Guía de infraestructura comprobada
NUBE PRIVADA DE EMC VSPEX:
Microsoft Hyper-V y EMC ScaleIO
EMC VSPEX
ResumenEn este documento se describe la solución de infraestructura comprobada de EMC® VSPEX® para implementaciones de nube privada con Microsoft Hyper-V y la tecnología EMC ScaleIO®.
Copyright © 2015 EMC Corporation. Todos los derechos reservados. Publicado en México.
Publicado en junio de 2015
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Nube privada de EMC VSPEX: Microsoft Hyper-V y EMC ScaleIO, guía de la infraestructura comprobada
Contenido
Capítulo 1
Resumen ejecutivo
9
Introducción ... 10
Audiencia ... 11
Propósito del documento ... 11
Requisitos del negocio ... 12
Capítulo 2
Descripción general de la arquitectura de la solución
13
Descripción general ... 14 Arquitectura de la solución ... 14 Arquitectura general ... 14 Arquitectura lógica ... 15 Componentes clave ... 16 Capa de virtualización ... 17 Descripción general ... 17 Guía de configuración ... 17Alta disponibilidad y failover ... 18
Capa de procesamiento ... 19
Descripción general ... 19
Guía de configuración ... 19
Alta disponibilidad y failover ... 20
Capa de red ... 20
Descripción general ... 20
Guía de configuración ... 20
Alta disponibilidad y failover ... 22
Capa de almacenamiento ... 23
Descripción general ... 23
Guía de configuración ... 28
Alta disponibilidad y failover ... 30
Capítulo 3
Dimensionamiento del ambiente
33
Descripción general ... 34Carga de trabajo de referencia ... 34
Escalabilidad ... 35
Elementos esenciales de VSPEX ... 35
Enfoque de componentes esenciales ... 35
Elementos esenciales validados ... 35
Personalización del elemento esencial ... 36
Reglas de dimensionamiento de configuración ... 38
Uso de la hoja de trabajo de dimensionamiento del cliente ... 38
Cálculo del requisito del elemento esencial ... 41
Ajuste de los recursos de hardware ... 42
Resumen ... 43
Capítulo 4
Implementación de la solución VSPEX
45
Descripción general ... 46Implementación de la red ... 47
Preparación de switches de red ... 47
Configuración de la red de infraestructura ... 47
Configuración de las VLAN ... 47
Finalización del cableado de la red ... 47
Instalación y configuración de los hosts de Microsoft Hyper-V ... 48
Instalación y configuración de las bases de datos de Microsoft SQL Server ... 48
Descripción general ... 48
Implementación del servidor System Center Virtual Machine Manager ... 49
Descripción general ... 49
Preparación y configuración del almacenamiento ... 50
Preparar los nodos de ScaleIO ... 51
Preparar la hoja de trabajo de instalación ... 52
Instalación de los componentes de ScaleIO ... 53
Creación y asignación de volúmenes ... 58
Instalación de la GUI ... 61
Aprovisionamiento de una máquina virtual ... 61
Resumen ... 61
Capítulo 5
Verificación de la solución
63
Descripción general ... 64Lista de verificación posterior a la instalación ... 65
Implementación y pruebas de un solo servidor virtual ... 65
Verificación de la redundancia de los componentes de la solución ... 65
Capítulo 6
Monitoreo del sistema
67
Descripción general ... 68Áreas clave que deben monitorearse ... 68
Base de rendimiento ... 69
Servidores ... 69
Redes ... 69
Capa de ScaleIO ... 70
Apéndice A
Documentación de referencia
71
Documentación de EMC ... 72Apéndice B
Hoja de trabajo de configuración del cliente
73
Hoja de trabajo de configuración del cliente ... 74 Cómo imprimir la hoja de trabajo ... 75Apéndice C
Hoja de trabajo de dimensionamiento del cliente
77
Hoja de trabajo de dimensionamiento del cliente para la nube privada ... 78Figuras
Figura 1. Infraestructuras comprobadas VSPEX ... 10
Figura 2. Componentes de la nube privada de VSPEX... 14
Figura 3. Arquitectura lógica para la solución ... 15
Figura 4. Alta disponibilidad en la capa de virtualización ... 18
Figura 5. Fuentes de alimentación redundantes ... 20
Figura 6. Redes requeridas para ScaleIO. ... 22
Figura 7. Alta disponibilidad de la capa de red ... 22
Figura 8. Dominios de protección ... 26
Figura 9. GUI activa de ScaleIO ... 27
Figura 10. Funciones empresariales de ScaleIO ... 28
Figura 11. Tipos de discos virtuales de Hyper-V ... 29
Figura 12. Rebalanceo automático cuando se agregan discos ... 31
Figura 13. Rebalanceo automático cuando se quitan discos o nodos ... 31
Figura 14. Determine la cantidad máxima de máquinas virtuales que puede admitir el elemento esencial. ... 38
Figura 15. Recurso necesario del pool de máquinas virtuales de referencia ... 41
Figura 16. Opción de partición de formato de disco ... 51
Figura 17. Página de inicio del administrador de instalaciones ... 54
Figura 18. Administrar los paquetes de instalación ... 54
Figura 19. Cargar paquetes de instalación ... 55
Figura 20. Cargar archivo CSV ... 55
Figura 21. Configuración de instalación ... 56
Figura 22. Página Monitor ... 57
Tablas
Tabla 1. Configuración de la arquitectura de la solución ... 15
Tabla 2. Capa de red Ethernet conmutada de 10Gb recomendada ... 21
Tabla 3. Carga de trabajo de nube privada de VSPEX ... 34
Tabla 4. Configuración de los nodos de elementos esenciales ... 35
Tabla 5. Cantidad máxima de máquinas virtuales por nodo, limitada por la capacidad de los discos ... 37
Tabla 6. Cantidad máxima de máquinas virtuales por nodo, limitada por el rendimiento de los discos ... 37
Tabla 7. Ejemplo de configuración redefinida para el nodo del elemento esencial ... 37
Tabla 8. Ejemplo de dimensionamiento de nodos ... 38
Tabla 9. Ejemplo de la hoja de trabajo de dimensionamiento del cliente .... 39
Tabla 10. Recursos de máquinas virtuales de referencia ... 40
Tabla 11. Ejemplo de fila de la hoja de trabajo ... 40
Tabla 12. Ejemplo de escalamiento de nodos ... 42
Tabla 13. Totales de componentes de recursos de servidor ... 43
Tabla 14. Descripción general del proceso de implementación ... 46
Tabla 15. Tareas para la configuración de switches y redes ... 47
Tabla 16. Tareas para la instalación de servidores ... 48
Tabla 17. Tareas para la configuración de una base de datos de SQL Server ... 49
Tabla 18. Tareas para la configuración de SCVMM ... 49
Tabla 19. Instalar y configurar un ambiente de ScaleIO ... 50
Tabla 20. Hoja de cálculo de instalación del CSV ... 52
Tabla 21. Parámetros del comando add_volume ... 59
Tabla 22. Parámetros del comando map_volume_to_sdc ... 60
Tabla 23. Tareas para comprobar la instalación ... 64
Tabla 24. Información común del servidor ... 74
Tabla 25. Información del servidor Hyper-V ... 74
Tabla 26. Información de ScaleIO ... 74
Tabla 27. Información de la infraestructura de red ... 75
Tabla 28. Información de VLAN ... 75
Tabla 29. Cuentas de servicio ... 75
Tabla 30. Hoja de trabajo de dimensionamiento del cliente ... 78
Capítulo 1
Resumen ejecutivo
Este capítulo presenta los siguientes temas:
Introducción ... 10
Audiencia ... 11
Propósito del documento ... 11
Requisitos del negocio ... 12
Introducción
Las infraestructuras comprobadas EMC® VSPEX® están optimizadas para la virtualización de aplicaciones críticas de negocio. VSPEX brinda soluciones modulares creadas con tecnologías que permiten una implementación rápida, mayor simplicidad, más opciones, mayor eficiencia y menor riesgo.
