução. O Swingbench
consiste em um gerador de carga, um coordenador e uma visão geral do cluster. O
software permite que uma carga seja gerada e que as transações e os tempos de
resposta sejam colocados em gráficos.
Tabela 6 detalha o perfil da carga de trabalho e do banco de dados Oracle para
essa solução.
Tabela 6.
Perfil da carga de trabalho e do banco de dados Oracle
Característica do perfil
Detalhes
Tamanho do banco de dados
2 TB
Versão do banco de dados
Instância única do Oracle Database 11g R2
Tipo de armazenamento
Oracle ASM
Oracle SGA (System Global Area)
24 GB
Tipo de carga de trabalho
OLTP
Perfil da carga de trabalho
Carga de trabalho de Swingbench Order Entry
(tipo TPC-C)
Métricas do banco de dados
Transações por segundo (TPS)
Taxa de leitura/gravação de carga de
trabalho
80/20
Sessões do Swingbench
1.800
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Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
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19
Esquema do banco
de dados Oracle
Dois esquemas idênticos foram usados para fornecer as cargas de trabalho de
OLTP exigidas por esta solução: Esquemas SOE1 e SOE2. Uma carga de trabalho
Swingbench Order Entry foi gerada e executada em um esquema SOE1. Como a
distribuição de I/O no banco de dados era completamente uniforme e aleatória,
isso reduziu a taxa de skew da sub-LUN (pois todo o banco de dados estava
altamente ativo). Portanto, o segundo esquema (SOE2) permaneceu ocioso para
simular um ambiente mais típico, no qual alguns objetos não são tão acessados
com frequência.
Tabela 7 relaciona as tabelas e os índices do esquema SOE usados nesta solução
(SOE1).
Tabela 7.
Serviços do banco
de dados Oracle
Esquema SOE
Nome da tabela
Índice
CLIENTES
CUSTOMERS_PK (UNIQUE), CUST_ACCOUNT_MANAGER_IX,
CUST_EMAIL_IX, CUST_LNAME_IX, CUST_UPPER_NAME_IX
INVENTORIES
INVENTORY_PK (UNIQUE), INV_PRODUCT_IX,
INV_WAREHOUSE_IX
ORDERS
ORDER_PK (UNIQUE), ORD_CUSTOMER_IX,
ORD_ORDER_DATE_IX, ORD_SALES_REP_IX, ORD_STATUS_IX
ORDER_ITEMS
ORDER_ITEMS_PK (UNIQUE), ITEM_ORDER_IX,
ITEM_PRODUCT_IX
PRODUCT_DESCRIPTIONS
PRD_DESC_PK (UNIQUE), PROD_NAME_IX
PRODUCT_INFORMATION
PRODUCT_INFORMATION_PK (UNIQUE), PROD_SUPPLIER_IX
WAREHOUSES
WAREHOUSES_PK (UNIQUE)
LOGON
–
Os serviços de bancos de dados são pontos de entrada para bancos de dados
Oracle que permitem o gerenciamento de cargas de trabalho no cluster. Nesta
solução, cada esquema de teste foi associado a um serviço de banco de dados
correspondente, como mostrado na Tabela 8. Isso permitiu que o monitoramento
de I/O do Oracle fosse associado a cada serviço e, portanto, a cada esquema
individual.
Tabela 8.
Serviços do banco de dados Oracle
Esquema
de armazenamento
Instância
Sessões do Swingbench
SOE1
SOE1.oracledb.ie
orafast
1800
SOE2
SOE2.oracledb.ie
orafast
0
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Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
20
Configuração da
LUN do Oracle
Tipo de carga de
trabalho do
Microsoft SQL
Server
Tabela 9 relaciona a configuração da LUN do aplicativo Oracle.
Tabela 9.
Configuração da LUN do Oracle
Grupo de discos do
ASM
Tamanho hiper do
TDev
Nº de TDevs
Capacidade (GB)
+DATA
64 GB
2
128
+SOE1
64 GB
15
960
+SOE2
64 GB
15
960
+FRA
64 GB
2
128
+TEMP
64 GB
1
64
+REDO
64 GB
1
64
Total (GB)
2304
No ambiente de testes, os dois aplicativos a seguir geraram os dois padrões de
cargas de trabalho diferentes executados na plataforma de nível corporativo
Microsoft SQL Server 2012:
•
Um aplicativo do tipo TPC-E, funcionando como um aplicativo de OLTP
típico
•
Um aplicativo do tipo TPC-H, funcionando como um aplicativo de DSS
típico
A carga de trabalho de teste para o aplicativo de DSS do SQL Server 2012 foi
Perfil e carga de
trabalho de DSS do baseada em uma carga de trabalho do tipo TPC-H. Os aplicativos do tipo TPC-H
modelam a parte analítica do ambiente corporativo, na qual as tendências são
SQL Server 2012
computadas e os dados selecionados são produzidos para dar apoio à tomada de
decisões empresariais conscientes. Em um aplicativo do tipo TPC-H, as funções
periódicas de atualização são realizadas com base em um banco de dados de
DSS cujo conteúdo é consultado em nome de, ou por vários tomadores de
decisões. Tabela 10 detalha o perfil da carga de trabalho e do banco de dados de
DSS do SQL Server nesta solução.
Tabela 10.
Perfil do aplicativo e do banco de dados de DSS do SQL Server
Característica do perfil
Detalhes
Capacidade total do banco de dados
SQL Server
2 TB
Número de instâncias do SQL Server
1
Usuários simultâneos
2
Taxa de leitura/gravação (bancos de
dados de usuário)
100:0 (típica)
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
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21
Configuração da
LUN de DSS do
SQL Server 2012
ou posterior
Perfil e carga de
trabalho de OLTP
do SQL Server
2012
Tabela 11 mostra a utilização das LUNs de DSS do Microsoft SQL Server e como
elas foram usadas.
Tabela 11.
