Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server

White Paper
ALTO DESEMPENHO E EFICIÊNCIA DA
EMC PARA MICROSOFT SQL SERVER
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
• Otimize throughput muito alto para cargas de trabalho de OLTP
do SQL Server
• Virtualize e consolide instâncias de banco de dados
• Crie várias cópias de snapshots sem impacto no desempenho
• Minimize o espaço físico do armazenamento para várias cópias
de banco de dados
Soluções EMC
Resumo
Este white paper descreve as vantagens operacionais de bancos de dados
virtualizadas Microsoft SQL Server 2012 e 2014 implementadas em um
array totalmente flash EMC® XtremIO™, e como a solução aprimora os
recursos de ambientes dependente do SQL Server.
Junho de 2014
Copyright © 2014 EMC Corporation. Todos os direitos reservados.
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Número da peça H13163
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
2
Índice
Resumo executivo ............................................................................................................................ 5
Business case .............................................................................................................................. 5
Visão geral da solução ................................................................................................................. 5
Principais resultados ................................................................................................................... 6
Introdução ........................................................................................................................................ 7
Finalidade .................................................................................................................................... 7
Escopo ......................................................................................................................................... 7
Público ........................................................................................................................................ 7
Terminologia ................................................................................................................................ 7
Visão geral da tecnologia ................................................................................................................. 8
Visão geral ................................................................................................................................... 8
EMC XtremIO ................................................................................................................................ 8
Principais vantagens ............................................................................................................... 8
Redução de dados em linha .................................................................................................. 10
Snapshots graváveis ............................................................................................................. 11
XtremIO Management Server ................................................................................................. 12
VMware vSphere ........................................................................................................................ 13
Microsoft SQL Server.................................................................................................................. 14
Microsoft SQL Server 2012 .................................................................................................... 14
Microsoft SQL Server 2014 .................................................................................................... 14
Arquitetura da solução ................................................................................................................... 16
Visão geral ................................................................................................................................. 16
Diagrama da arquitetura ............................................................................................................ 16
Recursos de hardware................................................................................................................ 17
Recursos de software ................................................................................................................. 17
Camada de armazenamento: EMC XtremIO ..................................................................................... 19
Visão geral ................................................................................................................................. 19
Projeto de armazenamento ........................................................................................................ 19
Considerações sobre projeto de armazenamento de banco de dados ................................... 19
Detalhes de projeto de armazenamento ................................................................................ 21
Projeto de bancos de dados do Microsoft SQL Server ..................................................................... 23
Visão geral ................................................................................................................................. 23
Projeto de armazenamento de banco de dados de OLTP ............................................................ 23
Perfil de bancos de dados de OLTP ............................................................................................ 23
Projeto de banco de dados de OLTP ........................................................................................... 23
Camada de rede.............................................................................................................................. 25
Visão geral ................................................................................................................................. 25
Práticas recomendadas de rede SAN.......................................................................................... 25
Práticas recomendadas de rede IP ............................................................................................. 25
Práticas recomendadas de rede do Vmware vSphere ................................................................. 25
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
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Camada de virtualização e servidores físicos ................................................................................. 26
Visão geral ................................................................................................................................. 26
Recursos de computação e armazenamento .............................................................................. 26
Virtualização de rede ................................................................................................................. 27
Considerações do projeto ............................................................................................................... 28
Visão geral ................................................................................................................................. 28
Práticas recomendadas de configuração do XtremIO.................................................................. 28
Configuração de Fibre Channel switch ................................................................................... 28
Configuração do servidor ...................................................................................................... 28
Configuração de múltiplos caminhos nativos do vSphere ...................................................... 30
Teste e validação de desempenho .................................................................................................. 32
Visão geral ................................................................................................................................. 32
Observações sobre os resultados .............................................................................................. 32
Objetivos do teste...................................................................................................................... 32
Testar cenários .......................................................................................................................... 33
Teste de desempenho das cargas de trabalho da OLTP .............................................................. 33
Metodologia de teste ............................................................................................................ 33
Procedimento de teste .......................................................................................................... 33
Resultados do teste .............................................................................................................. 34
Desempenho do sistema XtremIO ......................................................................................... 35
Desempenho do SQL Server 2012 comparado com o SQL Server 2014 ................................. 35
Sistema com o teste de desempenho do snapshot do XtremIO .................................................. 37
Metodologia de teste ............................................................................................................ 38
Procedimento de teste .......................................................................................................... 38
Resultados do teste .............................................................................................................. 39
Análise da redução de dados do XtremIO................................................................................... 42
Redução de dados econômica............................................................................................... 42
Taxa de desduplicação .......................................................................................................... 42
Conclusão ...................................................................................................................................... 44
Resumo ..................................................................................................................................... 44
Resultados................................................................................................................................. 44
Referências .................................................................................................................................... 45
Documentação da EMC .............................................................................................................. 45
White papers ......................................................................................................................... 45
Documentação de produtos .................................................................................................. 45
EMC XtremIO .............................................................................................................................. 45
Documentação do VMware ........................................................................................................ 45
Documentação do Microsoft SQL Server..................................................................................... 45
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
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Resumo executivo
Business case
Nos ambientes corporativos cada vez mais exigentes do mundo contemporâneo,
as empresas estão sendo estimuladas a otimizar processos e melhorar o
atendimento. Também há demandas maiores relacionadas ao desempenho da
infraestrutura de TI e à disponibilidade dos dados, que sejam estimuladas por:
•
Cargas de trabalho de transação alta
•
Aplicativos em que o tempo é um fator determinante e crescentes contratos
de nível de serviço
•
Aplicativos de terceiros e turnkey com alta confidencialidade para a
capacidade de resposta de I/O
•
Replicação de bancos de dados de aplicativos para uso por meio
de suporte a processos de negócios como relatórios do Business
Intelligence (BI), testes e funções de desenvolvimento
•
Necessidade de arquiteturas altamente disponíveis
Na maioria dos ambientes, as empresas precisam criar cópias dos dados de
produção com impacto mínimo para o sistema e realocar essas cópias com
segurança para equipes de negócios em sua empresa para usar os dados.
Normalmente, devem esperar horas ou dias para obter acesso às cópias de
dados de produção. Esse atraso reduz a eficiência para tarefas como a percepção
de BI, teste e desenvolvimento, integridade de dados, validação e auditoria.
À medida que as empresas tentam melhorar a disponibilidade dos dados,
os problemas ocorrem quando a solução tecnológica não consegue atender
às expectativas, como:
•
Configuração complexa para ambientes SQL Server para produção,
teste e desenvolvimento e lógica analítica
•
Recursos limitados para manter várias cópias de bancos de dados para
fins de leitura e gravação, sem afetar o desempenho de produção ou ter
despesas significativas para ambientes de alto desempenho duplicados
•
Equipe de operações muito utilizada e aumento nos custos associados
com ferramentas de terceiros devido aos difíceis métodos de backup e
recuperação