En la Figura 1 se muestran las infraestructuras virtualizadas modulares validadas por EMC y entregadas por los partners de EMC VSPEX. Los partners pueden elegir las tecnologías de virtualización, servidor y red que mejor se ajusten al ambiente del cliente, mientras que los discos locales del servidor con software de EMC ScaleIO® flexible proporcionan el almacenamiento.
Figura 1. Infraestructuras comprobadas VSPEX
Esta es una guía integral de los aspectos técnicos de la solución VSPEX Private Cloud para Microsoft Hyper-V con EMC ScaleIO. Describe la arquitectura de la solución y los componentes clave, además de cómo diseñar, dimensionar e implementar la solución para satisfacer las necesidades del cliente.
Audiencia
Los lectores de esta guía deben contar con la capacitación y el conocimiento previo necesarios para instalar y configurar una solución VSPEX basada en el hipervisor de Hyper-V, ScaleIO y la infraestructura relacionada, según los requisitos de esta implementación. Se proporcionan referencias externas en los casos pertinentes y los lectores deben estar familiarizados con estos documentos.
Los lectores también deben estar familiarizados con las políticas de seguridad de la infraestructura y la base de datos de la instalación del cliente.
Los partners que venden y dimensionan una nube privada de VSPEX con la infraestructura de ScaleIO deben centrarse en los primeros cinco capítulos de esta guía. Después de la compra, los implementadores de la solución deben centrarse en las reglas de implementación del Capítulo 4, la validación de la solución del Capítulo 5 y las reglas de monitoreo del Capítulo 6.
Propósito del documento
Esta guía incluye una introducción inicial a la arquitectura de VSPEX, una
explicación sobre cómo modificar la arquitectura para contrataciones específicas e instrucciones sobre cómo implementar y monitorear eficazmente el sistema. La arquitectura de nube privada de VSPEX ofrece a los clientes un moderno sistema que puede alojar una gran cantidad de máquinas virtuales a un nivel coherente de rendimiento. Esta solución se ejecuta en una capa de virtualización de Microsoft Hyper-V. El software de EMC ScaleIO se ejecuta sobre el hipervisor de Hyper-V. Los componentes de cómputo y de red, definidos por los partners de VSPEX, están diseñados para que sean redundantes y lo bastante eficientes para manejar las necesidades de procesamiento y de datos del ambiente de máquinas virtuales. En esta guía se detallan los requisitos mínimos de capacidad del servidor para el CPU, la memoria y las interfaces de red. El cliente tiene la libertad de seleccionar el hardware de servidor y de red que cumpla o supere los valores mínimos indicados.
La solución descrita en esta guía se basa en la capacidad del servidor de clúster y en una carga de trabajo de referencia definida. Debido a que no todas las máquinas virtuales tienen los mismos requisitos, esta guía contiene métodos y reglas para ajustar el sistema a fin de que sea rentable cuando se implementa. Una arquitectura de nube privada es una oferta de sistema complejo. Esta guía proporciona listas de materiales de software y hardware como requisitos previos, hojas de trabajo e instrucciones detalladas de dimensionamiento y pasos de implementación verificados. Después de instalar el último componente, se realizan pruebas de validación y se siguen instrucciones de monitoreo para garantizar que el sistema funcione correctamente.
Requisitos del negocio
EMC diseña las soluciones VSPEX con tecnologías comprobadas para crear soluciones de virtualización completas que le permitan tomar decisiones informadas en las capas de hipervisor, servidor y red.
Las aplicaciones de negocios están migrando a ambientes de cómputo, de red y de almacenamiento consolidados. Esta solución reduce la complejidad de configuración de cada componente de un modelo de implementación tradicional. La solución simplifica la administración de la integración mientras mantiene las opciones de diseño e implementación de aplicaciones. Asimismo, proporciona una administración unificada mientras permite el control y el monitoreo
adecuados de la separación de procesos.
Los beneficios que las arquitecturas brindan al negocio incluyen:
• Una solución de virtualización de punto a punto para utilizar las funcionalidades de los componentes de la infraestructura unificada de manera eficaz
• Virtualización eficaz de máquinas virtuales para diversos casos de uso de clientes
Capítulo 2
Descripción general de la
arquitectura de la solución
Este capítulo presenta los siguientes temas:
Descripción general ... 14 Arquitectura de la solución ... 14 Componentes clave ... 16 Capa de virtualización ... 17 Capa de procesamiento ... 19 Capa de red ... 20 Capa de almacenamiento ... 23
Descripción general
En este capítulo encontrará una guía integral sobre los principales aspectos de esta solución. Describe, de forma general, los requisitos mínimos de capacidad del servidor para los recursos de CPU, memoria y de red. Es posible seleccionar el hardware de servidor y de red que alcance o supere los valores mínimos indicados. La arquitectura de ScaleIO especificada y el cumplimiento de los requisitos del servidor y de red cuentan con la validación de EMC para ofrecer altos niveles de rendimiento y, a la vez, brindar una arquitectura de alta disponibilidad para la implementación de nube privada.
Arquitectura de la solución
EMC diseñó y comprobó esta solución para proporcionar recursos de
virtualización, servidores, redes y almacenamiento que permitan a los clientes implementar una arquitectura de pequeña escala y escalarla si las necesidades del negocio cambian.
La Figura 2 describe la arquitectura de alto nivel de la solución validada.
Figura 2. Componentes de la nube privada de VSPEX
La solución usa el software ScaleIO y Hyper-V para proporcionar las plataformas de almacenamiento y virtualización para un ambiente de máquinas virtuales de Microsoft Windows Server 2012 provisionadas por la plataforma de Hyper-V. Para proporcionar un rendimiento predecible para las soluciones de cómputo del usuario final, el sistema de almacenamiento debe poder manejar la carga máxima de I/O de los clientes y mantener el tiempo de respuesta en el mínimo. En esta solución, usamos el software ScaleIO para utilizar los discos locales de los servidores y crear un sistema de almacenamiento con un alto rendimiento y escalabilidad.