Tabela de utilização da LUN de DSS do Microsoft SQL Server
Finalidade
Tamanho da LUN
Nº de TDevs
Capacidade (GB)
Datastore da máquina
virtual de DSS do SQL
Server
128
1
128
Grupo de arquivos 1–8
480
8
3840
Registro
64
1
64
registro do tempdb
32
1
32
tempdb
64
6
384
Total (GB)
4.448
A carga de trabalho de teste para as instâncias do aplicativo de OLTP do SQL
Server 2012 foi baseada em uma carga de trabalho do tipo TPC-E. Ela foi
composta por um conjunto de operações transacionais que simulam uma mesa
de operações financeiras on-line, que é sensível à latência e trabalha com vários
tipos de consulta. Essas operações incluem inserções e atualizações por
transação do aplicativo.
Essencialmente, os aplicativos de OLTP são fortemente indexados para dar
suporte à recuperação com baixa latência de um número reduzido de linhas de
conjuntos de dados que, frequentemente, têm um baixo volume de dados
históricos. Esses tipos de operações de bancos de dados provocam bastante
movimento no cabeçote do disco e geram padrões clássicos de varredura com I/O
aleatório. Tabela 12 detalha o perfil da carga de trabalho e do banco de dados de
OLTP do SQL Server para esta solução.
Tabela 12.
Perfil do aplicativo e do banco de dados de OLTP do SQL Server
Característica do perfil
Detalhes
Capacidade total do banco de dados
SQL Server
1 TB
Número de instâncias do SQL Server
2
Número de bancos de dados de usuário
por máquina virtual
1 (400 GB, 600 GB)
Usuários simultâneos
Cargas de trabalho mistas para simular
ambientes de aplicativos dinâmicos e
estáticos.
Taxa de leitura/gravação
90:10
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
22
Configuração da
LUN de OLTP do
SQL Server 2012
Tabela 13 e a Tabela 14 mostram o uso das LUNs do Microsoft SQL Server.
Tabela 13.
Finalidade
Tamanho da LUN
Nº de TDevs
Capacidade (GB)
Datastore da máquina
virtual de OLTP do SQL
Server
128
1
128
Raiz tpce do SQL1
64
1
64
Grupo de arquivos 1–8
do SQL1
128
8
1.024
SQL1_Log
256
1
256
Registro tempdb do
SQL1
64
1
64
tempdb do SQL1
64
4
256
Total (TB)
1.792
Tabela 14.
Configurações do
SQL Server 2012 e
do Windows 2008
R2 para cargas de
trabalho de DSS e
OLTP
Uso da LUN no Microsoft SQL Server LUN — instância nº1 de OLTP do SQL
Server.
Uso da LUN no Microsoft SQL Server — instância nº 2 de OLTP do SQL Server
Finalidade
Tamanho da LUN
Nº de TDevs
Capacidade (GB)
Datastore da máquina
virtual de OLTP do SQL
Server
128
1
128
Raiz tpce do SQL2
32
1
32
Grupo de arquivos 1–8
do SQL2
64
8
512
SQL2_Log
128
1
128
Registro tempdb do
SQL2
64
1
64
tempdb do SQL2
64
4
256
Total (TB)
1.120
Configurações do sistema operacional e da instância do SQL Server
Usamos o Windows 2008 R2 como sistema operacional nos testes do SQL Server
2012. Nossas configurações para as cargas de trabalho de DSS e OLTP foram:
•
O suporte à memória de páginas grandes foi habilitado para a instância
do SQL Server por meio da ativação do parâmetro de inicialização 834.
•
A opção Bloquear páginas na memória foi usada para as instâncias do
SQL Server.
•
Todas as LUNs de dados e de registros foram formatadas usando um
tamanho de unidade de alocação de 64 KB.
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
23
Configurações do banco de dados
Usamos estas configurações para os bancos de dados de usuário:
•
Para os vários arquivos de dados do banco de dados de usuário de DSS —
16 arquivos de dados em 16 dispositivos thin (TDevs).
•
Para os vários arquivos do banco de dados de usuário de OLTP — oito
arquivos de dados em oito TDevs.
•
A opção de crescimento automático foi desabilitada para todos os
arquivos de dados e eles foram expandidos manualmente.
Usamos estas configurações para o tempdb:
•
Pré-alocamos o espaço e incluímos um arquivo de dados por LUN.
Verificamos se todos os arquivos eram do mesmo tamanho.
•
Atribuímos arquivos de registros temporários a uma das LUNs dedicadas
aos arquivos de registros.
•
Habilitamos o crescimento automático — normalmente, o uso de um alto
incremento de crescimento é apropriado para cargas de trabalho de data
warehouse. Um valor equivalente a 10% do tamanho inicial do arquivo é
um ponto de partida razoável.
Seguimos as práticas recomendadas do SQL Server para considerações sobre o
tamanho do banco de dados e do tempdb. Para obter mais informações, consulte
o Planejamento de capacidade para tempdb em Manuais Online do SQL Server.
Usamos esta configuração para o registro de transações:
Configuração do
VMware vSphere
•
Criamos um arquivo de registros de transações único para cada banco de
dados em uma das LUNs atribuídas ao espaço do registro de transações.
Distribua os arquivos de registros para diferentes bancos de dados pelas
LUNs disponíveis ou use vários arquivos de registros para o crescimento
do registro, conforme necessário.
•
Habilitamos a opção de crescimento automático para os arquivos de
registros.
O VMware vCenter Server ofereceu uma plataforma dimensionável e expansível
para o gerenciamento centralizado de ambientes vSphere, proporcionando
controle e visibilidade em todos os níveis da infraestrutura virtual.
Conectamos dois hosts ESXi5 ao array VMAX 40K. O host A executou a máquina
virtual para o Oracle e também a máquina virtual FCI em standby do SQL Server. O
host B executou as máquinas virtuais para o OLTP e DSS do SQL Server, e
executou a máquina virtual FCI ativa do SQL Server.
Configuração da
máquina virtual do
VMware
As LUNs em cluster dos dados do SQL Server usaram discos físicos de
mapeamento de dispositivo bruto (pRDM). Além desses discos compartilhados,
todas as máquinas virtuais nessa configuração usaram discos de máquinas
virtuais (VMDK) dos volumes da área de armazenamento de dados do VMware
Virtual Machine File System (VMFS), inclusive o SO e as LUNs de inicialização.
Cada datastore do VMFS hospeda apenas um disco VMDK, garantindo o alto
desempenho e nenhum conflito de acesso. Essa prática também garante que
você possa efetuar restaurações em nível de aplicativo com o EMC TimeFinder
Clone and Snap no array VMAX 40K.
