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Zehn Tipps und Ratschläge: Storage für virtuelle Server optimieren

Virtuelle Server können das Storage belasten und I/O-Performance-Probleme verursachen. Diese zehn Tipps helfen bei der Optimierung des Storage.

Der Betrieb von virtuellen Servern auf einem Storage kann sich nachhaltig auf das Storage-Netzwerk auswirken. In diesem Beitrag haben wir zehn Ratschläge für Sie, damit das Storage im Unternehmen die bestmögliche I/O-Performance ausliefern kann.

Eine virtuelle Infrastruktur in einem Unternehmen wird das Storage immer gemeinsam benutzen. Wollen Sie die fortgeschrittenen Funktionen von VMware vSphere oder Microsoft Hyper-V nutzen, ist das einfach so. Alle Ihre Hosts brauchen Zugriff auf die Dateien, die für Ihre virtuellen Maschinen (VM) zuständig sind. Die neuesten Versionen von VMware VMotion und Microsoft Live Migration kommen ohne gemeinsam benutztes Storage aus. VMware vSphere High Availability und Microsoft Failover Clustering hingegen nicht und das wird sich wahrscheinlich auch niemals ändern.

Damit die unternehmeskritischen Anwendungen und die Infrastruktur bestmöglich funktionieren, müssen Sie diesen die notwendigen Ressourcen zur Verfügung stellen. Wir sprechen hier von ausreichend virtuellen Prozessoren, virtuellem Speicher und virtuellem Disk-I/O. Das Monitoring von virtuellen CPUs und virtuellem Speicher ist einfacher geworden. Die Hypervisoren versorgen den Administrator mit mehr Statistiken und die Monitoring-Tools sind außerdem ausgereifter. Die Performance des virtuellen Storage zu überwachen, gleicht jedoch mehr einer Kunst als einer Wissenschaft. Natürlich gibt es genaue Statistiken, die man bezüglich der Storage-Performance auswertet. Der Unterschied ist allerdings, dass Storage normalerweise ausgelagert ist. Somit hat der Hypervisor und der physische Server keine so tiefen Einblicke hinter die Kulissen des Storage. Experten arbeiten derzeit an Lösungen, diesen Umstand zu verbessern.

Dennoch können Administratoren mit einigen Kniffen die Performance des Storage für virtuelle Server verbessern. Wir zeigen Ihnen zehn Tipps, mit denen Sie Ihrem Storage für virtuelle Maschinen mehr Geschwindigkeit spendieren können.

1. Kennen Sie Ihre IOPS

Storage für virtuelle Server funktioniert im Prinzip ganz einfach und die Performance hängt von den ein- und ausgehenden IOPS (Input/Output Operations Per Second) ab. Die Geräte in einem LUN können nur eine bestimmte Menge an Ein- und Ausgabe-Operationen pro Sekunde zur Verfügung stellen. Dann gibt es noch den Weg vom Server zum Storage, der auch nur eine bestimmte Bandbreite hat, um die Applikationen zu versorgen. An dieser Stelle könnte man nun die ganz simple Frage stellen: „Reichen die Kapazitäten oder brauchen Sie mehr?“. Allerdings ist die Antwort darauf nicht immer ganz so einfach. Viele der nachfolgend beschriebenen Tools, Technologien und Lösungen können Ihnen helfen, die I/O-Kapazität zu optimieren. Alternativ versuchen wir den I/O-Hunger zu dezimieren. Hier hängt es häufig davon ab, wie gut Sie die Applikationen oder deren Entwickler kennen und mit diesen zusammenarbeiten können.