Arquitectura general
La Figura 3 muestra la arquitectura lógica de esta solución.
Figura 3. Arquitectura lógica para la solución
La Tabla 1 muestra los componentes de configuración de la solución.
Tabla 1. Configuración de la arquitectura de la solución
Componente Configuración de la solución
Microsoft Hyper-V Hyper-V ofrece una capa de virtualización común para alojar el ambiente de servidor. Hyper-V proporciona una
infraestructura de alta disponibilidad mediante funciones como Live Migration, Failover Clustering y alta
disponibilidad (HA). Microsoft System
Center Virtual Machine Manager (SCVMM)
Este componente no es obligatorio para esta solución. Sin embargo, si se implementa, esta herramienta (o su función correspondiente en Microsoft System Center Essentials) simplifica el aprovisionamiento, la administración y el monitoreo del ambiente de Hyper-V.
EMC ScaleIO El software ScaleIO proporciona una capa de
almacenamiento para alojar y almacenar las máquinas virtuales.
Microsoft SQL Server SCVMM requiere una instancia de base de datos de SQL Server para almacenar la información de configuración y monitoreo.
Servidor Active
Directory Los servicios de Active Directory son necesarios para que los diversos componentes de la solución funcionen adecuadamente. Para esto, se usa el servicio Microsoft Active Directory que se ejecuta en un servidor Windows Server 2012 R2.
Componente Configuración de la solución
Servidor DHCP El servidor de protocolo de configuración de host dinámico (DHCP) administra de manera centralizada el esquema de direcciones IP de las máquinas virtuales. Este servicio está alojado en la misma máquina virtual que el controlador de dominio y el sistema de nombre de dominio (DNS). El servicio DHCP de Microsoft que se ejecuta en un servidor Windows 2012 R2 se utiliza para este propósito.
Servidor DNS Los servicios DNS se requieren para que los distintos componentes de la solución ejecuten la resolución de nombres. El servicio DNS de Microsoft que se ejecuta en un servidor Windows 2012 R2 se utiliza para este propósito. Redes IP Una red Ethernet estándar con cableado y switches
redundantes transporta todo el tráfico de red. Una red compartida se ocupa del tráfico de usuarios y de administración, mientras que una subred privada y no enrutable transporta el tráfico de almacenamiento de SAN virtual (vSAN).
Componentes clave
Entre los componentes clave de la solución, se incluyen los siguientes:
• Capa de virtualización: desacopla la implementación física de los recursos de las aplicaciones que los usan, de manera que la vista de la aplicación de los recursos disponibles ya no esté vinculada directamente al hardware. Esto posibilita muchas características clave requeridas por la nube privada.
• Capa de procesamiento: proporciona recursos de memoria y procesamiento para el software de la capa de virtualización y para las aplicaciones que se ejecutan en la nube privada. El programa VSPEX define la cantidad mínima de recursos de capa de cómputo necesarios e implementa la solución usando cualquier hardware de servidor que cumpla con estos requisitos.
• Capa de red: conecta a los usuarios de la nube privada con los recursos de la nube y vincula la capa de almacenamiento con la capa de procesamiento. El programa VSPEX define la cantidad mínima de puertos de red necesarios, ofrece pautas generales sobre la arquitectura de la red y le permite a usted implementar la solución usando cualquier hardware de red que cumpla con estos requisitos.
• Capa de almacenamiento: proporciona almacenamiento para implementar la nube privada. ScaleIO implementa un diseño de almacenamiento de bloques puro con nodos convergentes para admitir el cómputo y el almacenamiento. Dado que múltiples hosts tienen acceso a los datos compartidos a través de los componentes de ScaleIO, este proporciona un almacenamiento de datos de alto rendimiento, a la vez que mantiene la alta disponibilidad.
Capa de virtualización
Hyper-V cumple la función de virtualización basada en hipervisor de Microsoft Windows Server y proporciona la plataforma de virtualización para esta solución.
• La migración activa de Hyper-V y la migración de almacenamiento activa permiten la transferencia sin problemas de máquinas virtuales o archivos de máquinas virtuales entre servidores Hyper-V o sistemas de
almacenamiento de manera transparente y con un impacto mínimo en el rendimiento.
• Hyper-V trabaja con las funciones Failover Clustering y Cluster Shared Volumes (CSV) de de Windows Server 2012 para proporcionar alta disponibilidad en una infraestructura virtualizada, lo que aumenta de manera significativa la disponibilidad de las máquinas virtuales durante el tiempo fuera planificado y no planificado. Configure la función
Failover Clustering en el host de Hyper-V para monitorear el estado de las máquinas virtuales y migrarlas entre nodos de clusters.
• Hyper-V Replica ofrece la función de replicación asíncrona de máquinas virtuales entre dos hosts de Hyper-V en sitios separados. Las réplicas de Hyper-V protegen las aplicaciones del negocio que residen en el ambiente Hyper-V del tiempo fuera asociado con una interrupción en los servicios en un sitio particular.
• Los snapshots de Hyper-V ofrecen vistas consistentes de una máquina virtual en un punto en el tiempo y permite que los usuarios la reviertan a un punto anterior, de ser necesario. Los snapshots se pueden usar como orígenes para los respaldos, las actividades de prueba y desarrollo, y otros casos de uso.
Microsoft System Center Virtual Machine Manager
Microsoft System Center Virtual Machine Manager (SCVMM) es una plataforma de administración centralizada que permite que los administradores de los centros de datos configuren y administren los recursos virtualizados de host, red y almacenamiento, y que creen e implementen máquinas virtuales y servicios para nubes privadas. SCVMM simplifica el aprovisionamiento, la administración y el monitoreo del ambiente Hyper-V.
Actualización compatible con cluster de Windows Server
La actualización compatible con clústeres (CAU) de Windows permite la
actualización de nodos de clúster con poca o ninguna pérdida de disponibilidad. La CAU está integrada a Windows Server Update Services (WSUS) y puede
automatizarse mediante PowerShell.
Hyper-V tiene varias funciones avanzadas que ayudan a maximizar el rendimiento y la utilización de recursos generales. Las funciones más importantes están relacionadas con la administración de la memoria. En esta sección se describen algunas de estas funciones y los elementos que hay que tener en cuenta en el momento de usarlas en el ambiente de VSPEX.
Descripción general
Guía de configuración
Memoria dinámica y paginación inteligente
La memoria dinámica aumenta la eficiencia de la memoria física tratando a la memoria como un recurso compartido, asignándola de manera dinámica a las máquinas virtuales y recuperando el espacio de la memoria no utilizada de las máquinas virtuales inactivas. Los administradores pueden ajustar dinámicamente la cantidad de memoria utilizada por cada máquina virtual en cualquier
momento.