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
24
Tabela 15 mostra a alocação de CPU e memória das máquinas virtuais de cada
aplicativo.
Tabela 15.
Clustering do SQL
Server 2012 no
VMware
Alocação de CPU e memória das máquinas virtuais
Aplicativo
Nome da máquina
virtual
Número de
CPUs
Tamanho da
memória (MB)
Oracle
ORACLEDB
32
54.272
DSS do Microsoft SQL
Server
SQLTPCH01
32
131.072
OLTP do Microsoft SQL
Server
SQLTPCE01
32
16.000
SQLTPCE02
32
16.000
Controladora de
domínio
4
4.096
Nessa solução, uma instância em cluster do SQL Server foi criada em dois hosts
ESXi para o teste de função do XtremCache. O cluster exige hardware e software
específicos.
Os hosts ESXi foram configurados da seguinte maneira:
•
Um adaptador de rede física dedicado ao VMkernel.
•
O armazenamento compartilhado deve ficar em uma FC SAN. Nesta
solução, os dois discos compartilhados eram do VMAX 40K.
•
RDM no modo de compatibilidade física (passagem).
Tabela 16.
Uso da LUN da FCI (Failover Cluster Instance, instância do cluster de
failover) do Microsoft SQL Server.
Finalidade
Quantidade de LUNs
Capacidade (GB)
Datastore da LUN de inicialização da
FCI do SQL Server
2
160
Datastore do MSDTC (Microsoft
Distributed Transaction Coordinator,
Coordenador de Transações
Distribuídas da Microsoft)
1
200
Armazenamento do banco de dados
do usuário do Microsoft SQL Server
2
200
Total (TB)
0,92
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
25
EMC Virtual
Storage Integrator
O EMC VSI (Virtual Storage Integrator) oferece melhor visibilidade para o
Symmetrix VMAX 40K diretamente da GUI do vCenter. Figura 4 mostra as
informações do datastore e do pool de armazenamento, que fornece informações
sobre o uso do pool virtual no datastore Oracle_SOE1_1.
Figura 4.
Exibição de informações do datastore e do pool de armazenamento a partir
do VSI
Volumes VMAX 40K hospedados nos datastores VMFS e nos discos pRDM para
esta solução. Figura 4 mostra o mapeamento do armazenamento do servidor ESXi
e do Symmetrix VMAX 40K com detalhes sobre os datastores VMFS e as LUNs. O
recurso VSI Storage Viewer identifica detalhes sobre os datastores do VMFS,
como os volumes de armazenamento VMAX que hospedam o datastore, os
caminhos para o armazenamento físico, além de informações sobre o uso do pool
e estatísticas sobre o desempenho do datastore.
Figura 5 mostra a exibição da LUN a partir do VSI. A partir daqui, os
administradores poderão identificar o ID do dispositivo Symmetrix para LUNs e
datastores caso as LUNs do VMAX tenham rótulos definidos pelo usuário. Os
administradores podem exportar essas listas para arquivos CSV para que possam
manipulá-las com scripts do VMware PowerCLI para provisionamento rápido de
datastores para os hosts ESXi.
Figura 5.
Visão geral da LUN do EMC Virtual Storage Integrator
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
26
Configuração do
XtremCache com
VMware
Em um ambiente VMware, a placa XtremCache reside no servidor ESXi, enquanto
o software XtremCache está instalado em todas as máquinas virtuais que são
aceleradas pelo XtremCache. O plug-in do VSI do XtremCache, localizado no client
vCenter, é usado para gerenciar o XtremCache. O XtremCache pode acelerar o
desempenho de LUNs RDM ou VMFS em um ambiente VMware.
A instalação do XtremCache é distribuída por vários componentes do sistema
vSphere. Figura 6 ilustra o local dos componentes instalados. O software
XtremCache está instalado nas máquinas guest e o plug-in do VSI do XtremCache
está instalado no vSphere Client.
Figura 6.
XtremCache em ambiente VMware
Várias máquinas virtuais no mesmo servidor ESXi podem compartilhar as
vantagens de desempenho de uma placa XtremSF única. Como mostrado na
Figura 7, o dispositivo flash (VMFS) é incorporado a discos virtuais e apresentado
às máquinas virtuais. Consulte o XtremCache Installation Guide for VMware 1.5
para obter a configuração detalhada do XtremCache no VMware.
Figura 7.
XtremCache no ambiente VMware
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
27
O XtremCache tem plug-ins do VSI integrados para simplificar seu gerenciamento
e monitoramento. Figura 8 mostra como o VSI é usado para gerenciar o
XtremCache no ambiente VMware.
Figura 8.
Gerenciamento do XtremCache com o VSI
Monitoramos e observamos quantos I/Os foram descarregados pela placa
XtremSF, como mostrado na Figura 9.
Figura 9.
Monitoramento do XtremCache com o VSI
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
28
Processos dos testes de desempenho
Visão geral
Esta seção descreve como testamos os aplicativos no ambiente da solução. Cada
teste será descrito em mais detalhes nas seções seguintes.
Observações
• Os resultados de benchmark dependem muito da carga de trabalho, de
requisitos específicos do aplicativo e do design e da implementação do
sistema. O desempenho relativo do sistema variará como resultado
desses e de outros fatores. Portanto, essa carga de trabalho não deve ser
usada para substituir um benchmark específico de aplicativos do cliente
quando se trata do planejamento da capacidade crítica ou de decisões
sobre a avaliação de produtos.
Validação
•
O ambiente foi rigorosamente controlado. Os resultados obtidos em
outros ambientes operacionais podem variar de maneira significativa.
•
A EMC Corporation não garante que os usuários possam alcançar
desempenhos semelhantes aos apresentados.
Para validar o ambiente, implementamos todos os aplicativos e inserimos dados
para os testes. Cada aplicativo (Oracle, OLTP do SQL Server e DSS do SQL Server)
foi implementado no local de produção, e as cargas de trabalho foram
direcionadas para cada aplicativo executado simultaneamente no storage array
VMAX 40K.
Além das ferramentas de monitoramento de desempenho de aplicativos,
utilizamos o módulo Performance Analyzer do Unisphere no VMAX para monitorar
e coletar dados de desempenho.