Durch den Einsatz von speziellen Analyse-Tools für Virtualisierung, bekommen Sie die besten Informationen bezüglich der VM- und Datastore-I/O. Fast jedes dieser Werkzeuge hilft Ihnen dabei, die IOPS besser zu verstehen. Beispiele solcher Tools sind VMware esxtop CLI oder die Performance-Graphen innerhalb vCenter. Dort werden die IOPS als disk.numberRead.summation und disk.numberWrite.summation repräsentiert. Weiterhin stehen kommerzielle Programme von Drittanbietern zur Verfügung. Bei den vCenter-Statistiken müssen Sie selbst etwas Rechenarbeit verrichten, um an die IOPS-Zahlen zu kommen. Software von Drittanbietern oder VMware vCenter Operations Manager sind etwas kostspieliger, allerdings ist die Benutzung einfacher und die Tools sind intelligenter.

Behalten Sie aber im Hinterkopf, dass auch die LUN- und RAID-Konfiguration großen Einfluss auf die I/O-Performance haben kann.

2. Kennen Sie Ihre Applikationen

Storage- und Virtualisierungs-Administratoren haben in der Regel verschiedene Möglichkeiten, etwas mehr I/O aus dem System zu kitzeln. Wie viel die Applikationen anfordern, können Sie häufig nicht beeinflussen. Viele IT-Profis befassen sich auch gerne mit der Infrastruktur des Data Centers, ignorieren dabei allerdings die darin laufenden Applikationen komplett.

Wenn Sie die I/O-hungrigsten Applikationen aber nicht kennen, verstehen Sie die Storage-Performance höchstwahrscheinlich nicht komplett. Wir sprechen hier von den virtuellen Maschinen und auf welchen Server-Clustern sie laufen, sowie welches Storage sie benutzen. Greifen die Applikationen nur lesend zu oder schreiben sie viel? Dieses Wissen ist der Schlüssel zu einer erfolgreichen Feinabstimmung des Storage. Vielleicht können Sie sogar mit den Applikations-Entwicklern zusammenarbeiten und dadurch die I/O der Programme reduzieren. Somit könnten Sie ihrer Firma ein kleines Vermögen sparen. Das Unternehmen muss in diesem Fall kein neues Storage oder andere teure und hochleistungsfähige Komponenten anschaffen.

Sollte die Applikation bereits virtualisiert sein, können Sie mit Hilfe der oben genannten Tools die I/O-Last überwachen. Weiterhin finden Sie so heraus, ob das Programm lese- oder schreibintensiv arbeitet. Befindet sich die Anwendung nicht in einer virtuellen Umgebung, könnten Sie diese für Tests in einer solchen unterbringen. Experimentieren Sie hier mit realistischen Daten, können Sie die Ergebnisse für die Optimierung benutzen. Für den Fall, dass die produktive Applikation bereits ein SAN verwendet, nehmen Sie die Performance-Tools des SAN-Herstellers und messen vor einer Virtualisierung die I/O-Last des physischen Servers.

3. Vorhandenen Storage maximal ausnutzen

Sie können die Performance des Storage möglicherweise verbessern, indem Sie die vorhandenen Komponenten optimal ausnutzen. Vielleicht haben Sie manche Funktionen nicht einmal aktiviert. Weiterhin sollten Sie untersuchen, ob sich weitere Funktionen für wenig Geld zuschalten lassen. Die LUN- und RAID-Gruppen-Konfiguration könnte sich ebenfalls auf die virtuelle Infrastruktur auswirken. Vielleicht lässt sich mit diesem Hebel eine bessere Performance erzielen. Im Laufe der Zeit ändert sich die I/O-Last. Das LUN-Layout und die RAID-Gruppen sind eventuell für die derzeitigen Ansprüche nicht mehr optimal. Wenn Sie die Last auf verschiedene LUNs verteilen oder ein RAID durch ein LUN ersetzen können, lässt sich damit vielleicht die Performance der virtuellen Umgebung und der physikalischen Server verbessern. Oftmals versuchen Administratoren mit neuem Schnickschnack die Performance zu erhöhen. Die Storage-Probleme sind in einer virtuellen Infrastruktur allerdings genau dieselben, mit denen auch traditionelle physikalische Server zu kämpfen haben.