Con la memoria dinámica, Hyper-V permite que haya más máquinas virtuales de las que la memoria física disponible puede admitir. Esto introduce el riesgo de que no haya suficiente memoria física disponible para reiniciar una máquina virtual si es necesario. La paginación inteligente es una técnica de administración de memoria que utiliza recursos de disco como sustitución momentánea de la memoria cuando se requiere más memoria para reiniciar una máquina virtual. Acceso a memoria no uniforme
El acceso a memoria no uniforme (NUMA) es una tecnología de múltiples nodos que permite que un CPU tenga acceso a una memoria de nodo remoto. Este tipo de acceso a memoria degrada el rendimiento, por lo que Windows Server 2012 emplea la afinidad del procesador, que mantiene hilos de ejecución fijados en un CPU determinado para evitar el acceso a la memoria desde un nodo remoto. Esta función se encuentra disponible para el host y para las máquinas virtuales, donde proporciona un mejor rendimiento en ambientes con múltiples procesadores simétricos (SMP).
Sobrecarga de memoria de Hyper-V
La memoria virtualizada tiene algo de sobrecarga asociada, que incluye la memoria que consume Hyper-V, la partición principal y la sobrecarga adicional para cada máquina virtual. Deje al menos 2 GB de memoria para la partición principal de Hyper-V de esta solución.
Memoria de máquina virtual
A cada máquina virtual de esta solución se le asignan 2 GB de memoria en modo fijo. Configure una alta disponibilidad en la capa de virtualización y permita que el hipervisor reinicie automáticamente las máquinas virtuales que fallen. La Figura 4 ilustra la capa del hipervisor que responde a una falla en la capa de
procesamiento.
Figura 4. Alta disponibilidad en la capa de virtualización
Implementar una alta disponibilidad en la capa de virtualización permite asegurarse de que, incluso en caso de que se produzca una falla de hardware, la infraestructura intentará mantener la ejecución de todos los servicios que sean posibles.
Alta disponibilidad y failover
Capa de procesamiento
La elección de una plataforma de servidor para una infraestructura de VSPEX no solo se basa en los requisitos técnicos del ambiente, sino también en la compatibilidad de la plataforma, las relaciones existentes con el proveedor de servidores, las funciones avanzadas de rendimiento y administración y muchos otros factores. Por estos motivos, las soluciones VSPEX están diseñadas para ejecutarse en una amplia variedad de plataformas de servidores. En lugar de solicitar una cantidad determinada de servidores con un conjunto específico de requisitos, VSPEX define los requisitos mínimos para el número de cores de procesadores y la cantidad de RAM.
Los componentes de ScaleIO están diseñados para funcionar con un mínimo de tres nodos de servidor. El nodo de servidor físico, que ejecuta Hyper-V, puede alojar cargas de trabajo distintas de la máquina virtual de ScaleIO.
Al diseñar y pedir la capa de cómputo de esta solución VSPEX, hay varios factores que pueden alterar la compra final. Si se comprende bien la carga de trabajo del sistema, las funciones de virtualización, como el incremento de memoria y el uso compartido transparente de páginas, pueden reducir el requisito de memoria agregada.
Si el pool de máquinas virtuales no tiene un nivel alto de uso máximo o simultáneo, la cantidad de CPU virtuales (vCPU) puede reducirse. Por el contrario, si las
aplicaciones que se implementan son de naturaleza altamente computacional, posiblemente deba aumentar la cantidad de CPU y de memoria.
Aplique las siguientes mejores prácticas en la capa de cómputo:
• Use servidores idénticos o, al menos, compatibles. VSPEX implementa tecnologías de alta disponibilidad en el nivel del hipervisor que pueden requerir conjuntos de instrucciones similares en el hardware físico subyacente. Con la implementación de VSPEX en unidades de servidor idénticas, puede minimizar los problemas de compatibilidad en esta área.
• Al implementar una alta disponibilidad en la capa del hipervisor, la máquina virtual más grande que podrá crear tendrá como limitación el servidor físico más pequeño en el ambiente.
Nota: Para habilitar la alta disponibilidad de la capa de procesamiento, cada
cliente necesita un servidor adicional para garantizar que el sistema tenga capacidad suficiente para mantener las operaciones del negocio si un servidor falla.
• Implementar las funciones de alta disponibilidad disponibles en la capa de virtualización y asegurar que la capa de cómputo tenga suficientes recursos disponibles para acomodar al menos fallas únicas del servidor. Esto
permite la implementación de actualizaciones con tiempo fuera mínimo y tolerancia para fallas únicas de la unidad.
Dentro de los límites de estas recomendaciones y mejores prácticas, la capa de cómputo de VSPEX puede ser flexible para cumplir con necesidades específicas. Asegúrese de que haya suficientes cores de procesadores y suficiente RAM por core para satisfacer las necesidades del ambiente objetivo.
Descripción general
Guía de configuración
Aunque la opción de implementar servidores en la capa de procesamiento es flexible, use servidores de clase empresarial diseñados para el centro de datos. Este tipo de servidor cuenta con fuentes de alimentación redundantes, como se muestra en la Figura 5. Conecte estos servidores a unidades de distribución de alimentación (PDU) separadas de acuerdo con las mejores prácticas de su proveedor de servidores.
Figura 5. Fuentes de alimentación redundantes
Para configurar la alta disponibilidad en la capa de virtualización, configure la capa de cómputo con suficientes recursos, de modo que satisfaga las
necesidades del ambiente, incluso, con una falla del servidor, como se muestra en la Figura 4.
Capa de red
La red de la infraestructura requiere enlaces de red redundantes para cada host de Hyper-V. Esta configuración proporciona redundancia y ancho de banda de red adicional. Se trata de una configuración necesaria, independientemente de que ya exista la infraestructura de red para la solución o de que se esté
implementando junto con otros componentes de la solución.
En esta sección se facilita una guía para establecer una configuración de red redundante y de alta disponibilidad. La guía considera redes VLAN y la capa de red de ScaleIO.
Red ScaleIO
La red de ScaleIO crea una topología de arreglos redundantes de nodos independientes (RAIN) entre los nodos del servidor y distribuye los datos para que la pérdida de un solo nodo no afecte la disponibilidad de los datos. Esta topología requiere que los nodos de ScaleIO envíen datos a otros nodos para mantener la consistencia. Alta disponibilidad y failover Descripción general Guía de configuración
Se requiere una red IP de alta velocidad y baja latencia para que esta operación funcione correctamente. Creamos1 el ambiente de prueba con redes Ethernet redundantes de 10 Gb. La red no se utilizó de manera intensiva durante la prueba en pequeños puntos de escala. Por este motivo, es posible implementar la solución usando redes de 1 Gb en pequeños puntos de escala. Sin embargo, EMC recomienda una red IP de 10 GbE diseñada para brindar una alta disponibilidad, como se muestra en la Tabla 2.