Cargas de trabalho Para cada aplicativo, usamos ferramentas de geração de carga para simular
interações reais de usuários. Os detalhes são os seguintes:
dos aplicativos
•
Usamos o kit de ferramentas Microsoft TPC-E nas máquinas virtuais do
client para gerar cargas do tipo TPC-E simultaneamente para os bancos de
dados de OLTP do SQL Server. Assim, emulamos cargas de trabalho
dinâmicas e estáticas. Normalmente, o padrão de I/O do aplicativo de
OLTP do SQL Server é de 8 KB de leitura/gravação, com uma taxa de
leitura/gravação de 90%/10%, respectivamente.
•
Usamos o Quest Benchmark Factory para gerar uma carga do tipo TPC-H
para o banco de dados de DSS do SQL Server. Normalmente, o padrão de
I/O do aplicativo de DSS é de 64 KB, com taxa de leitura de 100% nas
LUNs de dados.
•
Geramos uma carga de trabalho de entrada de pedido do tipo TPC-C com
1.800 usuários no Swingbench e a executamos no banco de dados
Oracle. O padrão de I/O do Oracle é de 8 KB de leitura e 8 KB de gravação,
com uma taxa de leitura/gravação de 80%/20%, respectivamente.
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
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29
Procedimento de
teste
O procedimento de teste foi o seguinte:
1.
Teste de linha de base
As medições de desempenho de linha de base foram feitas quando as
cargas de trabalho dos aplicativos (Oracle, OLTP do SQL Server e DSS do
SQL Server) foram executadas ao mesmo tempo e estabilizadas em três
horas. Medimos o desempenho de cada aplicativo para garantir que ele
estava dentro dos limites dos KPIs predefinidos e que todas as cargas de
trabalho coexistiam sem impactos negativos entre elas.
2.
Habilitação do XtremCache
Depois que as cargas de trabalho dos aplicativos estavam estabilizadas,
habilitamos o XtremCache na carga de trabalho de OLTP e medimos a
aceleração do desempenho e a descarga da carga de trabalho do
armazenamento de três níveis do FAST VP para o XtremSF. Habilitamos
uma placa em cada uma das máquinas virtuais do OLTP do SQL Server e
do Oracle, e configuramos o máximo de espaço possível para as três
cargas de trabalho, conforme a demanda. A ativação do XtremCache em
uma carga de trabalho de DSS foi confirmada como cache e como uma
área de armazenamento em disco local para o tempdb.
O espaço mínimo necessário para o XtremCache é 25 GB. As duas placas XtremSF
de 700 GB (651 GB de espaço utilizável) foram divididas por capacidade e
alocadas para as quatro máquinas virtuais nos dois servidores ESXi. A alocação
detalhada está relacionada na Tabela 17.
Tabela 17.
Cenários de teste
Alocação do XtremSF em máquinas virtuais
Alocação do XtremSF por
aplicativo/máquina virtual
ESXi 01
(unidade de alocação:
GB)
ESXi 02
(unidade de alocação: GB)
OLTP do Oracle
600
N/D
DSS do SQL Server
N/D
200
OLTP 01 do SQL Server
N/D
200
OLTP 02 do SQL Server
N/D
200
Total
625
625
Cenários dos testes de desempenho:
•
FAST VP de três níveis com e sem o XtremCache
•
FAST VP de dois níveis com e sem o XtremCache
•
Impacto do XtremCache no FAST VP
•
XtremCache com carga de trabalho de DSS
•
XtremCache com instância de cluster de failover do SQL Server
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30
FAST VP de três níveis com e sem o XtremCache
Objetivo
O objetivo deste teste era validar a implementação da solução em condições
operacionais normais de um dia de trabalho normal e com o armazenamento com
classificação por níveis do FAST VP habilitado. Os testes foram realizados com e
sem a placa XtremCache habilitada para avaliar as descargas de cargas de
trabalho pesadas do armazenamento de três níveis do FAST VP para o XtremSF.
Avaliamos todos os aspectos dessa solução, inclusive o desempenho do VMware
vSphere Server e das máquinas virtuais, e as experiências dos clients e
servidores do Oracle, OLTP do SQL Server e DSS do SQL Server.
Cenários de teste
Resumo dos
resultados dos
testes
O teste de descarga do XtremCache foi feito em dois cenários:
•
Antes de habilitar o XtremCache: Todas as cargas de trabalho de OLTP
estavam no VMAX com o FAST VP de três níveis habilitado. O
armazenamento dá suporte à carga de trabalho com um excelente tempo
de resposta do aplicativo. No entanto, a carga de trabalho sobrecarregou
o array.
•
Depois de habilitar o XtremCache nas máquinas virtuais: O I/O de leitura
pode ser descarregado para o XtremCache. O array ainda tem o FAST VP de
três níveis habilitado e é capaz de manipular outras solicitações de I/O.
O resumo dos resultados dos testes é o seguinte:
•
Quando o XtremCache não estava habilitado, o array recebeu mais de
40.000 IOPS do host. Quando o XtremCache estava habilitado, esse
número caiu para apenas 12.000 IOPS (aproximadamente) do host.
•
O XtremCache reduziu de maneira significativa as IOPS e a utilização do
adaptador back-end do storage array na configuração do FAST VP de três
níveis, porém não houve mudança no desempenho das TPS de OLTP. Em
seguida, o array foi liberado para atender a outras solicitações de I/O.
•
Os tempos de resposta de OLTP do SQL Server, do banco de dados Oracle
e da LUN diminuíram depois que o XtremCache foi habilitado.
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Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
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31
Como mostrado na Figura 10, as IOPS recebidas pelo adaptador front-end do array
VMAX 40K caíram de, aproximadamente, 40.000 para 12.000, enquanto a
porcentagem de ocupação do adaptador back-end caiu de 67% para 33%. Isso
significa que aproximadamente 28.000 IOPS foram descarregadas pelo XtremCache.
Figura 10.
Carga de trabalho do array antes e depois da habilitação do XtremCache
O procedimento de teste foi realizado com três cargas de trabalho de aplicativos
(Oracle, OLTP do SQL Server e DSS do SQL Server) executadas simultaneamente.
Figura 11 mostra que o Xtrem Cache reduziu as IOPS dos dispositivos de
armazenamento das LUNs de dados de OLTP do Oracle e do SQL Server,
respectivamente.