As empresas que dependem do Microsoft SQL Server devem considerar novas
abordagens para enfrentar os desafios operacionais contínuos de gerenciamento
de desempenho e capacidade. Atualmente, elas devem considerar sistemas que
oferecem níveis maiores de desempenho e minimizar os custos operacionais e
a complexidade.
Visão geral
da solução
Trabalhando juntas, Microsoft e EMC fornecem os componentes essenciais para
oferecer soluções de disponibilidade de nível corporativo e alto desempenho
para ambientes SQL Server. Com o EMC® XtremIO™, a EMC fornece uma solução
de armazenamento otimizada para desempenho extremo de bancos de dados
de processamento de transações on-line (OLTP) para SQL Server e garante que
você possa maximizar a eficiência de outros recursos do sistema, como CPU
e memória.
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EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
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Oferecer armazenamento para proporcionar desempenho de banco de
dados ideal é tradicionalmente um processo complexo e demorado que
exige conhecimento de especialista do banco de dados em si, não apenas
de sistemas de armazenamento. O array totalmente flash do EMC XtremIO
responde a condições dinâmicas, como aumentos no processamento
de transações e consultas complexas, e suporta ambientes de teste e
desenvolvimento com cópias atualizadas de bancos de dados de produção.
Com os recursos de snapshot baseados em array do XtremIO, essa solução
oferece não só tecnologia de recuperação quase instantânea para minimizar o
tempo de inatividade quando ocorre um problema de banco de dados (perda de
dados, corrupção lógica e assim por diante), mas também permite acessibilidade
mais rápida, fácil e econômica a dados, o que melhora o Business Intelligence e a
lógica analítica.
Os arrays totalmente flash do XtremIO resolvem os desafios de armazenamento
dos bancos de dados:
Principais
resultados
•
Criando um volume com apenas alguns cliques e permitindo que toda
a estrutura de banco de dados seja colocada ali. Nenhuma etapa de
planejamento, provisionamento ou ajuste é necessária.
•
Implementando automaticamente todos os recursos do sistema
de armazenamento — SSDs (Solid State Drives) e controladoras —
todo o tempo.
•
Dimensionando o sistema do XtremIO e aumentando o desempenho se
suas necessidades ultrapassarem o que um único X-Brick do XtremIO
oferece.
•
Eliminando complexidades com o uso de snapshots do XtremIO
para gerenciar várias instâncias e cópias de bancos de dados.
A solução mostra que o storage array totalmente flash do EMC XtremIO oferece:
•
Configuração rápida e simples com pouco ou nenhum ajuste de
armazenamento. O XtremIO funciona tão perfeitamente em ambientes
SQL Server virtualizados quanto em ambientes físicos e é fácil de gerenciar
e monitorar.
•
Suporte para as mais exigentes cargas de trabalho transacionais do
SQL Server 2012 e SQL Server 2014, com throughput que pode facilmente
ultrapassar 200.000 IOPS para uma configuração de dois X-Bricks e manter
latências de menos de um milissegundo.
•
Economia significativa de espaço de armazenamento usando a redução
de dados em linha e os snapshots do XtremIO, o que percebemos nesta
configuração com eficiência geral de 16:1.
•
Cópias de dados de alto desempenho e quase em tempo real usando
tecnologia de snapshot do XtremIO sem custo mensurável e fornecendo
recuperação quase instantânea dos dados de produção, mesmo em TBs
de escala de dados.
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EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
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Introdução
Finalidade
Este white paper descreve uma solução altamente disponível e dimensionável
para o Microsoft SQL Server implementado em um ambiente vSphere virtualizado
com o armazenamento do XtremIO. O white paper também demonstra que os
snapshots de leitura/graváveis do XtremIO oferecem ambientes altamente
eficazes de desenvolvimento ou relatórios sem impacto no desempenho do
servidor de produção consolidado.
Escopo
O white paper demonstra como:
•
A solução melhora e aprimora o desempenho das versões do SQL Server
2012 e 2014 ao oferecer novos recursos e simplificar a configuração do
ambiente
•
Os snapshots de leitura/graváveis do XtremIO possibilitam a criação
instantânea de várias cópias de bancos de dados com impacto mínimo
no desempenho em bancos de dados de produção
Público
Este white paper destina-se aos DBAs (Database Administrators) Microsoft SQL
Server, aos administradores VMware, aos administradores de armazenamento,
aos arquitetos de TI e aos gerentes técnicos responsáveis por desenvolver, criar
e gerenciar bancos de dados, infraestruturas e datacenters Microsoft SQL Server.
Terminologia
O white paper inclui a terminologia a seguir.
Tabela 1.
Terminologia
Termo
Definição
Sincronização de dados
O processo pelo qual as alterações feitas em um
banco de dados primário são reproduzidas em um
banco de dados secundário.
OLTP
Os aplicativos típicos de OLTP (Online Transaction
Processing, processamento de transações on-line)
incluem processamento de transações de recuperação
e entrada de dados.
Round-robin
O round-robin usa uma política automática de seleção
de caminho para rodar em todos os caminhos
disponíveis, permitindo a distribuição de carga entre
os caminhos configurados. O round-robin pode
apresentar uma das maneiras de seleção de caminho
mais eficazes em termos de desempenho. O próximo
caminho de I/O disponível na lista é selecionado sem
fator determinante. Se você tiver, por exemplo, seis
I/Os na fila para armazenamento, os caminhos 1 a 6
seriam usados em ordem.
VMDK
Um datafile de máquina virtual para VMware.
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EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
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Visão geral da tecnologia
Visão geral
EMC XtremIO
Os principais componentes de tecnologia usados neste white paper são:
•
EMC XtremIO
•
VMware vSphere
•
Microsoft SQL Server
O storage array EMC XtremIO é um sistema totalmente flash baseado em
uma arquitetura scale-out. O sistema usa componentes básicos, chamados de
X-Bricks, que podem ser colocados em cluster para aumentar o desempenho e a
capacidade conforme a necessidade. Essa solução usa dois X-Bricks colocados
em cluster como um único sistema de armazenamento lógico.
Principais vantagens
O XtremIO utiliza o flash para oferecer valor em todas as principais dimensões
a seguir:
•
Desempenho: não importa o quanto o sistema esteja ocupado nem
qual seja a utilização da capacidade de armazenamento, a latência e o
throughput continuam consistentes, previsíveis e constantes. A latência
dentro do array para uma solicitação de I/O normalmente é menos de um
milissegundo (ms). A Figura 1 mostra um exemplo do painel de controle do
XtremIO usado para monitorar o desempenho.
Figura 1.
Painel de controle do aplicativo de gerenciamento de armazenamento
do XtremIO
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
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•
Capacidade de expansão: Com base em uma arquitetura scale-out, o
X-Brick único do sistema de armazenamento do XtremIO é um componente
básico. Vários X-Bricks podem ser reunidos em clusters para fornecer mais
desempenho ou capacidade. A capacidade de expansão do desempenho
é linear, garantindo que dois X-Bricks ofereçam o dobro de IOPS e quatro
X-Bricks ofereçam quatro vezes mais IOPS que a configuração com um só
X-Brick, enquanto a latência permanece consistentemente baixa à medida
que o sistema é dimensionado horizontalmente. Os arrays do XtremIO são
dimensionados horizontalmente para qualquer nível de desempenho ou
capacidade, conforme mostrado na Figura 2.
Figura 2.
Unidades de dimensionamento X-Brick
•
Redução de dados: O mecanismo do XtremIO principal implementa redução
de dados em linha com base em conteúdo. O XtremIO automaticamente
reduz (desduplica) os dados à medida que eles são informados no
sistema. Isso reduz o volume de dados gravados no flash, aumentando a
longevidade da mídia e reduzindo o custo. O provisionamento dos volumes
é sempre thin, sem nenhuma perda de desempenho, sem excesso de
provisionamento de capacidade e sem fragmentação.
•
Proteção de dados: o XtremIO utiliza um algoritmo exclusivo de proteção
de dados otimizado para flash, o XtremIO Data Protection (XDP), que oferece
proteção de dados superior e permite um desempenho melhor que qualquer
algoritmo RAID existente. As otimizações na XDP também resultam em
menos gravações na mídia flash com a finalidade de proteção de dados.
•
Recursos: o XtremIO é compatível com snapshots de alto desempenho
e uso eficiente de espaço, redução de dados em linha, provisionamento
thin e tem total integração com o vSphere VAAI, com suporte a protocolos
Fibre Channel (FC) e iSCSI.
•
Simplicidade: não há necessidade de escolher o tipo de RAID, criar
um grupo de RAID ou decidir habilitar ou não o provisionamento thin
e a desduplicação. Essas funções já estão incorporadas no sistema.
O provisionamento de armazenamento com o XtremIO é tão simples
quanto decidir o tamanho da LUN que você deseja criar.
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EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
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Redução de dados em linha
A redução de dados em linha do XtremIO oferece uma série de benefícios,
incluindo:
•
Redução de dados econômica e aumento do desempenho
e da confiabilidade
•
Scale-out fácil
•
Em linha, global e sempre ativo
•
Melhor desempenho do array
•
Maior resistência do flash
Desduplicação, redução de dados e scale-out
Um dos principais diferenciais do XtremIO é a desduplicação integrada, que
é 100% otimizada para flash drives (SSDs) e sempre ativa sem necessidade
de configuração, administração ou ajuste.
Embora o desempenho do flash seja altamente desejável, o custo pode ser
inviável. Com a tecnologia de redução de dados em tempo real do XtremIO,
você pode sustentar uma capacidade lógica que exceda frequentemente a
capacidade de flash física do sistema por uma grande margem.
O custo efetivo do XtremIO pode ser menor que um array tradicional para o
mesmo volume de dados, tornando-o extremamente atraente em comparação
a outras soluções baseadas em flash.
Com a redução de dados, as capacidades do sistema do XtremIO podem se
expandir além do armazenamento físico. A capacidade lógica eficaz de um
X-Brick único pode ser muito maior do que sua capacidade de flash nominal
em ambientes que contêm informações altamente duplicadas.
Em linha, global e sempre ativo
Historicamente, as técnicas de redução de dados foram relegadas a cargas de
trabalho secundárias como backup e arquivamento porque geravam um grave
impacto negativo no desempenho. Ao contrário, a tecnologia de redução de
dados do XtremIO não só não cria perda de desempenho, mas também acelera
a redução de dados.
A redução de dados ocorre entre todos os volumes lógicos no array e em todos
os X-Bricks em um cluster. As taxas de redução de dados são muito aumentadas,
já que o processo não é limitado em um só volume.
A redução de dados integrada do XtremIO está sempre ativa e não requer nenhum
trabalho de administração.
Vida útil do flash prolongada
A redução de dados do XtremIO estende a vida útil do flash. As gravações
são evitadas por meio da redução dos dados em trânsito e da ampliação
da resistência de flash deixando ciclos de gravação disponíveis para dados
exclusivos.
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EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
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Melhor desempenho do array
No armazenamento do XtremIO, quanto mais redução de dados ocorre,
mais rapidamente o array é executado.
A redução de dados em linha do XtremIO reduz os dados em tempo real
no caminho de dados e não precisa de pós-processamento das operações,
o que melhora o desempenho, a consistência e a previsibilidade ao adicionar
menos I/Os nos flash drives.
Snapshots graváveis
O XtremIO eleva os snapshots graváveis para além da proteção de dados como
o ativador-chave de grandes ganhos na produtividade ao:
•
Criar quantas cópias graváveis de volumes de produção forem necessárias
com um pequeno espaço ocupado para armazenamento
•
Consolidar teste e desenvolvimento, data warehousing, cópias de business
intelligence e cargas de trabalho de aplicativos
•
Gerenciar o ciclo de vida ágil de banco de dados
Os snapshots do XtremIO são equivalentes aos volumes de produção em termos
de desempenho, propriedade e funções, o que significa que um snapshot
no XtremIO pode ser considerado o mesmo que o volume de produção.
A Figura 3 mostra como o XtremIO funciona em um ambiente com
demanda por grandes volumes de dados de garantia de qualidade
(QA) e teste/desenvolvimento a partir de um snapshot gravável.
Figura 3.
Snapshots do XtremIO
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Os snapshots do XtremIO proporcionam aos usuários não apenas uma imagem
parecida com um clone que pode ser usada como um ambiente de testes,
mas também reduzem o custo da criação e manutenção de vários deles. Isso
possibilita que vários aplicativos usem dados de produção para desenvolvimento
conforme o necessário e disponibiliza dados para necessidades de Business
Intelligence ou QA.
Os benefícios dos snapshots incluem:
•
•
•
•
Inerentemente gravável, não somente leitura