4. VAAI oder ODX

Über VAAI (VMware vStorage API for Array Integration) kann der vSphere-Hypervisor einige im Zusammenhang mit Storage stehende Aufgaben auslagern. Anstatt eine virtuelle Maschine über den Hypervisor zu klonen, könnte dies zum Beispiel im Storage geschehen. VAAI reduziert außerdem merklich den Zeitraum, in dem die Festplatte gesperrt ist. Die Software verwendet dazu Hardware-beschleunigtes Sperren. Erkundigen Sie sich, ob Ihr Storage mit VAAI umgehen kann. Somit würde die virtuelle Infrastruktur von dieser Technologie profitieren.

In Microsofts Hyper-V-Welt können Sie ODX (Offloaded Data Transfer) mit VAAI vergleichen. Haben Sie Hyper-V im Einsatz, sollte Ihr Storage ODX-tauglich sein.

Im VMware Compatibility Guide  können Sie nachsehen, ob Ihr NAS oder SAN kompatibel zu VMware VAAI ist. Bezüglich ODX fragen Sie am besten beim Hersteller nach, ob das Produkt für die Microsoft-Technologie zertifiziert ist. Immer mehr Hersteller machen ihre Enterprise-Produkte zu VAAI oder ODX kompatibel.

5. Snapshots limitieren

Eine der nützlichsten Funktionen von Virtualisierung ist die Möglichkeit, Snapshots von den virtuellen Maschinen erstellen zu können. Bei diesen Momentaufnahmen speichert die Software den Speicher und den Festplattenzustand der VM. Sollte beim Upgrade des Betriebssystems oder einer Applikation etwas schief gehen, können Sie sehr schnell den funktionierenden Zustand wiederherstellen. Snapshots werden auch für Backup und Replikation benutzt, um Ausfallzeiten so gering wie möglich zu halten. Allerdings können sich zu viele Snapshots negativ auf die Performance der Backup-Applikationen, vMotion und andere Storage-Funktionalitäten auswirken. Zusätzlich brauchen viele Momentaufnahmen natürlich viel Platz. Sie sollten Snapshots lediglich temporär benutzen und dann wieder löschen.

6. Thick Provisioning oder Thin Provisioning

Die Möglichkeit virtuelle Maschinen mit so genannten „Thin Provisioned“ Festplatten (diese wachsen automatisch bei Bedarf) zu erstellen, ist sehr nützlich. Ich benutze Thin Provisioning laufend in meinen Testumgebungen. Bei der Benutzung von Thin Provisioning im Bezug auf die Virtualisierungs-Schicht und dem physischen Storage müssen Sie aber sehr sorgfältig planen. Die meisten auftretenden Probleme bei Thin Provisioning hängen damit zusammen, dass Ihnen ganz einfach der Speicherplatz ausgeht. Sollte bei Ihrem Storage kein VAAI verfügbar sein, könnte das Vergrößern der virtuellen Festplatten die Performance beeinflussen. In diesem Fall ist es ratsam, auf Thick Provisioning zu setzen.

7. Storage, das sich der Virtualisierung bewusst ist

Einige neue Storage-Systeme werden als „Virtualisization-aware“ angepriesen. Das Storage unterhält sich also mit VMware vCenter und weiß genau, welche virtuellen Maschinen laufen. Weiterhin kennt es den Pfad zu den VMDKs (Virtual Maschine Disk Files) auf dem SAN oder NAS. Sowohl der Virtualisierungs- als auch der Storage-Administrator profitieren von diesen Informationen. Damit können Sie leicht herausfinden, welche virtuellen Maschinen die meisten IOPS verursachen oder welche VM die größte Latenzzeit hat. Einige Storage-Systeme, die sich der Virtualisierung bewusst sind, bieten sogar Snapshots pro VM an. Sie müssen wahrscheinlich Ihr Storage nicht gleich durch eines ersetzen, das mit „Virtualization-aware“ ausgeschrieben ist. Allerdings sollten Sie diesen Aspekt in künftige Projekte einfließen lassen. Fragen Sie ruhig beim Hersteller nach. Dieser gibt Ihnen Auskunft, ob er so ähnliche Technologien in künftigen Ausgaben anbieten wird.