Figura 11.
IOPS dos dispositivos de armazenamento antes e depois da habilitação do
Xtrem Cache
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32
Resultados do
desempenho do
FAST VP de três
níveis
Tabela 18 mostra os resultados detalhados da execução de cargas de trabalho no
array de origem para aplicativos de OLTP do SQL Server e do Oracle antes e
depois de habilitar o Xtrem Cache no FAST VP de três níveis.
Com os níveis flash, FC e SATA no pool do FAST VP, depois de habilitar o
XtremCache:
•
As IOPS de armazenamento diminuíram de mais de 40.000 para
aproximadamente 12.000, pois o XtremCache descarregou as IOPS e o
armazenamento baseado em SAN conseguiu atender aos I/Os de outros
aplicativos. A utilização da máquina virtual e da CPU do ESXi aumentou como
consequência da redução de utilização do armazenamento de back-end.
•
Não houve um aumento claro nas TPS de OLTP porque o FAST VP de três
níveis foi capaz de atender ao aplicativo com um ótimo desempenho.
•
Os tempos de resposta diminuíram porque o XtremCache armazenou os
dados usados mais frequentemente em cache na placa PCIe baseada no
servidor, aproximando, assim, os dados do aplicativo.
Tabela 18.
Resultados detalhados antes e depois de habilitar o XtremCache
Componentes
Desempenho
Três níveis
configurados
sem o
XtremCache
VMAX
IOPS de OLTP no VMAX
(total)
40.605
12.275
ESXi 01
Utilização média da CPU
65%
77%
ESXi 02
Utilização média da CPU
42%
43%
TPS do Swingbench
8.535
8.537
Tempo de resposta
médio do banco de
dados Oracle (ms)
4
3
Utilização da vCPU
84,4%
91,4%
Latência do SQL01 (ms)
(leitura/gravação/transf
erência)
7/8/7
3/5/3
Latência do SQL02 (ms)
(leitura/gravação/transf
erência)
3/4/4
2/4/2
Utilização da vCPU do
SQL01
30%
73%
Utilização da vCPU do
SQL02
66%
81%
Transações/segundo
5.725
5.846
OLTP do Oracle
SQL Server
Três níveis
configurados com
o XtremCache
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33
FAST VP de dois níveis com e sem o XtremCache
Visão geral
Com apenas os níveis FC e SATA no pool do FAST VP, o armazenamento central
pode se tornar um gargalo de desempenho, pois o número limitado de spindles
pode não proporcionar os excelentes tempos de resposta necessários para
cargas de trabalho muito pesadas. No entanto, com o XtremCache habilitado nas
máquinas virtuais, o gargalo de desempenho pode ser superado e o aplicativo
continua a exibir excelentes níveis de latência de armazenamento.
Cenários de teste
O teste de descarga do XtremCache foi feito em dois cenários:
Resultados do
desempenho de
OLTP no FAST VP
de dois níveis
•
Antes de habilitar o XtremCache: Todas as cargas de trabalho de OLTP
estavam no VMAX com o FAST VP de dois níveis habilitado. O
armazenamento de dois níveis tem spindles limitados para oferecer
excelentes tempos de resposta para aplicativos com uso intenso de I/O
de leitura.
•
Depois de habilitar o XtremCache nas máquinas virtuais: O XtremCache
pode melhorar de maneira significativa o desempenho dos aplicativos.
Depois de desabilitar o nível de flash no FAST VP, a maioria da carga de trabalho
foi atendida pelo nível de FC. A utilização do disco de nível FC foi bastante alta e o
armazenamento central baseado em SAN (FC e SATA) não comportou IOPS
suficientes nem proporcionou tempos de resposta aceitáveis para os aplicativos
de OLTP que fazem uso intenso de I/O. Resultados dos testes:
•
A IOPS média do disco FC foi de 142. Em teoria, esse é o valor máximo
para discos FC de 10.000 RPM.
•
A utilização máxima dos discos FC foi de quase 100%.
•
O total de IOPS de OLTP foi de aproximadamente 10.000, em média; o
armazenamento não conseguiu atender mais IOPS.
•
O tempo de resposta médio do disco para o OLTP do SQL Server foi de
mais de 20 ms e, para o Oracle, o tempo de resposta do aplicativo foi de
mais de 35 ms. Esses tempos excedem os limites recomendados pelo
fornecedor.
•
A utilização da CPU para o ESXi e para a máquina virtual foi baixa:

A utilização da CPU do ESXi foi inferior a 20%.

A utilização da CPU da máquina virtual foi inferior a 5%.
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34
Figura 12 mostra o heat map do disco no nível FC. O vermelho significa que a
carga de trabalho do disco estava muito alta (quente). A utilização atingiu 100%
da capacidade total de IOPS.
Figura 12.
Heat map do disco no nível FC sem o XtremCache
Melhora no desempenho depois de habilitar o XtremCache nas máquinas virtuais
Resultados do
do OLTP do SQL Server e do Oracle. Resultados dos testes:
desempenho de
OLTP no
• A IOPS média do disco FC foi de 43, que é aproximadamente 30% da
XtremCache e FAST
capacidade máxima para IOPS de discos FC de 10.000 RPM.
VP de dois níveis
• A utilização máxima do disco FC foi de aproximadamente 65%.
•
O tempo de resposta médio do disco para o OLTP do SQL Server não
ultrapassou os 3 ms, e para o Oracle, o tempo de resposta do aplicativo
não ultrapassou os 3 ms.
•
A utilização da CPU do ESXi e da máquina virtual aumentou muito em
comparação com os resultados obtidos antes de habilitar o XtremCache:

No ESXi-1, a utilização da CPU aumentou de 16% para 21%, e no ESXi2, aumentou de 2% para 40%.

A utilização da CPU do banco de dados de OLTP do SQL Server
aumentou de menos de 2% para em torno de 60 a 70%; para o banco
de dados Oracle, o aumento foi de 48% para 89%.
O XtremCache pode oferecer excelentes tempos de resposta para cargas de
trabalho com uso intenso de I/O de leitura e reduzir a carga de trabalho de
armazenamento do sistema. Como resultado, o sistema conseguiu aumentar o
número de TPS de OLTP. O uso do ESXi e da máquina virtual aumentou devido ao
aumento do processamento transacional no SQL Server e no Oracle.