Metadados incorporados
Metadados só são necessários para gravações globalmente exclusivas.
As cópias de metadados inteiros não são necessárias como em outras
implementações de snapshots.

Pode ser usado como volumes de produção ativos sem a necessidade
de criar um snapshot com instâncias ou gravável para acesso de
leitura/gravação
Eficiência no consumo de espaço e de metadados

Nenhum snapshot precisa de estrutura completa de metadados

Os metadados comuns são compartilhados entre a produção
e o snapshot

O espaço é usado somente para blocos de dados novos e exclusivos
e os metadados associados

A desduplicação e o provisionamento thin estão sempre ativos

Permite consolidação acessível
Economia, capacidade de expansão e desempenho máximos

Criação instantânea de um snapshot completo

Nenhum impacto no desempenho do sistema

Sem sobrecarga das cópias de “força bruta”

Nunca fica repleto de metadados

Minimiza a penalidade de exclusão para dados e metadados
Flexibilidade

Criação e manutenção de quantos snapshots forem necessários

Criação dos snapshots de snapshots em qualquer nível

Criação de toda a topologia necessária da árvore de snapshots

Remoção de snapshots ou do volume conforme necessário
XtremIO Management Server
O XtremIO Management Server (XMS) é um servidor dedicado independente
baseado em Linux usado para controlar a operação do sistema do XtremIO.
O XMS pode ser um servidor virtual ou físico. O array continua a operar se
estiver desconectado do XMS, mas não pode ser configurado nem monitorado.
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
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VMware vSphere
O VMware vSphere é uma plataforma de virtualização completa e poderosa que
virtualiza aplicativos essenciais aos negócios com pools de recurso dinâmicos
para obtenção de flexibilidade e confiabilidade inigualáveis. Ele transforma os
recursos físicos de um computador por meio da virtualização da CPU, da RAM, do
disco rígido e da controladora de rede. Essa transformação cria máquinas virtuais
totalmente funcionais que executam sistemas operacionais e aplicativos isolados
e encapsulados.
O VMware vSphere 5.5 é o sistema operacional do datacenter virtual da VMware.
Ele continua a transformar a infraestrutura de TI no utilitário mais eficiente,
compartilhado e sob demanda, com serviços integrados de disponibilidade,
dimensionamento e segurança para todos os aplicativos e gerenciamento
automatizado simples e proativo.
O vSphere 5.5 tem os seguintes aperfeiçoamentos de dimensionamento
e desempenho, que permitem que uma máquina virtual use mais recursos
do hipervisor:
•
Compatível com datafile de máquina virtual (VMDK) de 62 TB
•
Atualizações do MSCS (Microsoft Cluster Service): O VMware introduziu
inúmeros recursos adicionais para dar suporte ao MSCS, inclusive:

Cluster do Microsoft Windows 2012

Política de caminho “round-robin” para armazenamento
compartilhado 1

Protocolo iSCSI para armazenamento compartilhado

Protocolo FCoE (FC over Ethernet, FC sobre Ethernet) para o
armazenamento compartilhado em relação à introdução do
suporte de round-robin
•
Suporte E2E 16 GB: A VMware apresentou o suporte FC completo de 16 GB.
HBAs e controladoras de array podem ser executadas a 16 GB, desde que o
FC switch entre o iniciador e o destino seja compatível.
•
PDL AutoRemove: Introduzido com o vSphere 5.5, esse recurso remove
automaticamente um dispositivo de um host quando o dispositivo entra
em um estado PDL.
•
vSphere Replication Interoperability
•
vSphere Replication Multi-Point-in-Time Snapshot Retention
•
vSphere Flash Read Cache
O XtremIO oferece armazenamento corporativo eficiente que funciona
com a infraestrutura em nuvem do VMware vSphere 5.5.
1
Várias alterações foram feitas no vSphere 5.5 em relação ao mecanismo de bloqueio
de SCSI usado pelo MSCS quando acontece um failover de serviços. Para facilitar essa
nova política de caminho, foram implementadas alterações que tornam irrelevante que
o caminho seja usado para fazer a reserva de SCSI; qualquer caminho pode liberar
a reserva.
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13
Microsoft
SQL Server
Microsoft SQL Server 2012
O Microsoft SQL Server 2012 é o sistema de análise e gerenciamento de banco
de dados da Microsoft para soluções de comércio eletrônico, linha de negócios
e data warehousing.
AlwaysOn
O SQL Server AlwaysOn refere-se à solução completa de alta disponibilidade e
recuperação de desastres (DR) para o SQL Server 2012. O AlwaysOn apresenta
recursos aprimorados para bancos de dados específicos e instâncias inteiras,
fornecendo flexibilidade para dar suporte a várias configurações de alta
disponibilidade em:
•
Instâncias de cluster de failover (FCI) AlwaysOn
•
AlwaysOn Availability Groups (AAG)
Essa solução explora o AAG, com foco no recurso de replicação em nível de
transação que fornece acesso a réplicas secundárias legíveis quase ativas
de bancos de dados de produção.
AlwaysOn Availability Groups
O AAG é uma solução de alta disponibilidade e recuperação de desastres
introduzida no SQL Server 2012, que permite que os administradores maximizem
a disponibilidade para um ou mais bancos de dados de usuário. As instâncias do
SQL Server são configuradas de modo que um único banco de dados principal ou
um grupo de bancos de dados principais possam ter até quatro cópias de banco
de dados secundários que residam em nós do WSFC (Windows Server Failover
Cluster).
Índices legíveis de Columnstore
O índice de Columnstore introduzido no SQL Server 2012 oferece desempenho
significativamente melhor para tipos de consultas de data warehousing.
Os índices de Columnstore do SQL Server 2012 não podem ser atualizados.
Microsoft SQL Server 2014
A versão do Microsoft SQL Server 2014 tem diversos recursos interessantes.
Novo mecanismo de OLTP em memória
Ao mover tabelas selecionadas e procedimentos armazenados na memória,
o SQL Server 2014 pode reduzir drasticamente o I/O e melhorar o desempenho
de aplicativos OLTP.
O mecanismo de OLTP em memória foi projetado para alta simultaneidade e usa
um mecanismo de controle de simultaneidade otimista para eliminar atrasos de
bloqueio. As tabelas de OLTP em memória são copiadas na memória e duram por
gravações de registro de transações no disco.
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Melhor integração com o Windows Server 2012
O SQL Server 2014 oferece maior integração com o Windows Server 2012.
•
Dimensiona verticalmente para 640 processadores lógicos e 4 TB
de memória em um ambiente físico
•
Dimensiona verticalmente para 64 processadores virtuais e 1 TB
de memória quando em execução em uma máquina virtual
•
É compatível com o recurso Storage Spaces do Windows 2012 R2 para
criar pools de armazenamento hierárquico que melhoram o desempenho
•
Aproveita os aprimoramentos do SMB (Server Message Block) 3.0 para
obter armazenamento de banco de dados de alto desempenho em
compartilhamentos de arquivos
Com o novo recurso SMB Direct, é possível usar o recurso RDMA (Remote
Direct Memory Access, acesso à memória direta remota) da NIC (Network
Interface Card, placa de interface da rede) para oferecer velocidades de
acesso para compartilhamentos de arquivos SMB que se aproximam à
velocidade de acesso para recursos locais.
Melhoria no Resource Governor
O SQL Server 2014 Resource Governor oferece um novo recurso para gerenciar a
utilização de I/O do armazenamento de aplicativos. O Resource Governor pode
limitar os I/Os físicos emitidos para segmentos de usuário em um pool de recurso
determinado, permitindo um desempenho de aplicativos mais previsível. Isso
pode ser usado para limitar o número de I/Os emitidos no limite da instância
do SQL Server.
Extensão do pool de buffers
A extensão do pool de buffers fornece a integração perfeita de SSDs como uma
extensão de NVRAM (nonvolatile random access memory, memória de acesso
aleatório não volátil) de alta velocidade para o pool de buffers padrão do
mecanismo de banco de dados para melhorar significativamente o throughput de
I/O. As novas extensões do pool de buffers podem fornecer os melhores ganhos
de desempenho para cargas de trabalho de OLTP com muita atividade de leitura
Melhorias no AlwaysOn Availability Groups
O SQL Server 2014 AAG foi aprimorado com suporte para réplicas secundárias
adicionais e integração com o Windows Azure.
As réplicas secundárias legíveis no SQL Server 2014 estão disponíveis
para cargas de trabalho somente leitura mesmo quando a réplica principal
estiver indisponível.
Índices de Columnstore atualizáveis
Os índices de Columnstore no SQL Server 2014 são atualizáveis. Você pode
fazer atualizações à tabela subjacente sem precisar antes desativar o índice
de Columnstore. Um índice de Columnstore do SQL Server 2014 deve usar
todas as colunas da tabela e não pode ser combinado com outros índices.
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
15
Arquitetura da solução
Visão geral
Esta seção descreve a arquitetura da solução.
A solução oferece uma relação ideal entre custo e desempenho para ambientes
de aplicativos essenciais do Microsoft SQL Server. Os bancos de dados do
SQL Server 2012 e 2014 são implementados como bancos de dados virtualizados
em um storage array do XtremIO com dois X-Bricks. Também existem instâncias
do SQL Server de teste/desenvolvimento virtualizadas no ambiente que acessam
os snapshots do XtremIO do banco de dados de produção para fins de teste e
desenvolvimento.
Diagrama da
arquitetura
A Figura 4 mostra a arquitetura lógica dessa solução.
Figura 4.
Arquitetura da solução
A arquitetura é composta do seguinte:
•
Camada de armazenamento: Composta por dois X-Bricks em um cluster
único do XtremIO (12 U, versão 2.4 do XtremIO) com 14,94 TB da
capacidade física útil.
•
Camada de banco de dados de SQL Servers: Composta por SQL Server 2012
e SQL Server 2014 como servidores de produção. O SQL Server 2012 tem
seis bancos de dados e um total de cerca de 7 TB de dados. O SQL Server
2014 tem três bancos de dados e um total de cerca de 4 TB de dados.
Os snapshots podem ser montados em qualquer um dos hosts de
montagem a qualquer momento, quando necessário.
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
16
•
Camada de rede: Constituída por dois switches IP e dois switches SAN
de nível de diretor, que 2 configuramos para produzir uma largura de
banda ativa de 108 GB/s. Os switches SAN foram projetados para serem
implementados em redes de armazenamento compatíveis com nuvens
corporativas e datacenters virtualizados.
•
Camada de virtualização e servidores físicos: Composta por três servidores
que usam um total de 120 núcleos de processador Intel E7 com
processadores de 2,9 GHz e 2 TB de RAM no total. O servidor em rack
permite uma abordagem consolidada, virtualizada e de alto desempenho
em uma infraestrutura do Microsoft SQL Server, resultando em flexibilidade
de implementação sem a necessidade da modificação do aplicativo.
Os servidores são instalados com o vSphere 5.5 e configurados como um
cluster VMware ESXi. O cluster é composto por duas máquinas virtuais do
SQL Server de produção de nível corporativo (SQL Server 2012 e SQL Server
2014). Também há mais três servidores independentes, duas máquinas
virtuais SQL Server 2012 e uma SQL Server 2014. Cada máquina virtual
está configurada com 16 vCPUs e 32 GB de RAM.
Examinamos o desempenho executando cargas de trabalho de OLTP em
comparação com os bancos de dados nesses SQL Servers.
Recursos de
hardware
A Tabela 2 lista os recursos de hardware usados nesta solução.
Tabela 2.
Recursos de hardware
Hardware
Quantidade
Configuração
Storage array
1
XtremIO com dois X-Bricks
Servidores
3
20 núcleos, processadores de 2,9 GHz, 512 GB
RAM, incluindo:
• 2 NICs quad Ethernet de 1 Gb (GbE)
• 2 NICs de 10 GbE
• HBAs de porta dupla FC de 8 Gb
Recursos de
software
Switches LAN
2
10 GbE, sem bloqueios de 32 portas
Switches SAN
2
Switch de nível de diretor FC com 6 blades
A Tabela 3 lista os recursos de software usados nesta solução.
Tabela 3.
Recursos de software
Software
Versão
Observações
XtremIO
2.4
Armazenamento totalmente
flash
VMware vSphere
5.5
Hipervisor que hospeda
todas as máquinas virtuais
VMware vCenter
5.5
Gerenciamento do vSphere
2
Neste white paper, “nós” refere-se à equipe de engenharia de soluções da EMC que
validou a solução.
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
17
Software
Versão
Observações
Microsoft Windows 2012
R2
Sistema operacional para
servidores de banco de
dados
Microsoft SQL Server 2012
SP1 Enterprise Edition
Banco de dados
Microsoft SQL Server 2014
RTM Enterprise Edition
Banco de dados
Microsoft BenchCraft TPC-E
Toolkit
1.12.0-1026
Ferramenta de carga
de trabalho de OLTP
e benchmark TPC-E
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
18
Camada de armazenamento: EMC XtremIO
Visão geral
O XtremIO usa o projeto de scale-out multicontroladora e fabric de RDMA para
manter todos os metadados na memória.
Isso faz com que os arrays do XtremIO fiquem impermeáveis às mudanças
na carga de trabalho — não importa que tamanhos de LUN são usados, se há
padrões de acesso aleatório ou sequencial ou se há local de referência ou não.
O desempenho é sempre consistente e previsível.
Não é mais necessário um projeto de armazenamento meticuloso e cuidadoso
para desempenho otimizado. Por exemplo, as cargas de trabalho disruptivas do
banco de dados tempdb podem coexistir na mesma LUN com seus registros de
transações com intenso uso de gravação e ainda fornecer excelente desempenho.
Com o provisionamento thin integrado, o armazenamento é alocado apenas
quando necessário. Isso permite que os DBAs criem LUNs maiores para acomodar
o crescimento futuro ou inesperado para bancos de dados sem desperdiçar
espaço físico no armazenamento.
O melhor de tudo é que as operações intensas de metadados, como redução
de dados em linha, alocações de provisionamento thin e operações internas
de cópia de array são realizadas totalmente na memória, imediatamente,
sem afetar o I/O.
Projeto de
armazenamento
Considerações sobre projeto de armazenamento de banco de dados
O desempenho é a consideração número um para o projeto de armazenamento