Tabla 2. Capa de red Ethernet conmutada de 10Gb recomendada
Nodos Ethernet conmutada de 10 Gb Ethernet conmutada de 1 Gb
3 Se recomienda Posible 4 5 6 7 No se recomienda VLAN
Aísle el tráfico de red para permitir que el tráfico de administración, el tráfico entre hosts y almacenamiento y el tráfico entre hosts y clientes se transmitan por redes aisladas. Es posible que en algunos casos se requiera el aislamiento físico por razones de cumplimento de las normativas o de las políticas. El aislamiento lógico mediante VLAN es suficiente en muchos casos.
EMC recomienda dividir la red en dos tipos para lograr seguridad y mayor eficiencia:
• Una red de administración, utilizada para conectar y administrar el ambiente de ScaleIO. Esta red generalmente está conectada a la red de administración de clientes. Ya que esta red tiene menos tráfico de I/O, EMC recomienda una red de 1 Gb.
• Una red de datos interna, utilizada para la comunicación entre los componentes de ScaleIO. Esta es generalmente una red de 10 GbE.
En esta solución, utilizamos una VLAN para el acceso de clientes y una VLAN para la administración. La Figura 6 describe los requisitos de conectividad de la red y de las VLAN para un ambiente de ScaleIO.
1 En esta guía, cuando se habla de “nosotros” o “en nuestro caso” se hace referencia al equipo de ingeniería de soluciones de EMC que validó la solución.
Figura 6. Redes requeridas para ScaleIO.
Es posible utilizar la red de acceso de clientes para comunicarse con la
infraestructura de ScaleIO. La red proporciona la comunicación entre cada nodo de ScaleIO. Con la red de administración, los administradores pueden contar con una vía exclusiva para obtener acceso a las conexiones de administración en el componente del software de ScaleIO, los switches de red y los hosts.
Nota: Algunas mejores prácticas necesitan un aislamiento adicional de la red para el
tráfico del cluster, la comunicación de la capa de virtualización y otras funciones. Implemente estas redes adicionales en caso de ser necesario.
Cada host de Windows tiene múltiples conexiones a redes Ethernet y de usuarios, a fin de protegerse contra fallas de enlaces, como se muestra en la Figura 7. Propague estas conexiones a través de múltiples switches Ethernet para establecer una protección contra una falla de componentes en la red.
Figura 7. Alta disponibilidad de la capa de red
Alta disponibilidad y failover
Capa de almacenamiento
ScaleIO es una solución de solo software que usa LAN y discos locales existentes de hosts para crear una vSAN que cuente con todos los beneficios del almacenamiento externo, pero a un menor costo y complejidad. ScaleIO convierte el almacenamiento interno local en un almacenamiento de bloques compartido que es comparable al almacenamiento de bloques compartido externo más costoso, o incluso mejor que este. Los componentes ligeros del software de ScaleIO se instalan en los hosts de aplicaciones y se comunican a través de una LAN estándar para manejar las solicitudes de I/O de las aplicaciones enviadas a los volúmenes de bloques de ScaleIO. Un flujo de I/O de bloques extremadamente eficaz y descentralizado, combinado con un diseño de volúmenes distribuidos y particionados, da lugar a un sistema de I/O masivamente paralelo que puede escalar a cientos y miles de nodos. ScaleIO se diseñó e implementó con resistencia de nivel empresarial como un atributo fundamental. Además, el software cuenta con procesos eficientes de recuperación automática distribuida que superan las fallas de medios y nodos, sin requerir la intervención del administrador. ScaleIO es dinámico y elástico, y permite que los administradores agreguen o eliminen nodos y capacidad de manera inmediata. El software responde inmediatamente a los cambios y rebalancea la distribución del almacenamiento para lograr un diseño que se ajuste de manera óptima a la nueva configuración.
Arquitectura
Componentes de software
El cliente de datos de ScaleIO (SDC) es un controlador de dispositivos ligero ubicado en cada host cuyas aplicaciones o cuyo sistema de archivos requieren acceso a los dispositivos de bloques de SAN virtual de ScaleIO. El SDC expone los dispositivos de bloques que representan los volúmenes de ScaleIO que actualmente se mapean a ese host.
El ScaleIO Data Server (SDS) es un componente de software ligero dentro de cada host que contribuye con almacenamiento local a la vSAN de ScaleIO central. Convergencia de almacenamiento y cómputo
Los componentes de software de ScaleIO, que tienen un impacto insignificante en las aplicaciones que se ejecutan en los hosts, se diseñaron e implementaron cuidadosamente a fin de que utilicen la cantidad mínima de recursos de
procesamiento necesaria para su funcionamiento.
ScaleIO converge las capas de aplicaciones y de almacenamiento. Los hosts que ejecutan aplicaciones también se pueden utilizar para el almacenamiento compartido, lo que proporciona una capa única e integral de hosts. Dado que los mismos hosts ejecutan aplicaciones y proporcionan almacenamiento para la vSAN, un SDC y un SDS suelen estar instalados en cada uno de los hosts
participantes. Descripción
Implementación del almacenamiento de bloques puro
ScaleIO implementa un diseño de almacenamiento de bloques puro. Toda su arquitectura y su ruta de datos están optimizadas para las necesidades de acceso al almacenamiento de bloques. Por ejemplo, cuando una aplicación envía una solicitud de I/O de lectura a su SDC, este infiere instantáneamente cuál SDS es responsable de la dirección de volumen especificada y luego interactúa
directamente con el SDS pertinente. El SDS lee los datos (mediante una sola solicitud de I/O de lectura a su almacenamiento local o simplemente obteniendo los datos de la caché en un escenario de acceso a la memoria caché), y devuelve el resultado al SDC. El SDC proporciona los datos de lectura a la aplicación. Este flujo es simple y utiliza la menor cantidad de recursos, según sea necesario. Los datos se transfieren a través de la red exactamente una vez, y se envía solo una solicitud de I/O al almacenamiento del SDS. El flujo de I/O de escritura es igualmente simple y eficiente. A diferencia de algunos sistemas de almacenamiento de bloques que se ejecutan sobre un sistema de archivos o un almacenamiento de objetos que se ejecuta sobre un sistema de archivos local, ScaleIO ofrece una eficiencia de I/O óptima.
Arquitectura de I/O de escalamiento horizontal masivamente paralela
ScaleIO puede escalar a una gran cantidad de nodos y así superar la barrera de escalabilidad tradicional del almacenamiento de bloques. Dado que los SDC propagan las solicitudes de I/O directamente a los SDS pertinentes, no hay un punto central por el que las solicitudes se mueven, lo que evita un posible cuello de botella. Este flujo de datos descentralizado es crucial para el rendimiento escalable de manera lineal de ScaleIO. Por lo tanto, una gran configuración de ScaleIO da como resultado un sistema paralelo masivo. Mientras más discos o servidores tenga el sistema, mayor será la cantidad de canales paralelos que estarán disponibles para el tráfico de I/O y mayor será el ancho de banda de I/O agregado y los IOPS.