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35
Figura 13 mostra o heat map do disco no nível FC. O amarelo significa que a carga
de trabalho do disco estava normal em comparação com as da Figura 12. A
pesada carga de trabalho anterior deste nível foi removida pelo XtremCache.
Figura 13.
Heat map do disco nos níveis FC com o XtremCache
Figura 14 mostra que a alta latência do Oracle e da LUN de dados do SQL Server
em um armazenamento de dois níveis baseado em SAN pode ser eliminada de
modo eficiente por meio da inclusão do XtremCache na máquina virtual que
hospeda os aplicativos. Os tempos de resposta médios caíram aproximadamente
de 6 a 10 vezes para o OLTP do SQL Server e do Oracle, respectivamente.
Figura 14.
Latência do Oracle e do SQL Server antes e depois do Xtrem Cache
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36
Distribuição dos
resultados de
desempenho do
FAST VP de dois
níveis
Tabela 19 mostra as medições detalhadas de desempenho para o
armazenamento, o ESXi e as máquinas virtuais das cargas de trabalho em
execução no array de origem para aplicativos de OLTP do SQL Server e do Oracle
antes e depois de habilitar o XtremCache no FAST VP de dois níveis. Com os
níveis FC e SATA no pool do FAST VP, depois de habilitar o XtremCache:
•
As TPS e os tempos de resposta dos aplicativos de OLTP melhoraram
significativamente, pois o XtremCache pode descarregar o processamento
dos I/Os de leitura do storage array. Além disso, ele reduz a latência dos
discos, permitindo um maior throughput transacional. O XtremCache
pode lidar com os "hot-spots" no datacenter e aliviar a alta utilização de
um ambiente de armazenamento FAST VP de dois níveis.
•
O uso da CPU aumentou devido à maior utilização do SQL Server e do
Oracle com o processamento transacional. Com o XtremCache habilitado,
o sistema pôde processar mais TPS no SQL Server e no Oracle.
Tabela 19.
Medições de desempenho para o armazenamento, o ESXi e as máquinas
virtuais
Componentes
Desempenho
Dois níveis
configurados
sem o
XtremCache
VMAX
IOPS do VMAX
23.514
13.798
ESXi 01
Utilização média da CPU
16%
21%
ESXi 02
Utilização média da CPU
2%
40%
TPS do Swingbench
6.653
8.590
Resposta média do Oracle (ms)
35
3
Utilização da vCPU
47,6%
89%
Latência do SQL01 (ms)
(leitura/gravação/transferência)
22/4/21
3/2/3
Latência do SQL02 (ms)
(leitura/gravação/transferência)
21/4/21
2/3/2
Utilização da vCPU do SQL01
1,20%
69,84%
Utilização da vCPU do SQL02
1,46%
63,04%
Transações/segundo
2.073
6.054
OLTP do Oracle
SQL Server
Dois níveis
configurados
com o
XtremCache
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37
Impacto do XtremCache no FAST VP
Visão geral
Nessa solução, avaliamos o impacto do XtremCache no FAST VP para determinar
se a descarga do XtremCache causou um impacto no armazenamento FAST VP de
três níveis.
O FAST VP movimenta os dados entre os níveis. A trilha de entrada e saída
registra os dados que entram ou saem de cada nível. Se houver muitas trilhas de
entrada e saída por segundo, o desempenho de back-end será afetado quando o
aplicativo estiver sem execução nos níveis correspondentes. Geralmente, o FAST
VP oferece uma configuração de qualidade de serviço (QoS) para controlar a taxa
de realocação da movimentação de dados. O valor mínimo da configuração é 10.
Isso significa que 1 GB/s é a taxa de movimentação máxima. Se a entrada/saída
de cada nível for muito inferior a esse valor, o impacto no back-end será mínimo.
Nesta solução, a trilha de entrada/saída de cada nível (FLASH, FC e SATA) foi
monitorada quando habilitamos o XtremCache nas máquinas virtuais. O objetivo
era avaliar se o XtremCache causa muita movimentação de dados entre os pools
de armazenamento controlados do FAST VP, e se o nível FLASH pode ser liberado
automaticamente quando habilitamos o XtremCache.
Comportamento do Na implementação do FAST VP de três níveis, depois de habilitar o XtremCache,
as trilhas de entrada/saída por segundo do nível flash foram inferiores a 200
FAST VP de três
módulos por segundo, como mostrado na Figura 15, na Figura 16 e na Tabela 20.
níveis com o
XtremCache
Esses gráficos mostram que o XtremCache começou a remover a carga do nível
flash do FAST VP de três níveis para os níveis FC e SATA, liberando esses recursos
para outros aplicativos com grande número de I/O. Essa movimentação foi
controlada pelo FAST VP.
Figura 15.
Trilha de entrada de três níveis depois de habilitar o XtremCache no FAST
VP de três níveis
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38
Figura 16.
Trilha de saída de três níveis depois de habilitar o XtremCache no FAST VP
de três níveis
Tabela 20.
Trilha média de entrada/saída por segundo
Nível FC
Nível Flash
Nível SATA
Trilha de entrada por
segundo do FAST
78,03
1,68
55,68
Trilha de saída por segundo
do FAST
49,55
78,30
18,95
O volume máximo de dados de entrada ou saída entre os níveis foi de
aproximadamente 200 x 64 KB = 13 MB/s. A taxa de movimentação teve um
impacto mínimo sobre a carga de trabalho do disco de back-end. Como o FAST VP
tem um longo período de rebaixamento (rebaixando os dados estáticos do nível
flash ou FC para o nível inferior), a carga de trabalho em execução com o
XtremCache não degrada ativamente os dados. Isso significa que, embora os
dados acessados anteriormente com frequência possam ser atendidos pelo
XtremCache e a carga de trabalho esteja desvinculada do nível flash, a
capacidade do flash ainda pode ser utilizada. O nível flash do FAST VP pode ser
liberado proativamente para processar mais IOPS.
Embora o XtremCache possa acelerar o desempenho de cargas de trabalho de
OLTP do SQL Server e do Oracle, o FAST VP com nível flash ainda é complementar
ao XtremCache. O armazenamento central pode ser uma solução econômica com
o XtremCache. Quando os I/Os com uso intenso de leitura são atendidos pelo
XtremCache, o FAST VP com nível flash habilitado pode atender a outras
solicitações de I/O.