de banco de dados de nível 1, mas, em projetos de armazenamento tradicionais
de desempenho, as complexidades e os altos custos são inerentes.
O projeto de armazenamento de banco de dados geralmente exige espaço livre
em todos os níveis do pacote de software, dos dados reais em bancos de dados
até o espaço alocado para os datafiles e arquivos de registros.
Se um banco de dados fica sem espaço de datafiles, a instância do banco de
dados para de confirmar todas as novas transações e uma correção manual
imediata é necessária para evitar uma pane no banco de dados e perda de dados.
É essencial que a linha de negócios não seja afetada. Se o crescimento
automático de arquivos do banco de dados estiver habilitado, o SQL Server
alocará automaticamente fragmentos adicionais de armazenamento em disco
para evitar essa situação de arquivo cheio do banco de dados, mas essa
operação normalmente afeta o desempenho e, se usada indiscriminadamente,
pode causar a fragmentação repetida de datafiles nos discos, o que pode afetar
ainda mais o desempenho.
As práticas recomendadas do Microsoft SQL Server e da EMC recomendam que
você configure os tamanhos dos datafiles do SQL Server para serem de 10% a
20% maiores do que o tamanho atual ou desejado do banco de dados. Isso
requer espaço livre no nível de volume NTFS, e os resultados no espaço de
armazenamento subjacente estão sendo bloqueados sem valor perceptível até
que o espaço seja necessário. Uma intervenção manual e janela de manutenção
é necessária se o volume NTFS precisa de expansão.
É difícil equilibrar o espaço livre em disco para alocar na fase de projeto,
o que não terá um uso imediato, em comparação com o volume de espaço
livre disponível prontamente para crescimento.
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
19
A Figura 5 mostra um exemplo de espaço desperdiçado em um banco de dados
de 1 TB. Esse problema ocorre várias vezes em ambientes de bancos de dados
com vários bancos de dados e arquivos de registro em várias instâncias do
SQL Server, o que aumenta o custo e a complexidade de gerenciamento.
Figura 5.
Planejamento tradicional de consumo da capacidade de armazenamento
Neste exemplo, você tem 1 TB de dados, mas precisa de pelo menos 1,58 TB
de espaço de armazenamento alocado, cumprindo as práticas recomendadas
tradicionais de planejamento de armazenamento. Isso representa um desperdício
de alocação de armazenamento físico de aproximadamente 58% para fins de
espaço livre.
A Figura 6 mostra como um banco de dados de 1 TB pode usar facilmente menos
de 1 TB de alocação de armazenamento físico no XtremIO e ainda atender ao
espaço livre lógico necessário para o planejamento de armazenamento.
Figura 6.
Planejamento do consumo da capacidade de armazenamento do XtremIO
Com o XtremIO, usar o provisionamento thin (alocação sob demanda) e a
desduplicação significa que um banco de dados de 1 TB requer menos de 1 TB
do espaço físico alocado. As complexidades operacionais podem ser eliminadas
por meio da alocação de todo o espaço da LUN, espaço do sistema virtual de
arquivos e, portanto, espaço de volume NTFS necessário desde o início porque
o armazenamento é alocado apenas sob demanda.
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
20
Detalhes de projeto de armazenamento
Para esta solução, o XtremIO é implementado em um cluster de dois X-Bricks
configurado por padrão com o XtremIO XDP para fornecer uma capacidade
física de 14,94 TB, conforme mostrado na Figura 7.
Figura 7.
Painel de armazenamento no painel de controle do aplicativo
de gerenciamento do XtremIO
Com o XtremIO, o I/O sequencial e o aleatório gerados pelo banco de dados são
tratados da mesma maneira conforme os dados são randomizados e distribuídos
de modo equilibrado em todo o array. O projeto de armazenamento para o banco
de dados do Microsoft SQL Server pode ser simplificado em comparação às
técnicas tradicionais de provisionamento.
Para esta solução, o tamanho do volume é padronizado para implantação fácil,
conforme mostrado na Tabela 4. Se você aproveita o provisionamento thin, a
alocação do volume maior não desperdiça nenhum armazenamento físico ao
deixar espaço para crescimento.
Tabela 4.
Nome do
volume
Projeto de armazenamento do Microsoft SQL Server no XtremIO
Objetivo do volume
Tamanho da LUN
SQL_OS
Volume de instalação do software Microsoft
Windows 2012 R2 OS e SQL Server, que é
usado para várias máquinas virtuais como
VMDK no mesmo datastore
1 TB
SQL_DB
Volumes de datafile de banco de dados do
Microsoft SQL Server
2 TB
SQL_log
Volumes do arquivo de registros do banco
de dados do Microsoft SQL Server
500 GB
Tempbd
Volumes tempdb do Microsoft SQL Server
1 TB
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
21
Para os bancos de dados de produção, os volumes são criados e apresentados
à máquina virtual para uso com as máquinas virtuais do Microsoft SQL Server,
como mostrado na Tabela 5.
Tabela 5.
Atribuição de volume/LUN para banco de dados de OLTP
Volume
Tamanho do volume
Tipo de volume
SO
120 GB
VMDK em volume do SO
LUN/VMFS
Bancos de dados de
sistemas e instalação
do SQL Server
120 GB
VMDK em volume do SO
LUN/VMFS
Dados do SQL Server
2 TB
RDM ou VMDK
Registro do SQL Server
500 GB
RDM ou VMDK
Tempbd
1 TB
RDM ou VMDK
Observação: o desempenho e a disponibilidade dos volumes de RDM ou VMDK são
muito semelhantes, de modo que uma ou outra opção é razoável dependendo dos
requisitos de projeto individuais. Determinadas tecnologias, como clustering de failover
do Windows, exigem RDMs ao realizar clustering em máquina virtual (para dar suporte a
reservas do SCSI-3).
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
22
Projeto de bancos de dados do Microsoft SQL Server
Visão geral
Nesta solução, duas instâncias virtualizadas com bancos de dados de OLTP
transacionais (uma no Microsoft SQL Server 2012 e outra no Microsoft SQL
Server 2014) foram criadas em um cluster vSphere High Availability (HA).
Projeto de
armazenamento
de banco de dados
de OLTP
Como a Tabela 5 da página 22 mostra, usamos seis volumes de banco de dados
de 2 TB para armazenar os arquivos de bancos de dados relevantes, inclusive
datafiles, e arquivos de registro de transações e arquivos temporários para
bancos de dados do SQL Server 2012. Usamos três volumes de banco de
dados de 2 TB para armazenar os arquivos relevantes para bancos de dados
do SQL Server 2014.
Perfil de bancos
de dados de OLTP
A Tabela 6 lista o perfil do banco de dados de OLTP para a solução.
Tabela 6.
Perfil do banco de dados de OLTP
Propriedade
SQL Server 2012
SQL Server 2014
Tipo de banco
de dados
OLTP (transacional)
OLTP (transacional)
Tamanho do
banco de dados
Total: 5 TB
Total: 2,25 TB
Bancos de dados
Microsoft SQL
Server
1 x 2 TB, 1 x 1 TB, 1 x 750 GB,
2 x 500 GB, 1 x 250 GB
1 x 1 TB, 1 x 750 GB, 1 x 500 GB
Memória para SQL
Server
32 GB
32 GB
Perfil da carga de
trabalho
Carga de trabalho de OLTP
simulada pelo Microsoft
BenchCraft
Carga de trabalho de OLTP
simulada pelo Microsoft
BenchCraft
Taxa de leitura/gravação:
90/10
Taxa de leitura/gravação: 90/10
8 KB
8 KB
Tamanho médio
de bloco de dados
Projeto de banco
de dados de OLTP
A Tabela 7 e a Tabela 8 listam o projeto real da LUN do banco de dados de OLTP
para a solução.
Tabela 7.
Detalhes do projeto real da LUN do banco de dados de OLTP para
SQL Server 2012
Detalhes
Bancos de dados
Nome do banco
de dados
DB_01
DB_02
DB_03
DB_04
DB_05
DB_06
Tempbd
Tamanho do banco
de dados real
750 GB
500 GB
1 TB
2 TB
250 GB
1 TB
400 GB
Tamanho da LUN
2 TB
2 TB
2 TB
2 x 2 TB
2 TB
2 TB
1 TB
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EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
23
Detalhes
Bancos de dados
Tamanho do
registro real
350 GB
250 GB
320 GB
360 GB
175 GB
320 GB
80 GB
Tamanho da LUN
de registro
500 GB
500 GB
500 GB
500 GB
500 GB
500 GB
N/D
Total de dados e
tamanho do registro
7,2 TB
Tamanho da LUN total
16 TB
Tabela 8.
Detalhes do projeto real da LUN do banco de dados de OLTP para
SQL Server 2014
Detalhes
Bancos de dados
Nome do banco de dados
DB_01
DB_02
DB_03
Tempbd
Tamanho do banco de dados real
750 GB
500 GB
1 TB
400 GB
Tamanho da LUN
2 TB
2 TB
2 TB
1 TB
Tamanho do registro real
350 GB
250 GB
320 GB
80 GB
Tamanho da LUN de registro
500 GB
500 GB
500 GB
N/D
Total de dados e tamanho do registro
3,7 TB
Tamanho da LUN total
8,5 TB
Observação: esse projeto é baseado em nossa carga de trabalho de teste. Em um
ambiente de produção, o tamanho dos bancos de dados, especialmente os tamanhos
de arquivo de registro e tempdb, pode variar, dependendo do tipo de transações e de
consultas que são executados nesses bancos de dados.
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
24
Camada de rede
Visão geral
Esta seção descreve os detalhes de rede usados nesta solução para configuração
de rede IP e SAN, e para redes do ESXi Server. Ao implementar uma solução de
banco de dados virtualizada, como o Microsoft SQL Server, a EMC recomenda
que você garanta a computação e a redundância de rede em todos os níveis ao
projetar a tolerância a falhas do sistema de rede.
Práticas
recomendadas
de rede SAN
A EMC sugere que você use as seguintes práticas recomendadas de rede SAN:
Práticas
recomendadas
de rede IP
Práticas
recomendadas
de rede do
Vmware vSphere
•
Use switches FC 8 Gb/s e portas de HBA.
•
Use várias HBAs nos servidores ESXi e em pelo menos dois switches SAN
para fornecer vários caminhos redundantes entre o servidor e o cluster
do XtremIO.
•
Fazer o zoneamento de cada porta FC dos servidores de banco de dados
até todas as portas nos X-Bricks do XtremIO para alta disponibilidade
e desempenho.
A EMC sugere que você use as seguintes práticas recomendadas de rede IP:
•
Use múltiplos cartões de rede e switches para redundância de rede.
•
Use 10 GbE para a conexão de rede, se disponível.
•
Use VLANs (Virtual Local Area Networks, redes de área local virtual) para
agrupar, de maneira lógica, dispositivos que estejam em sub-redes ou
segmentos de rede diferentes.
•
Habilite e configure jumbo-frames3 na pilha virtual e física para redes
10 GbE.
O sistema de rede em ambientes virtuais requer mais considerações para
segmentação, disponibilidade e throughput de tráfego além das práticas
recomendadas seguidas em um ambiente físico.
Essa solução foi projetada para gerenciar de maneira eficiente várias redes e
redundância de adaptadores de rede nos hosts do ESXi. As principais diretrizes
de práticas recomendadas são:
•
Separar o tráfico da infraestrutura vSphere do tráfico da máquina virtual
para fins de segurança e isolamento.
•
Usar a família de VMXNET3 de adaptadores de rede paravirtualizados.
•
Agregar placas de rede física para redundância de rede e desempenho,
por exemplo, usar pares de NICs físicas por servidor/vSwitch e fazer uplink
em cada NIC física para switches físicos separados.
Para obter mais informações sobre sistema de rede com vSphere,
siga as instruções em Sistema de rede do VMware vSphere.
3
Tamanhos de MTU (Maximum Transfer Unit, unidade máxima de transmissão) maiores
de 1.500 bytes são chamados de jumbo-frames. Jumbo-frames precisam de Gigabit
Ethernet em toda a infraestrutura da rede, inclusive servidores, switches e servidores de
banco de dados.
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
25
Camada de virtualização e servidores físicos