Nodos que permiten combinación y asociación
La gran mayoría de los sistemas tradicionales de escalamiento horizontal se basa en una arquitectura de “componentes básicos simétricos”. Lamentablemente, los centros de datos no se pueden estandarizar en exactamente los mismos componentes básicos por un período extenso, ya que las funcionalidades y configuraciones de hardware cambian con el tiempo. Por lo tanto, estas
arquitecturas de escalamiento horizontal simétricas están limitadas a ejecutarse en pequeñas islas. ScaleIO se diseñó desde un principio para ser compatible con una combinación de nodos nuevos y antiguos con configuraciones diferentes. Es independiente del hardware
ScaleIO es independiente de la plataforma y trabaja con los recursos de hardware subyacentes existentes. Además de su compatibilidad con varios tipos de discos, redes y hosts, puede aprovechar el buffer de escritura de las tarjetas de
controladores RAID locales existentes y también puede ejecutarse en servidores que no tengan una tarjeta de controlador RAID local.
Para el almacenamiento local de un SDS, puede utilizar discos internos, discos externos conectados directamente, discos virtuales expuestos por un controlador RAID interno, particiones dentro de estos discos, etc. Las particiones pueden ser útiles para combinar las particiones de encendido del sistema con la capacidad de ScaleIO en los mismos discos crudos. Si el sistema ya tiene una partición grande y mayormente no utilizada, ScaleIO no requiere reparticionar el disco, ya que el SDS puede utilizar un archivo dentro de esa partición como su espacio de almacenamiento.
Mapeo de volúmenes y uso compartido de volúmenes
Los volúmenes que ScaleIO muestra a los clientes de aplicaciones pueden mapearse a uno o más clientes que se ejecutan en diferentes hosts. El mapeo se puede modificar dinámicamente según sea necesario. Es decir, los volúmenes de ScaleIO pueden ser utilizados por aplicaciones que esperan acceso de bloques con uso compartido completo y por aplicaciones que esperan acceso sin uso compartido o acceso sin uso compartido y con failover
Diseño de volúmenes en clúster y fraccionados
Un volumen de ScaleIO es un dispositivo de bloques que está expuesto a uno o más hosts. Es el equivalente a una unidad lógica del mundo de SCSI. ScaleIO divide cada volumen en una gran cantidad de fragmentos de datos, los que se dispersan en los discos y los nodos del cluster del SDS de manera
completamente equilibrada. Este diseño prácticamente elimina puntos
problemáticos en todo el cluster y permite escalar el rendimiento general de I/O del sistema mediante la incorporación de nodos o discos. Además, este diseño permite usar una sola aplicación que tiene acceso a un solo volumen para utilizar los IOPS completos de todos los discos del cluster. Esta asignación flexible y dinámica de los recursos compartidos del rendimiento es una de las principales ventajas del almacenamiento de escalamiento horizontal convergente.
Un arreglo únicamente de software, pero tan resistente como uno de hardware Generalmente, los sistemas de almacenamiento tradicionales combinan el software del sistema con el hardware genérico (que es comparable con el hardware de los servidores de aplicaciones) para ofrecer resistencia de nivel empresarial. Con su arquitectura contemporánea, ScaleIO proporciona una resistencia de nivel empresarial similar y sin riesgos mediante la ejecución del software de almacenamiento directamente en los servidores de aplicaciones. Diseñado para brindar una amplia tolerancia a fallas y alta disponibilidad, ScaleIO maneja todos los tipos de fallas, incluidas las fallas de medios, conectividad y nodos, interrupciones del software, etc. Ningún punto único de falla puede interrumpir el servicio de I/O de ScaleIO. En muchos casos, ScaleIO también puede superar varios puntos de falla.
Administración de los clústeres de los nodos
Muchos diseños de clusters de almacenamiento usan técnicas estrechamente asociadas que pueden ser adecuadas para una pequeña cantidad de nodos, pero que comienzan a fallar cuando el cluster supera unas pocas decenas de nodos. Los esquemas de administración en cluster de asociación holgada de ScaleIO proporcionan un manejo de failover y de fallas excepcionalmente confiable y ligero para clusters grandes y pequeños.
La mayoría de los ambientes en cluster asumen la propiedad exclusiva de los nodos de cluster y pueden incluso limitar o cerrar físicamente los nodos que no funcionen correctamente. ScaleIO usa hosts de aplicaciones. Los algoritmos de agrupación en cluster de ScaleIO están diseñados para funcionar de manera eficiente y confiable, sin interferir con las aplicaciones con las que coexiste ScaleIO. ScaleIO nunca se desconectará ni invocará los apagados de interfaz de administración de plataforma inteligente de los nodos que funcionan de manera incorrecta, ya que es posible que aún estén ejecutando aplicaciones en buen estado.
Dominios de protección
Como se muestra en la Figura 8, un pool de almacenamiento grande de ScaleIO puede dividirse en múltiples dominios de protección, cada uno con un conjunto de SDS. Los volúmenes de ScaleIO se asignan a dominios de protección
específicos. Los dominios de protección son útiles para mitigar el riesgo de un punto de falla doble en un esquema de dos copias o de un punto de falla triple en un esquema de tres copias.
Figura 8. Dominios de protección
Por ejemplo, si dos SDS que están en diferentes dominios de protección fallan simultáneamente, no habrá datos sin disponibilidad. De la misma forma en que los sistemas de almacenamiento obligatorios pueden superar una gran cantidad de fallas de discos simultáneas, siempre y cuando no ocurran en la misma bandeja, ScaleIO puede superar una gran cantidad de fallas simultáneas de discos o nodos, siempre y cuando no ocurran dentro del mismo dominio de protección.
Administración y monitoreo
ScaleIO proporciona varias herramientas de administración y monitoreo del sistema, incluida una interfaz de la línea de comandos (CLI), una interfaz gráfica de usuario (GUI) activa y comandos de interfaz de programación de aplicaciones (API) de administración de transferencia de estado representacional (REST). La CLI permite a los administradores tener acceso directo a la plataforma para ejecutar acciones de configuración de back-end y obtener información de monitoreo. La GUI activa que se muestra en la Figura 9 ofrece tableros del sistema con información de capacidad, rendimiento, estadísticas de ancho de banda, acceso a alertas del sistema y la capacidad de provisionar dispositivos de back-end. La API de administración de REST permite a los usuarios ejecutar los mismos comandos de administración y monitoreo disponibles con la CLI mediante una interfaz basada en la nube de última generación.