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39
XtremSF e XtremCache com cargas de trabalho de DSS
Visão geral
O XtremCache tem um recurso de split-card no qual uma parte da placa XtremSF
pode ser usada como cache e a outra parte pode ser usada como armazenamento
local. Testamos o XtremCache no modo split-card com uma carga de trabalho de
DSS como cache e a instância tempdb do SQL Server como DAS (Direct-Attached
Storage, armazenamento com conexão direta).
Armazenamento
em cache
Separamos uma LUN de 200 GB da capacidade disponível de 700 GB e a
testamos como um cache para acelerar as LUNs de dados de bancos de dados do
tipo TPC-H, como mostrado na Figura 17. O parâmetro Max IO é o tamanho
máximo de I/O armazenado em cache para o XtremCache. Isso significa que os
usuários podem ajustar o tamanho máximo de I/O em cache para os diferentes
padrões de I/O dos aplicativos. Nesta solução, esse parâmetro foi definido como
128 KB para cargas de trabalho de DSS. Isso significa que qualquer tamanho de
I/O inferior a 128 KB é armazenado em cache; enquanto os I/O superiores a 128
KB são ignorados pelo XtremCache.
Figura 17.
Criação da LUN
Figura 18 mostra o espaço alocado para o DSS a partir da capacidade disponível
de 700 GB.
Figura 18.
Alocação do XtremCache para DSS
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40
Realizamos o teste de desempenho de linha de base de DSS do SQL Server com
cargas de trabalho de outros aplicativos (OLTP do SQL Server e do Oracle) sendo
executadas simultaneamente e com o FAST VP habilitado. Definimos um
desempenho de linha de base para representar o ambiente DSS após a aplicação
das políticas do FAST VP, o que estabilizou a carga de trabalho da seguinte
maneira:
•
A largura de banda média foi de 650 MB/s
•
A largura de banda máxima foi superior a 1,2 GB/s
Depois de habilitar o XtremCache, não foi observado aumento real de largura de
banda para consultas. O motivo é que o XtremCache não é grande o suficiente para
armazenar em cache todos os dados/índice do banco de dados de DSS de 2 TB.
Armazenamento
local
Separamos 200 GB da capacidade de 700 GB para ser usada como a área de
armazenamento de registros e de dados do banco de dados do tempdb. Uma
consulta do tipo TPC-H (Q2 nas 22 consultas do tipo TPC-H) foi escolhida como a
consulta de DSS usada para medir o desempenho do tempdb, com cinco
execuções simultâneas. O tempdb do SQL Server foi usado intensamente para
classificação enquanto a consulta de DSS estava em execução. Tabela 21 mostra
os resultados de desempenho antes e depois.
Tabela 21.
Comparação do desempenho antes e depois de usar o XtremSF
Sem
armazenamento
local
Com
armazenamento
local
Largura de banda (MB/s)
270
396
Latência média da LUN (ms)
13
1
Latência média de leitura
13
1
Latência média de gravação
3
1
Latência máxima da LUN
84
20
Utilização da vCPU
74,7%
89,4%
Como a área de armazenamento do tempdb para cargas de trabalho de DSS, o
XtremSF pode:
•
Aumentar a largura de banda real para consultas de 270 MB/s para 396 MB/s
•
Reduzir a latência média da LUN de dados do tempdb de 13 ms para 1 ms
•
Reduzir a latência máxima da LUN de dados do tempdb de 84 ms para 20 ms
Devido aos I/Os mais rápidos para o tempdb armazenar os resultados
intermediários das consultas do tipo TPC-H, o aplicativo não pôde executar mais
consultas e, consequentemente, a utilização da CPU da máquina virtual
aumentou de acordo.
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41
XtremCache com instância de cluster de failover do SQL Server
Visão geral
Esta seção introduz o suporte do XtremCache à FCI do SQL Server em um
ambiente Windows em cluster, ativo e passivo, para aplicativos de OLTP.
Suporte ao
clustering de
failover da
Microsoft
(ativo/passivo)
O SQL Server em um cluster de failover do SQL Server (com vários nós de cluster
do servidor) também pode ser acelerado usando o XtremCache, pois os dados
são gravados primeiro no dispositivo de armazenamento compartilhado, nesse
caso o VMAX, e depois são gravados sincronamente no dispositivo de server
flash, nesse caso o XtremSF. No caso de failover, a instância virtual do SQL Server
pode ser inicializada no nó em standby e interrompida no nó ativo se ele estiver
acessível, e continuar a gravar na LUN compartilhada, como uma operação
normal. Se o XtremCache estiver habilitado no novo nó, o armazenamento em
cache dos I/Os do SQL Server iniciará no novo nó de cluster. O dispositivo do nó
anterior (origem do failover) não recebe mais I/Os, pois o aplicativo foi movido.
Quando o SQL Server realiza o failback para o nó original, ele recupera os dados do
dispositivo de cache; porém, nesse caso, o dispositivo pode conter dados obsoletos. A
configuração do script de clustering fornecido com o XtremCache garante que dados
obsoletos nunca sejam recuperados. Os scripts usam eventos de gerenciamento de
cluster que se relacionam com uma transição de início/interrupção de serviços de
aplicativos para acionar um mecanismo que limpa o cache do aplicativo.
Atualmente, o suporte de cluster é fornecido para clusters configurados para operar em
modo ativo/standby, quando o XtremCache está instalado e em operação no único nó
ativo e em qualquer combinação dos nós em standby. Somente um aplicativo em um
cluster pode usar o XtremCache. Para usar o XtremCache para vários aplicativos,
configure esses aplicativos como recursos separados em apenas um aplicativo, de
modo que eles realizem o failover entre hosts como uma só unidade.
As etapas e recomendações abaixo destacam como configurar o XtremCache para
o Microsoft Cluster Service:
1.
Crie o recurso do XtremCache na instância do SQL Server que usa o
XtremCache usando Adicionar um recurso > Script genérico.
2.