Visão geral
A escolha de uma plataforma de servidor para uma infraestrutura virtualizada
é baseada na capacidade de suporte da plataforma e nos requisitos técnicos
do ambiente. Nos ambientes de produção, é essencial que os servidores
usados tenham:
•
Processadores e memória suficientes para sustentar o número e a carga
de trabalho necessários das máquinas virtuais.
•
Conectividade suficiente, Ethernet e FC, para permitir a conectividade
redundante para os switches de rede de armazenamento e IP.
•
Capacidade suficiente para resistir a uma falha no servidor e dar suporte
a failover das máquinas virtuais.
Nesse ambiente de teste, três servidores físicos que executam o vSphere ESXi 5.5
são configurados como um cluster HA vSphere. Cinco máquinas virtuais são
criadas no cluster vSphere, duas das quais são configuradas para criar máquinas
virtuais de banco de dados do Microsoft SQL Server virtualizadas. Outras três
máquinas virtuais são criadas como instâncias de teste/desenvolvimento que
podem ser usadas para montar vários snapshots para realocação
(teste/desenvolvimento).
Recursos de
computação e
armazenamento
A EMC recomenda que você implemente as seguintes práticas recomendadas
de computação do VMware como explicado em Guia de Práticas Recomendadas
dos bancos de dados Microsoft SQL Server no VMware:
•
Usar o NUMA (Non-Uniform Memory Access), nos servidores do ESXi,
uma arquitetura de computador em que a memória localizada mais perto
de um processador específico é acessada com menos demora que uma
memória localizada mais longe do processador.
•
Alocar a vRAM (memória de máquina virtual) em uma máquina virtual para
ser menor que a memória local acessada pelo nó NUMA (processador).
•
Instalar o VMware Tools, que inclui diversos utilitários que melhoram
o desempenho do sistema operacional do guest da máquina virtual
e aprimoram a capacidade de gerenciamento da máquina virtual.
•
Configurar as reservas de memória da máquina virtual para serem,
no mínimo, do tamanho da sobrecarga do sistema operacional
e do Microsoft SQL Server.
•
O Microsoft SQL Server só é compatível com RDM para clustering; portanto,
usar RDM na máquina virtual do ESXi para o banco de dados e arquivos de
registro que precisa de failover em um cluster do MSCS.
•
Configurar várias controladoras SCSI paravirtualizadas (PVSCSI) para os
volumes de banco de dados. O uso de várias controladoras SCSI virtuais
permite a execução de várias operações de I/O simultâneas no sistema
operacional guest.
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
26
Virtualização
de rede
Em cada servidor ESXi, criamos dois vSwitches padrão com uma configuração
comum, como mostrado na Tabela 9.
Tabela 9.
Configuração do vSwitch
Nome
Finalidade
vSwitch0
Gerenciamento e tráfego público de máquina virtual
vSwitch1
Configuração de tolerância a falhas para a interconexão de cluster do
Microsoft SQL Server
Cada máquina virtual foi atribuída a duas vNICs (1 GbE e 10 GbE) que usam
o driver de VMXNET3 de alto desempenho. A vNIC de 1 GbE foi associada à
vSwitch0 para oferecer tráfego público. A vNIC de 10 GbE foi associada à
vSwitch1 para oferecer tráfego de interconexão do Microsoft SQL Server.
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
27
Considerações do projeto
Visão geral
O XtremIO possibilita executar cargas de I/O extremamente altas em
um único sistema de armazenamento. Com a arquitetura equilibrada do
XtremIO combinada com o desempenho, a redução de dados em linha e o
armazenamento provisionado virtualmente, muitas das práticas de configuração
e ajuste que um storage array tradicional exige não são mais necessárias.
Para aproveitar ao máximo o alto throughput que o armazenamento do XtremIO
oferece, toda a pilha de conectividade deve ser configurada adequadamente para
conseguir desempenho extraordinário, desde a otimização de tamanhos da fila
em hosts até o número de caminhos FC disponíveis que devem ser considerados
para que o I/O possa ser enviado para o sistema do XtremIO.
Práticas
recomendadas
de configuração
do XtremIO
Configuração de Fibre Channel switch
Para um cluster X-Brick duplo do XtremIO, um host pode ter até oito caminhos
por dispositivo. A Figura 8 mostra os esquemas lógicos de conexão para
oito caminhos.
Figura 8.
Configuração de FC switch de X-Brick duplo do XtremIO
Observação: você pode utilizar o EMC Virtual Storage Integrator (VSI) Path Management
para configurar o gerenciamento de caminhos por plataformas EMC, incluindo XtremIO.
Consulte o Guia de produto do EMC VSI Path Management para obter mais informações
sobre como utilizar esse plug-in do VMware vSphere Client.
Configuração do servidor
Para otimizar o desempenho para níveis extremos, os hosts que acessam o
storage array do XtremIO devem ser configurados para permitir um throughtput
de I/O maior em vez de usar as configurações padrão.
Configuração do UCS Server
A maioria das configurações de aceleração do HBA padrão de servidor não
é otimizada para o throughput alto que um flash array fornece. Portanto,
é importante escolher o maior valor para essa configuração para o servidor
para que ela não limite a aceleração de I/O.
Para ajustar a aceleração de I/O do HBA da Cisco UCS, use três etapas:
1.
Na navegação do UCSM, em Server, selecione Inventory.
2.
Selecione Cisco VIC Adapters.
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
28
3.
Navegue até vHBA Properties.
4.
Defina I/O Throttle Count para “1024”, como mostrado na Figura 9.
Figura 9.
Altere a contagem de aceleração de I/O para o Cisco UCS Server
Configuração do ESX Server
Para configurar corretamente o host ESX para o armazenamento do XtremIO
(para o vSphere 5.5), use estas etapas:
1.
No vSphere, ajuste o tamanho da fila do HBA por meio da interface
de linha de comando (CLI) do ESX. A configuração de tamanho da
fila controla a quantidade de solicitações de I/O restantes para um
único caminho.
Para uma operação ideal com o armazenamento do XtremIO, siga as
recomendações do fornecedor do servidor e do fornecedor do HBA.
Como regra geral, você deve definir o tamanho da fila para o maior
valor permitido pelo fabricante do HBA (por exemplo, 256).
Observação: para obter mais informações sobre como ajustar o tamanho da fila
do HBA com o ESX, consulte o artigo 1267 da base de conhecimento da
VMware no site da VMware.
2.
Defina os parâmetros de SchedQuantum (para 64) e DiskMaxIOSize
(para 4096):
esxcfg-advcfg -s 64 /Disk/SchedQuantum
esxcfg-advcfg -s 4096 /Disk/DiskMaxIOSize
3.
Obtenha o NAA para as LUNs do XtremIO apresentadas ao host ESX
e localize o NAA do volume do XtremIO:
esxcli storage nmp path list | grep XtremIO -B1
4.
Execute o seguinte comando para definir SchedNumReqOutstanding
para o dispositivo com seu valor máximo (256):
esxcli storage core device set -d naa.xxx -O 256
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
29
Configuração de múltiplos caminhos nativos do vSphere
O XtremIO é compatível com a tecnologia de múltiplos caminhos nativa (NMP) do
VMware vSphere. Para obter o melhor desempenho, a EMC recomenda que você
configure múltiplos caminhos nativos do vSphere para volumes do XtremIO
usando estas etapas:
1.
Configure a política de seleção de caminhos nativa de round-robin nos
volumes XtremIO apresentados ao host ESXi.
2.
Configure o caminho de round-robin de recurso de múltiplos caminhos
nativo do vSphere alternando a frequência dos volumes do XtremIO do
valor padrão (1.000 pacotes de I/O) para 1.
Essas configurações garantem distribuição e disponibilidade de carga ideais
entre caminhos de I/O para o armazenamento do XtremIO.
Observação: utilize a linha de comando ESX para ajustar a frequência que resulta na
mudança de caminho do round-robin de NMP do vSphere.
Para realizar a configuração do round-robin de NMP do vSphere, use umas
destas opções:
•
Por volume, utilizando o vSphere Client, para cada host onde o volume
é apresentado
•
Por volume, utilizando a linha de comando ESX, para cada host onde
o volume é apresentado
•
Por host, para todos os volumes do XtremIO apresentados ao host
utilizando a linha de comando do ESX
Se o EMC PowerPath®/VE é usado para o ESXi, o PowerPath/VE trata
os dispositivos do XtremIO como genéricos. Habilitar o suporte a LAM
(Loadable Array Module) permite que o PowerPath/VE reconheça e gerencie
os dispositivos do XtremIO. Você também pode usar o EMC VSI para o XtremIO
para a configuração de round-robin de NMP.
Capacitação de gerenciamento de caminhos de round-robin no vCenter GUI
Em cada máquina virtual, as LUNs para o armazenamento do banco de dados
foram adicionadas a partir do array do XtremIO como RDM e disseminadas
em quatro controladoras de PVSCSI para equilibrar o I/O. As LUNs para as
instalações de software do SQL Server e o SO são configuradas como VMDK
de modo que as LUNs de armazenamento de I/O baixo possam compartilhar
o mesmo volume no XtremIO.
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
30
As LUNs de banco de dados intensivo de I/O precisam ser configuradas como
Round-Robin (VMWare) no gerenciamento de caminhos, conforme mostrado
na Figura 10, se não são gerenciadas pelo PowerPath.
Figura 10.
Configuração de gerenciamento de caminhos do dispositivo
de armazenamento
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
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Teste e validação de desempenho
Visão geral
O objetivo desse teste não é apresentar números brutos de teto para
desempenho de qualquer elemento de armazenamento, computação ou switch
desta solução. O objetivo é apresentar, por meio do dimensionamento, como as
cargas de trabalho corporativas podem continuar a serem atendidas facilmente
pelo XtremIO enquanto todos os elementos, incluindo armazenamento,
permanecem na “zona verde”, ou seja, uma área de utilização e latências
íntegra e sustentável para cargas de trabalho de produção.
As cargas de trabalho de OLTP foram geradas usando um kit de ferramentas do
Microsoft Partner que cria uma carga de trabalho parecida com TPC-E. Esse kit,
com base no BenchCraft TPC-E Toolkit, foi usado para simular cargas de trabalho
de OLTP realistas nesta solução.
As medições de desempenho de I/O do sistema (IOPS, transações por segundo
[TPS] e latência) foram coletadas nos níveis de servidor/banco de dados e
armazenamento.
Todos os testes foram realizados em um sistema do XtremIO configurado
corretamente.
Observações sobre Os resultados do teste são altamente dependentes da carga de trabalho, de
requisitos específicos do aplicativo e da implementação e do design do sistema.
os resultados
O desempenho relativo do sistema variará como resultado desses e de outros
fatores. Portanto, essa carga de trabalho não deve ser usada como um substituto
de um benchmark específico de aplicativos de clientes quando se trata de
decisões de avaliação de produtos e/ou planejamento da capacidade crítica.
Todos os dados de desempenho contidos neste relatório foram obtidos em um
ambiente rigorosamente controlado. Os resultados obtidos em outros ambientes
operacionais podem variar significativamente.
A EMC não garante nem indica que um usuário pode alcançar ou alcançará
desempenho semelhante expresso em transações por minuto.
Observação: a TPS da medição do banco de dados é descrita e usada nos resultados do