Figura 9. GUI activa de ScaleIO
Interoperabilidad
ScaleIO se integra a Hyper-V y OpenStack para proporcionar a los clientes una mayor flexibilidad en la implementación de ScaleIO con ambientes existentes. La integración de OpenStack (soporte para “Cinder”) permite a los clientes utilizar hardware genérico con ScaleIO a fin de proporcionar una solución de volumen de bloque definida por software en un ambiente OpenStack. Además, el software ScaleIO se puede empaquetar con EMC ViPR® para las funciones de administración y coordinación, y con EMC ViPR SRM para las funcionalidades adicionales de monitoreo e informes.
Funciones empresariales
Tanto si es un proveedor de servicios que brinda infraestructura alojada como servicio, o su departamento de TI ofrece infraestructura como servicio a unidades funcionales dentro de su organización, ScaleIO le ofrece un conjunto de funciones que le dan control total sobre el rendimiento, la capacidad y la ubicación de los datos. Estas funciones mejoran el control y la capacidad de administración del sistema para centros de datos de nubes privadas y proveedores de servicios, lo que garantiza que se cumpla la calidad del servicio. Con ScaleIO, puede limitar la cantidad de rendimiento (para IOPS o ancho de banda) que los clientes
seleccionados pueden consumir. El limitador le permite imponer y regular la distribución de recursos para prevenir los escenarios en los que las aplicaciones acaparan recursos. Puede aplicar el enmascaramiento de datos para añadir seguridad a los datos confidenciales de los clientes. ScaleIO ofrece snapshots instantáneos y con capacidad de escritura para el respaldo de datos.
A fin de mejorar el rendimiento de lectura, el almacenamiento en caché de memoria de acceso aleatorio dinámico (DRAM) le permite mejorar el acceso de lectura mediante RAM de servidor SDS. Pueden definirse conjuntos de fallas (grupos de SDS propensos a que dejen de funcionar simultáneamente) para garantizar que el espejeado de datos se lleve a cabo fuera del grupo, lo que mejora la continuidad del negocio. Puede crear volúmenes con aprovisionamiento delgado para
proporcionar almacenamiento según demanda, así como tiempos de configuración y puesta en marcha más rápidos.
Por último, están disponibles estrechas integraciones con otros productos de EMC. Puede usar ScaleIO junto con EMC XtremCache™ para almacenamiento automático en niveles de caché flash a fin de acelerar aún más el rendimiento de las aplicaciones.
La Figura 10 muestra las funciones empresariales de ScaleIO.
Figura 10. Funciones empresariales de ScaleIO
ScaleIO 1.32
ScaleIO 1.32 incluye las siguientes funcionalidades y características nuevas:
• Versión de la descarga “libre e impecable” de ScaleIO, una descarga gratuita de ScaleIO para ambientes no productivos sin límites de tiempo, función ni capacidad
• Soporte para VMware ESX 6.0 (certificado por VMware)
• Soporte para SUSE Linux Enterprise Server (SLES) 12
• Soporte para IBM Spectrum Scale™ (General Parallel File System
[GPFS]™) mejorado en ScaleIO para ambientes Linux (Red Hat Enterprise Linux (RHEL)/SLES)
• Flexibilidad adicional durante el proceso de configuración
Esta sección ofrece pautas para configurar la capa de almacenamiento de la solución con el fin de proporcionar alta disponibilidad y el nivel de rendimiento previsto.
Microsoft Hyper-V admite más de un método de almacenamiento al alojar
máquinas virtuales. La solución de ScaleIO se basa en los protocolos de bloques y la capa de ScaleIO descrita en esta sección usa todas las mejores prácticas actuales. Un cliente o arquitecto con la capacitación y el conocimiento debidos pueden hacer modificaciones basándose en lo que comprenden sobre el uso y la carga del sistema en caso de ser necesario. Sin embargo, los elementos esenciales descritos en el Capítulo 3 aseguran un rendimiento aceptable. Guía de
Virtualización de almacenamiento de Hyper-V
Windows Server 2012 Hyper-V y Failover Clustering aprovechan las funciones Cluster Shared Volumes V2 y VHDX para virtualizar el almacenamiento presentado desde el sistema de almacenamiento compartido externo a las máquinas
virtuales de host. En la Figura 11, los volúmenes de ScaleIO presentan LUN basados en bloque (en formato CSV) a los hosts de Windows para que alojen máquinas virtuales.
Figura 11. Tipos de discos virtuales de Hyper-V
CSV
Un CSV es un disco compartido que contiene un volumen NTFS (|New Technology File System) al cual tienen acceso todos los nodos de un cluster de failover de Windows. CSV se puede implementar en cualquier almacenamiento local o en red basado en SCSI.
Discos de paso
Windows Server 2012 también es compatible con discos de paso, lo que permite que una máquina virtual tenga acceso a un disco físico mapeado a un host que no tiene un volumen configurado.
VHDX
Hyper-V en Windows Server 2012 contiene una actualización para el formato de disco duro virtual (VHD) llamada VHDX, que tiene una capacidad mucho mayor y resistencia incorporada. Las principales funciones del formato VHDX son:
• Compatibilidad para almacenamiento de disco duro virtual con una capacidad de hasta 64 TB
• Protección adicional contra daño en los datos durante fallas en la energía mediante actualizaciones de registro en las estructuras de metadatos de VHDX
• Alineación óptima de la estructura del formato de disco duro virtual para que se adapte a discos de sectores grandes
El formato VHDX también tiene las siguientes funciones:
• Tamaños de bloques más grandes para discos dinámicos y diferenciales, lo que permite que los discos cumplan con las necesidades de la carga de trabajo.
• Un disco virtual de sectores lógicos de 4 KB que permite un mayor rendimiento cuando lo usan aplicaciones y cargas de trabajo diseñadas para sectores de 4 KB
• La capacidad de almacenar metadatos personalizados sobre los archivos, que el usuario podría querer registrar, como la versión del sistema
operativo o las actualizaciones aplicadas
• Funciones de recuperación de espacio que pueden dar como resultado un menor tamaño de archivo y que permiten que el dispositivo de almacenamiento físico subyacente recupere espacio no utilizado (por ejemplo, TRIM requiere discos de almacenamiento de conexión directa o SCSI y hardware compatible con TRIM)
Esquema de redundancia y proceso de reconstrucción
ScaleIO utiliza un esquema espejeado para proteger los datos contra fallas de discos y nodos. La arquitectura de ScaleIO es compatible con un esquema de dos copias distribuidas. Si un nodo de SDS o un disco de SDS falla, las aplicaciones pueden continuar teniendo acceso a los volúmenes de ScaleIO; sus datos aún están disponibles mediante los espejos restantes. ScaleIO comienza
inmediatamente un proceso transparente de reconstrucción que crea otro espejo para los fragmentos de datos que se perdieron en la falla. En el proceso de reconstrucción, ScaleIO copia esos fragmentos de datos a áreas libres en todo el cluster del SDS, por lo que no es necesario agregar ninguna capacidad al sistema. Los nodos de cluster del SDS sobrevivientes realizan el proceso de reconstrucción mediante el uso de los discos y el ancho de banda de red agregados del cluster. El proceso es rápido y minimiza el tiempo de exposición y la degradación del rendimiento de las aplicaciones. Tras la reconstrucción, todos los datos se espejean completamente y vuelven a estar en buen estado.