8. Anordnung der Partitionen

Lassen Sie ältere Betriebssysteme in virtuellen Maschinen laufen, kann die Anordnung der Partitionen zu Performance-Problemen führen. Das trifft allerdings für Windows Vista, Windows 7, Windows 8, Windows 2008 und Windows 2012 nicht mehr zu. Einige Storage-Systeme, die über die Funktion „Virtualization-aware“ verfügen, können die VMDKs unabhängig vom Betriebssystem automatisch anordnen. Verwenden Sie aber ältere Betriebssysteme, sollten Sie diesem Umstand sorgfältig prüfen. Stellen Sie sicher, dass die VMDKs mit dem VMFS (Virtual Machine File System) und SAN-LUN abgeglichen sind.

Es gibt auch einige Tools, die Ihnen bei dieser Aufgabe helfen. Verwenden Sie Betriebssysteme vor Windows Vista oder Windows 2008, könnten Sie das kostenlose UberAlign oder das kommerzielle vOptimizer Pro einsetzen.

9. Kontrolle des Storage I/O

Wenn mehrere Virtualisierungs-Hosts das selbe Storage benutzen, müssen Sie sicherstellen, dass nicht eine I/O-hungrige Applikation alle Ressourcen zugewiesen bekommt. Sie können das Problem mittels VMwares vSphere Storage I/O Control lösen. Die Funktion aktivieren Sie einfach, indem Sie den Haken beim VMFS-Datastore setzen.

10. Storage Distributed Rescource Scheduler (SDRS)

Was VMwares Distributed Resource Scheduler für die Prozessoren und den Arbeitsspeicher erledigt, schafft SDRS für Storage. SDRS verschiebt virtuelle Festplatten ohne Ausfallzeiten von einem Datastore zu einem anderen, wenn ein Datastore zu hohe Latenzzeiten aufweist oder zu voll wird. Stellen Sie sicher, dass sich Ihr Storage-System mit vCenter via VASA (VMware vStorage APIs for Storage Awareness) unterhalten kann. Somit evaluiert vCenter die Möglichkeiten des Storage und setzt SDRS so effizient wie möglich ein. Das verhindert Schluckauf beim Storage.

Wenn das alles nicht hilft …

Das Geld ist überall knapp. Aber wenn die oben genannten Möglichkeiten alle nichts helfen, dann werden Sie wohl etwas einkaufen gehen müssen. Die Zeiten haben sich geändert und 50 oder mehr virtuelle Maschinen können durch I/O-Last die LUNs schon an die Grenzen bringen. Es ist ein anderes Szenario als ein 1:1-Mapping eines Servers zu einem Disk-LUN. Mit einem neuen Storage-System bekommen Sie aber nicht nur höhere Performance. Sie profitieren wahrscheinlich auch von neuen Technologien wie Virtualization-Awareness, Hybrid-Storage, VAAI, VASA und so weiter.

Virtualisierung ist eine neue Mentalität, die den Einzug in das Data Center gehalten hat. Wenn Sie virtuelle Maschinen konsolidieren, müssen Sie auch das Storage in die Planung mit einbeziehen.

Über den Autor: David Davis ist der Autor der Video-Trainings-Bibliothek Vmware vSphere und Microsoft Hyper-V auf www.TrainSignal.com. Es hat mehr als 18 Jahre Erfahrung im Enterprise-Umfeld und viel darüber geschrieben. Davis ist ein vExpert, VCP, VCAP-DCA und CCIE #9369.

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Artikel wurde zuletzt im Mai 2016 aktualisiert

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