Descompacte o arquivo XtremCache_State_Control.vbs na pasta de
instalação do EMC XtremCache e salve-o na mesma pasta, nos nós ativo e
passivo do SQL Server em cluster. Por exemplo, coloque-o em C:\Arquivos de
Programas\EMC\VFC\XtremCache_Cluster_Support_1.5\XtremCache_Clus
ter_Support\Microsoft_Cluster_Service.
3.
Coloque o recurso (script genérico) on-line.
4.
Configure a dependência:
• Para o recurso do XtremCache, configure-o de acordo com as LUNs
aceleradas e compartilhadas de origem.
• Para o serviço do SQL Server, configure-o com base no recurso do
XtremCache.
5.
No nó passivo, execute o script para liberar todos os dispositivos de
origem e permitir a aquisição deles por um nó ativo:
v f c mt s e t - c l us t e r mode pa s s i v e
Para obter mais informações, consulte o EMC XtremCache Installation and
Administration Guide.
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
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42
Validação
As etapas a seguir são usadas para validar o clustering do Microsoft Cluster
Service A/P, compatível e acelerado pelo XtremCache.
1.
No SQL Server primário, crie uma tabela de teste e insira 40.000 linhas.
Um tipo de coluna é o varchar.
2.
Defina o cache e a LUN de origem para acelerar a LUN de origem
armazenada no banco de dados e a tabela de teste.
3.
Consulte todos os dados na instância do SQL Server para mover os dados
que estão "quase obsoletos" para o XtremCache.
4.
Realize o failover da instância do SQL Server para o nó passivo e atualize
as linhas para configurar a coluna varchar com uma nova string.
5.
Realize o failback da instância do SQL Server, consulte a tabela e valide-a
com e sem o script de clustering do XtremCache habilitado.
Tabela 22 mostra os resultados com e sem o script de clustering do
XtremCache habilitado.
Tabela 22.
Resultados com e sem o script de clustering do XtremCache
Sem o script de clustering
do XtremCache
Habilitar o script de
clustering do
XtremCache
Leitura suja
Sim
Não
Status do banco de
dados do usuário
Suspeita e necessidade
de restaurar manualmente
Íntegra
Status da LUN
compartilhada
A estrutura do file system
no disco está corrompida
e inutilizável
Íntegra
Serviço do SQL
Server
Off-line devido a um erro
de disco
Arquivamento
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
NEC Express5800/A1080a-E e VMware vSphere 5
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Conclusão
Resumo
Resultados
Esta solução EMC mostrou a implementação de vários aplicativos de missão crítica
em um ambiente de nuvem privada VMware hospedado pelo sistema de
armazenamento VMAX 40K e com o XtremCache instalado no servidor ESXi. Cada
aplicativo tinha cargas de trabalho com características diferentes e que impunham
demandas variadas ao armazenamento subjacente. O XtremCache proporcionou
melhor desempenho para aplicativos com grande volume de I/O de leitura:
•
Com uma configuração do FAST VP de três níveis, o XtremCache
descarregou de maneira significativa as IOPS dos arrays. Em seguida, os
arrays foram liberados para atender a outras solicitações de I/O.
•
Com uma configuração do FAST VP de dois níveis, o XtremCache pode
melhorar o desempenho do aplicativo com excelentes tempos de
resposta.
Os principais resultados dos testes mostram que:
•
O XtremCache melhora o desempenho de OLTP ao remover a maior parte
do tráfego de I/O de leitura do storage array. Nesta solução, 70% das
IOPS são transferidas do storage array para o XtremCache.
•
O XtremCache é solidamente compatível com cargas de trabalho de OLTP.
Quando o armazenamento central baseado em SAN tem spindles
limitados para dar suporte a cargas de trabalho com uso intenso de I/O,
ou retira o nível flash do FAST VP para outros aplicativos, o impacto sobre
o FAST VP é mínimo. Nesta solução, o tempo de resposta médio do banco
de dados Oracle diminuiu de 35 ms para 3 ms, uma redução de quase
12 vezes. As TPS do banco de dados SQL Server aumentaram de 56 para
162, um valor quase três vezes mais alto.
•
O XtremCache funciona bem com uma instância do SQL Server em cluster
de failover, e garante a aceleração da LUN de origem enquanto
proporciona a integridade dos dados.
Infraestrutura da EMC para sistemas de bancos de dados de alto desempenho da
Microsoft e da Oracle EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache,
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Referências
White papers
Para obter informações adicionais, consulte os white papers listados abaixo.
•
XtremCache Installation and Administration Guide v1.5
•
XtremCache Installation Guide for VMware 1.5
•
XtremCache Troubleshooting Guide 1.5
•
XtremCache Troubleshooting Guide for VMware v1.5
•
XtremCache VMware VSI Plug-in Guide 1.5
•
Implementing Virtual Provisioning on EMC Symmetrix VMAX with Oracle
Database 10g and 11g — Applied Technology
•
EMC Mission Critical Infrastructure for Microsoft SQL Server 2012
•
Provisioning EMC Symmetrix VMAXe Storage for VMware vSphere
Environments
•
Maximize Operational Efficiency for Oracle RAC with EMC Symmetrix FAST
VP (Automated Tiering) and VMware vSphere — An Architectural Overview
•
EMC Symmetrix Virtual Provisioning — Applied Technology
•
FAST VP Theory and Practices for Planning and Performance — Technical Notes
•
Best Practices for Fast, Simple Capacity Allocation with EMC Symmetrix
Virtual Provisioning — Technical Notes
•
Implementing Fully Automated Storage Tiering for Virtual Pools (FAST VP)
for EMC Symmetrix VMAX Series Arrays
•
EMC Storage Optimization and High Availability for Microsoft SQL
Server 2008 R2
Documentação de
produtos
Para obter mais informações, consulte o EMC Solutions Enabler Symmetrix Array
Controls CLI Version 7.4 Product Guide.
Outra
documentação
Para obter informações adicionais, consulte os documentos listados a seguir.
•
SQL Server Best Practices
•
Oracle Grid Infrastructure Installation Guide 11g Release 2 (11.2) for Linux
•
Oracle Real Application Clusters Installation Guide 11g Release 2 (11.2)
for Linux
•
Oracle Database Installation Guide 11g Release 2 (11.2) for Linux
•
Oracle Database Storage Administrator's Guide 11g Release 2 (11.2)
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