teste. Como as transações diferem muito entre ambientes de bancos de dados, esses
números só devem ser usados como referência e para fins comparativos nos resultados
desse teste.
Objetivos do teste
Os objetivos gerais do teste foram demonstrar:
•
O alto desempenho alcançado quando bancos de dados virtualizados
do Microsoft SQL Server foram executados no XtremIO.
•
Como o XtremIO simplificou de forma significativa as operações
de armazenamento para o Microsoft SQL Server.
•
A IOPS do storage array sustentada para cargas de trabalho de OLTP
no banco de dados de OLTP do Microsoft SQL Server.
•
Economia de espaço de armazenamento significativa com redução
de dados em linha no XtremIO quando os snapshots dos volumes de
produção são usados para realocação (teste/desenvolvimento, backup,
BI e assim por diante) nos ambientes.
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Testar cenários
Os cenários a seguir foram testados e são descritos mais detalhadamente
nas próximas seções:
•
Teste de desempenho das cargas de trabalho da OLTP
•
Sistema com o teste de desempenho do snapshot do XtremIO
Também concluímos uma análise de redução de dados do XtremIO no ambiente
SQL Server desta solução.
Teste de
desempenho das
cargas de trabalho
da OLTP
Este teste foi usado para medir o desempenho de todo o ambiente com cargas
de trabalho de banco de dados do SQL Server 2012 e do SQL Server 2014.
Este teste também mostrou como um sistema do XtremIO pode lidar com
crescentes cargas de trabalho de banco de dados e continuar a mostrar
desempenho estável.
Metodologia de teste
O Microsoft BenchCraft foi usado para gerar uma carga de trabalho de OLTP
para impulsionar I/O aleatório físico alto a partir de uma plataforma de banco
de dados.
Executamos o número fixo de usuários simultâneos para cada banco de dados
com o mesmo conjunto de consultas de OLTP simultaneamente em comparação
com todo o banco de dados SQL Server no ambiente, então medimos a estatística
de desempenho. Durante o teste, o número de usuários simultâneos foi
gerenciado de modo que pudéssemos gerar um nível específico de IOPS.
Procedimento de teste
O teste foi iniciado com uma carga de trabalho única de banco de dados.
Nós a executamos por um período para estabilizar a carga de trabalho, e depois
adicionamos outra carga de trabalho de banco de dados enquanto a carga de
trabalho anterior ainda estava sendo executada. Cada carga de trabalho de banco
de dados continuou a impulsionar IOPS adicional no sistema de armazenamento
do XtremIO sem o host ficar com latência de I/O maior.
Começamos a testar com as cargas máximas mostradas na Tabela 10, que foram
executadas consecutivamente para testar as diferenças entre o SQL Server 2012
e o SQL Server 2014 (1a a 6a etapas da sequência da carga de trabalho) e as
cargas adicionais no SQL Server 2012 para atingir uma carga de trabalho de
sistema completa.
Tabela 10.
Sequência de carga de trabalho do teste para a carga de sistema completa
Sequência
da carga
de trabalho
Nome
do banco
de dados
Tamanho
do banco
de dados
SQL Server
Carga de trabalho
(nº de usuários/taxa
de transação máxima)
1a
DB_01
750 GB
SQL Server 2014
10/200
2a
DB_01
750 GB
SQL Server 2012
10/200
3a
DB_02
500 GB
SQL Server 2014
15/200
4a
DB_02
500 GB
SQL Server 2012
15/200
5a
DB_03
1 TB
SQL Server 2014
20/200
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Sequência
da carga
de trabalho
Nome
do banco
de dados
Tamanho
do banco
de dados
SQL Server
Carga de trabalho
(nº de usuários/taxa
de transação máxima)
6a
DB_03
1 TB
SQL Server 2012
20/200
7a
DB_04
2 TB
SQL Server 2012
5/200
8a
DB_05
250 TB
SQL Server 2012
5/200
9a
DB_06
1 TB
SQL Server 2012
5/200
Resultados do teste
Como mostrado na Figura 11, o array do XtremIO é altamente dimensionável com
várias cargas de trabalho simultâneas do banco de dados de nível corporativo do
SQL Server.
Em geral, a latência média permaneceu baixa para o array do XtremIO, enquanto
as cargas de trabalho adicionais do banco de dados SQL Server geraram mais I/O
no sistema. O sistema inteiro gerou mais de 4.200 TPS com um total de 200.000
IOPS quando todas as nove cargas de trabalho de banco de dados foram
totalmente carregadas, enquanto a latência do array permaneceu abaixo de 1 ms
para o sistema do XtremIO. A latência do disco média do host variou de abaixo de
1 ms até abaixo de 2,5 ms.
Figura 11.
Teste de dimensionamento do SQL Server/XtremIO
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Desempenho do sistema XtremIO
Quando enviamos a carga completa do sistema, o XtremIO ofereceu IOPS muito
alto e throughput com latência muito baixa e uma taxa de transação geral alta
do SQL Server, conforme indicado na Figura 12 e na Figura 13.
Figura 12.
Latência e IOPS observadas em X-Bricks do XtremIO durante a execução
da carga total do SQL Server 2012 e do SQL Server 2014
Figura 13.
Largura de banda observada em X-Bricks do XtremIO durante a execução
da carga total do SQL Server 2012 e do SQL Server 2014
Desempenho do SQL Server 2012 comparado com o SQL Server 2014
Como mostrado na Figura 14, com os mesmos processador, memória e
configuração do servidor, o SQL Server 2014 forneceu mais TPS do que o
SQL Server 2012. A Microsoft aprimorou o uso da memória para transações
no SQL Server 2014.
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Figura 14.
Desempenho transacional do banco de dados SQL Server: 2012 x 2014
Os servidores SQL Server 2012 e SQL Server 2014 foram configurados com
o mesmo hardware (servidores, RAM e número de processadores).
Desempenho transacional do SQL Server
Em um nível de transações baixo, o SQL Server 2014 tem um desempenho
semelhante ao SQL Server 2012, com cerca de 400 TPS (7% maior). Com uma
carga de trabalho mais exigente, o XtremIO de back-end de alto desempenho
permite que o SQL Server 2014 lide com uma taxa de transação maior. Como
mostrado na Figura 14, houve até 12,5% mais transações processadas pelo
SQL Server 2014 quando as transações foram aumentadas.
A utilização de CPU cumulativa mais alta para o SQL Server 2014 (60% contra
55% do SQL Server 2012) foi o resultado de 20% mais transações que o
SQL Server 2014 estava executando. Isso é um aumento de 9% no uso de
CPU para uma taxa de transação 12,5% mais alta.
Em geral, o SQL Server 2014 fornece desempenho eficiente e pode lidar com um
sistema de alta transação muito melhor com o XtremIO para eliminar qualquer
latência de armazenamento possível, conforme mostrado em nossos testes.
I/O de disco do SQL Server
O desempenho de I/O de disco foi muito semelhante para o SQL Server 2012
e o SQL Server 2014.
Como mostrado na Figura 15, o SQL Server 2014 teve desempenho geral
um pouco melhor para as LUNs de datafile (IOPS ligeiramente melhor e
latência menor).
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36
Figura 15.
Desempenho de I/O de disco do SQL Server: 2012 x 2014
As latências de I/O de disco de LUN do arquivo de registro são semelhantes nas
duas versões do SQL Server, com IOPS muito menor no SQL Server 2012 (por ter
menos transações). Tempdb tem significativamente menos IOPS no SQL Server
2012 (indica que o SQL Server 2014 pode ter melhorado o desempenho de
transações otimizando o plano de execução e, portanto, com mais utilização de
tempdb). No entanto, a latência de tempdb também é muito menor no SQL 2014,
tornando o SQL 2014 uma opção muito melhor para bancos de dados SQL Server
intensivos de I/O confidencial de desempenho.
Sistema com
o teste de
desempenho
do snapshot
do XtremIO
Neste cenário, usamos snapshots do XtremIO para criar várias cópias do banco
de dados de produção que poderiam ser usadas para o provisionamento do
ambiente de teste/desenvolvimento.
A criação de snapshots do XtremIO foi instantânea; o snapshot criado ficou
disponível imediatamente. A criação de snapshots do XtremIO não teve um efeito
visível no desempenho durante ou depois da criação desses snapshots; o banco
de dados estava sempre on-line com as mesmas características de desempenho
observadas antes da criação de snapshots. A utilização do espaço físico foi
mínima; portanto, mais snapshots puderam ser criados sem impacto no banco
de dados de produção do que em um array tradicional.
Não houve diferença de desempenho entre o acesso aos volumes primários
em comparação com o acesso aos volumes de snapshot.
Os snapshots também puderam ser usados como cópias graváveis, se necessário,
sem nenhum impacto no banco de dados de produção. Um snapshot gravável
do XtremIO pode ser visto como o clone de um array tradicional sem os mesmos
requisitos de espaço. Os snapshots do XtremIO produzem um espaço ocupado
muito menor no armazenamento físico.
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Metodologia de teste
Este teste utilizou o BenchCraft, criando a mesma carga de trabalho do teste
de desempenho para medir o desempenho do ambiente.
Depois que um conjunto de snapshots foi criado, continuamos a executar a carga
de trabalho por oito horas para simular a carga de trabalho de um dia normal.
Depois disso, outro conjunto de snapshots foi criado para medir o impacto
que a carga de trabalho de um dia introduziu ao ambiente.
A economia de provisionamento thin e de taxa de desduplicação do XtremIO
foi monitorada para ver seu impacto nos snapshots criados neste teste.
Esses snapshots com consistência em caso de falhas foram montados em hosts
de montagem separados e recuperados para simular uma carga de trabalho
de teste/desenvolvimento. As cargas de trabalho somente leitura e de
leitura/gravação foram introduzidas nos snapshots.
Procedimento de teste
Seguimos as seguintes etapas neste teste:
1.
Criação da carga de trabalho para todo o ambiente do banco de dados
de produção, coleta de taxas de desduplicação atuais, uso da capacidade
física e economia de espaço de provisionamento thin como uma linha
de base.
2.
Criação do primeiro snapshot das LUNs de banco de dados do
SQL Server 2012.
3.
Criação do primeiro snapshot das LUNs de banco de dados do
SQL Server 2014.
4.
Criação de cinco snapshots.
5.
Prosseguimento na execução da carga de trabalho no banco de dados de
produção por oito horas para simular a mudança nesse ambiente durante
um dia de trabalho. Prosseguimento da monitoração do desempenho
do ambiente.
6.
Criação de outro snapshot do banco de dados de produção SQL Server
2012 e SQL Server 2014, coleta das taxas de desduplicação, uso da
capacidade física e economia de espaço de provisionamento thin no
console de gerenciamento de arrays do XtremIO.
7.
Criação de snapshot do SQL Server 2012 e do 2014 na mesma operação.
8.
Montagem de um dos snapshots criados anteriormente e recuperação
dele em um SQL Server separado (nos bancos de dados SQL Server 2012
e 2014).
9.
Adição de uma carga de trabalho adicional em outro banco de dados
de snapshot montado e verificação do desempenho do sistema.
10. Adição de uma carga de trabalho de leitura/gravação adicional no banco
de dados de snapshot montado e verificação do desempenho do sistema.
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38
Resultados do teste
Observação da criação do snapshot
Durante a criação de snapshots, todos os snapshots foram concluídos
instantaneamente, sem nenhum atraso. Todos os snapshots estavam
disponíveis para uso de leitura/gravável imediatamente após a criação.
Desempenho consistente do XtremIO durante um período prolongado de tempo
Como mostrado na Figura 16, o XtremIO oferece ao SQL Server desempenho
muito consistente durante um período muito longo de carga de trabalho
extremamente intensa. A latência é mantida constante em aproximadamente 1
ms por mais de 10 horas de carga de trabalho extremamente intensa com cinco
snapshots criados para todos os bancos de dados de produção do SQL Server.
Figura 16.
Desempenho consistente do XtremIO em uma carga de trabalho
intensa prolongada
Um array do XtremIO com 15 TB de capacidade flash física utilizável atendeu 181
TB de espaço de volume para os hosts. Isso tem um enorme custo-benefício em
comparação ao armazenamento tradicional ou a outros flash arrays que não têm
a tecnologia com a eficiência do XtremIO.
Todos os bancos de dados têm um desempenho fixo consistente com latência
próxima a 1 ms no lado do servidor e mantiveram a mesma alta taxa de transação
durante todo o período de teste. Os aumentos entre 1 ms e 1,5 ms são atividades
de checkpoint de banco de dados. Além disso, todo o teste manteve uma latência
constante e consistente.
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Impacto no desempenho dos snapshots do XtremIO
Coletamos as medições mostradas na Figura 17 para mostrar o impacto
no desempenho do snapshot do XtremIO.
Figura 17.
Impacto no desempenho dos snapshots do XtremIO
Nosso teste mostrou que:
•
Em um ambiente de bancos de dados completamente carregado, a criação
de um snapshot do XtremIO não afeta o desempenho.
•
O snapshot é criado instantaneamente e fica disponível para uso
imediatamente.
•
O número de snapshots não afeta o desempenho do banco de dados de
produção.
•
Como mostrado no final dos nossos resultados, o uso do armazenamento
desses snapshots também é baixo. Você pode criar o número de snapshots
que quiser sem afetar o desempenho do banco de dados de produção.
Neste teste, montamos bancos de dados SQL Server 2014 e SQL Server 2012 em
duas máquinas virtuais de host de montagem diferentes e executamos uma carga
de trabalho completa em três dos bancos de dados. A Figura 17 mostra que,
depois que introduzimos uma carga de trabalho com cerca de 50.000 IOPS no
snapshot, o XtremIO sustentou cerca de 212.000 IOPS e ainda manteve uma
latência muito baixa.
A carga de trabalho em snapshots pode alcançar o mesmo nível da produção com
o mesmo desempenho, desde que a capacidade total de IOPS esteja dentro dos
limites do XtremIO.
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40
Eficiência de armazenamento de snapshot do XtremIO
O uso de armazenamento físico para os snapshots do XtremIO é mínimo. Durante
os testes, conforme mostrado na Figura 18, o uso do armazenamento físico ficou
inalterado depois que criamos snapshots para um sistema de banco de dados
de 7,5 TB. Um total de 40 TB de capacidade com base em snapshots estava
disponível para leitura/gravação com custo zero.
Figura 18.
Eficiência de armazenamento para a operação de snapshots do XtremIO
Durante este teste, antes que os últimos dois snapshots fossem criados,
estabelecemos também uma carga de trabalho completa executada por oito
horas para introduzir aproximadamente 10% de alteração no banco de dados.
Por causa dos dados de produção adicionais, houve um aumento no uso do
armazenamento físico de aproximadamente 500 GB (que é de aproximadamente
750 GB de alteração com cinco snapshots a mais). Para um array tradicional,
isso poderia exigir o uso de muito mais armazenamento físico. Nesse caso,
menos que a mudança real foi materializada no armazenamento físico do
XtremIO, muito por causa do recurso de redução de dados em linha.
A Figura 18 mostra que, conforme mais snapshots do banco de dados de
produção eram criados, as taxas de desduplicação continuavam as mesmas,
enquanto o crescimento da capacidade física usada do array foi baixo e a
capacidade do volume aumentou muito. A eficiência do armazenamento
geral aumentou, e a economia do provisionamento thin também.
O XtremIO tem um mecanismo altamente eficiente de snapshot. Cada snapshot do
banco de dados ocupou somente o armazenamento físico mínimo, mesmo depois
que a carga de trabalho total de oito horas recebeu mais 10% de alterações no
banco de dados de produção. As LUNs afetadas precisaram de menos que a
mudança real do armazenamento físico. Em um array tradicional, isso necessitaria
de pelo menos a duplicação da quantidade do armazenamento físico.
A expectativa do volume total aumentou para mais de 200 TB do armazenamento
físico de 14,9 TB por causa da eficiência do espaço ganho dos snapshots.
A eficiência de armazenamento aumentou de 4.5:1 para 16:1 após o
sétimo snapshot.
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
41
A taxa de desduplicação não foi alterada após os snapshots, porque os
snapshots do XtremIO têm eficiência de espaço de 100% para dados do usuário
e metadados. Isso significa que os snapshots não criam nenhum dado que deva
ser desduplicado. Somente depois que a carga de trabalho total de oito horas foi
executada nos bancos de dados de produção que introduziram a alteração é que
a taxa de desduplicação caiu um pouco, de 1.9:1 para 1.8:1, devido aos dados
exclusivos adicionados ao sistema.
Análise da redução Neste teste da solução, percebemos a redução de dados do XtremIO em relação
ao banco de dados de OLTP do SQL Server.
de dados do
XtremIO
Redução de dados econômica
Com o XtremIO, é possível sustentar uma capacidade lógica que ultrapassa por
uma grande margem a capacidade flash física no sistema, como mostrado na
Figura 19.
A quantidade eficaz de volumes criados no XtremIO neste teste foi de cerca de
181 TB, com cinco snapshots de banco de dados. A taxa de desduplicação de
dados do banco de dados SQL Server foi mantida em 2:1. O efeito cumulativo da
redução de dados foi que conseguimos colocar essa quantidade de volume em
cerca de 13,5 TB de armazenamento físico. A taxa de armazenamento físico e
volume eficaz foi de aproximadamente 13:1. Quanto mais snapshots forem
criados, maior será a taxa. Com sete snapshots, a taxa é 16:1.
Figura 19.
Redução de dados do XtremIO com desduplicação e provisionamento thin
O volume total é o que o espaço de armazenamento físico precisará em um array
tradicional se todos os snapshots forem feitos como de leitura/graváveis.
O armazenamento físico no XtremIO, como mostrado na Figura 19, é de menos
de um décimo disso.
Taxa de desduplicação
Com a redução de dados, as capacidades eficazes do sistema do XtremIO podem
aumentar além da capacidade física. Em ambientes que contêm informações
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42
altamente duplicadas, a capacidade lógica eficaz do XtremIO pode ser muito
maior que sua capacidade flash nominal.
O SQL Server tem uma taxa de desduplicação próxima de 2:1. Essa taxa depende
muito dos dados do banco de dados SQL Server, como mostrado na Figura 20.
Para uma necessidade real de cerca de 25 TB para o banco de dados SQL Server,
a administração e o sistema operacional, menos de 14 TB de armazenamento
físico são necessários em flash no array do XtremIO. Entretanto, podemos alocar
aproximadamente 60 TB quando criamos LUNs.
Figura 20.
Taxa de desduplicação do SQL Server
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Conclusão
Resumo
Essa solução demonstra um enorme valor de armazenamento compartilhado
do EMC XtremIO para sistemas de gerenciamento de bancos de dados como
o Microsoft SQL Server. O XtremIO oferece uma solução de armazenamento
dimensionável e extremamente eficiente para um ambiente SQL Server
consolidado que pode ser usado para diversas cargas de trabalho, especialmente
para OLTP.
O armazenamento pode acompanhar o dimensionamento linear no lado do host.
A arquitetura de scale-out ativa/ativa de N-way do XtremIO dimensiona
capacidade linearmente, cria uma IOPS muito alta e mantém uma latência
extremamente baixa. Quando você adiciona recursos adicionais de computação,
incluindo CPU, memória, portas de HBA e portas front-end do lado do servidor, o
sistema pode fornecer IOPS mais altas e throughput para ambientes de OLTP.
A solução pode atingir a utilização eficiente dos recursos com a virtualização
para fornecer o alto desempenho de banco de dados. O recurso de capacidade e
processamento pode ser facilmente aumentado. À medida que as necessidades
dos negócios mudam, essa pilha de soluções pode se alinhar às demandas de
qualquer nível, como aplicativos, software de banco de dados e software que
não é de banco de dados. Por sua vez, as várias novas abordagens de cargas
de trabalho, como lógica analítica em tempo real, são possibilitadas com a
consolidação de instâncias de produção e relatórios.
O melhor de tudo é que os snapshots são criados instantaneamente e podem
ser usados para qualquer finalidade. Adicionar ou remover um snapshot custa
quase nada. Nem a execução de cargas de trabalho de leitura/graváveis em um
snapshot tem muito impacto no desempenho do banco de dados de produção.
Resultados
Esta solução fornece:
•
Configuração rápida e simples com pouco ou nenhum ajuste de
armazenamento. O XtremIO funciona tão perfeitamente em ambientes
SQL Server virtualizados quanto em ambientes físicos e é fácil de gerenciar
e monitorar.
•
Suporte para as mais exigentes cargas de trabalho transacionais do
SQL Server 2012 e SQL Server 2014, com throughput que pode facilmente
ultrapassar 100.000 IOPS por X-Brick com uma latência quase constante
de 1 ms.
•
Economia significativa de espaço de armazenamento usando a redução
de dados em linha e os snapshots do XtremIO, o que percebemos nesta
configuração com eficiência geral de 16:1.
•
Cópias de dados de alto desempenho e quase em tempo real usando
tecnologia de snapshot do XtremIO sem custo mensurável e fornecendo
recuperação quase instantânea dos dados de produção, mesmo em TBs
de escala de dados.
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Referências
Documentação
da EMC
Esses documentos estão disponíveis nos site brazil.emc.com ou no Suporte online da EMC . O acesso ao suporte on-line depende de suas credenciais de log-in.
Caso você não tenha acesso a determinado documento, entre em contato com o
representante da EMC.
White papers
Para obter informações adicionais, consulte o white paper listado abaixo.
•
Introdução ao array totalmente flash EMC XtremIO
Documentação de produtos
Para obter mais informações, consulte os documentos dos produtos listados
a seguir.
•
EMC XtremIO System Specifications
•
EMC VSI Path Management Product Guide
•
EMC XtremIO Storage Array User Guide
EMC XtremIO
Para obter mais informações, consulte o site do XtremIO.
Documentação
do VMware
Para obter mais informações, consulte os documentos listados abaixo e
disponíveis no site da VMware.
Documentação
do Microsoft
SQL Server
•
Microsoft SQL Server Databases on VMware Best Practices Guide
•
VMware vSphere Networking
•
VMware ESX Scalable Storage Performance
Para obter mais informações, consulte os documentos listados abaixo
e disponíveis no site da Microsoft.
•
Pre-Configuration Database Optimizations
•
Microsoft SQL Server Best Practices
Alto desempenho e eficiência da EMC para Microsoft SQL Server
EMC XtremIO, VMware vSphere, SQL Server 2012, SQL Server 2014
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