Si un nodo fallido se reincorpora al cluster antes de que se complete el proceso de reconstrucción, ScaleIO utiliza dinámicamente los datos del nodo reincorporado a fin de minimizar aún más el tiempo de exposición y el uso de recursos. Esta funcionalidad es importante para superar interrupciones breves de manera eficaz. Elasticidad y rebalanceo
A diferencia de muchos otros sistemas, un cluster de ScaleIO es extremadamente flexible. Los administradores pueden agregar y eliminar capacidad y nodos de manera inmediata durante las operaciones de I/O.
Cuando un cluster se amplía con nueva capacidad (como SDS o discos nuevos agregados a SDS existentes), ScaleIO rebalancea inmediatamente el almacenamiento migrando de manera transparente los fragmentos de datos desde los SDS existentes hasta los SDS o discos nuevos. Dicha migración no afecta las aplicaciones, las que continúan teniendo acceso a los datos almacenados en los fragmentos en migración. Al final del proceso de rebalanceo, todos los volúmenes de ScaleIO, incluidos los recientemente agregados, se distribuyen a todos los SDS y discos de manera balanceada y óptima, como se muestra en la Figura 12. Por lo tanto, agregar SDS o discos no solo aumenta la capacidad disponible, sino que también mejora el rendimiento de las aplicaciones mientras obtienen acceso a sus volúmenes. Alta disponibilidad
Figura 12. Rebalanceo automático cuando se agregan discos
Cuando un administrador aumenta la capacidad (por ejemplo, eliminando SDS o discos de los SDS), ScaleIO realiza una migración transparente que rebalancea los datos en los SDS y discos del cluster restantes, tal como se muestra en la Figura 13.
Figura 13. Rebalanceo automático cuando se quitan discos o nodos
Notas:
• En todos los tipos de rebalanceo, ScaleIO migra la menor cantidad de datos posible. ScaleIO es lo suficientemente flexible como para aceptar nuevas solicitudes para agregar o eliminar capacidad mientras continúa
rebalanceando eliminaciones y adiciones de capacidad anteriores.
Capítulo 3
Dimensionamiento del ambiente
Este capítulo presenta los siguientes temas:
Descripción general ... 34 Carga de trabajo de referencia ... 34 Escalabilidad ... 35 Elementos esenciales de VSPEX ... 35 Reglas de dimensionamiento de configuración ... 38
Descripción general
Este capítulo presenta la siguiente información:
• Cómo dimensionar y diseñar la solución VSPEX Private Cloud para Microsoft Hyper-V con EMC ScaleIO para satisfacer las necesidades del cliente
• Cómo diseñar los nodos del ambiente de ScaleIO y especificar la cantidad de nodos
• Resultados obtenidos en los procesos de prueba y validación sobre cómo las variaciones en el tamaño y número de los nodos afectan la cantidad máxima de servidores compatibles. Las máquinas virtuales utilizadas en los cálculos de dimensionamiento corresponden a la definición de la carga de trabajo de referencia (máquina virtual de referencia) para la nube privada de VSPEX.
Carga de trabajo de referencia
Cuando transfiere un servidor existente a una infraestructura virtual, puede lograr eficiencia si dimensiona correctamente los recursos del hardware virtual
asignados a ese sistema.
Cada infraestructura comprobada VSPEX balancea los recursos de almacenamiento, red y cómputo necesarios para una determinada cantidad de máquinas virtuales validadas por EMC. En la práctica, cada máquina virtual tiene sus propios requisitos que rara vez se ajustan a una especificación predefinida.
Para simplificar el dimensionamiento de la solución, VSPEX define una carga de trabajo de referencia como una unidad de medida para calcular los recursos en la arquitectura de referencia de la solución. Si compara el uso real del cliente con esta carga de trabajo de referencia, puede determinar cómo dimensionar la solución.
Para las soluciones de nube privada de VSPEX, la carga de trabajo de referencia se define como una máquina virtual individual con las características que se muestran en la Tabla 3.
Tabla 3. Carga de trabajo de nube privada de VSPEX
Parámetro Valor
SO de máquinas virtuales Windows Server 2012 R2
CPU virtuales 1
CPU virtuales por core físico (máximo) 4 Memoria por máquina virtual 2 GB IOPS por máquina virtual 25
Patrón de I/O Sesgo completamente aleatorio = 0.5 Porcentaje de lectura de I/O 67 %
Capacidad de almacenamiento de
Esta solución utiliza la máquina virtual de referencia de nube privada de VSPEX para dimensionar el ambiente del cliente de la misma manera en que la máquina virtual de referencia se utiliza en las soluciones de nube privada de VSPEX para la plataforma EMC VNX. Para obtener más información, consulte Nube privada de EMC VSPEX: Guía de infraestructura comprobada Microsoft Windows Server 2012 R2 con Hyper-V para hasta 1,000 máquinas virtuales.
Escalabilidad
La solución de ScaleIO está diseñada para escalar de tres a miles de nodos. A diferencia de la mayoría de los sistemas de almacenamiento tradicionales, a medida que el número de servidores aumenta, también lo hacen la capacidad, el rendimiento y los IOPS. El rendimiento se escala linealmente con el crecimiento de la implementación. Cada vez que se necesite almacenamiento y recursos de cómputo adicionales (como servidores y unidades), puede agregarlas de manera modular. Los recursos de almacenamiento y cómputo crecen en conjunto, a fin de mantener el balance entre ellos.
Elementos esenciales de VSPEX
El dimensionamiento del sistema para satisfacer los requisitos de las aplicaciones de servidores virtuales es un proceso complicado. Cuando las aplicaciones generan I/O, varios componentes atenderán a ese I/O, como el CPU del servidor, la caché de la memoria de acceso aleatorio dinámico (DRAM) del servidor y los discos. Los clientes deben tener en cuenta varios factores cuando realizan la planificación y el escalamiento del sistema de almacenamiento para balancear la capacidad, el rendimiento y el costo de sus aplicaciones.
VSPEX utiliza un enfoque de elemento esencial para reducir la complejidad. Un elemento esencial es un nodo de servidor que está configurado y validado para admitir una determinada cantidad de servidores virtuales en la arquitectura VSPEX. Cada nodo del elemento esencial combina varios ejes de discos locales para contribuir con un volumen de ScaleIO compartido que satisfaga las necesidades del ambiente de nube privada. Tanto el SDS como el SDC están instalados en cada nodo del elemento esencial para contribuir con el disco local al pool de almacenamiento de ScaleIO y, luego, exponer los volúmenes de bloques compartidos de ScaleIO para ejecutar las máquinas virtuales.
La configuración de los elementos esenciales de referencia validados incluye el tamaño de la memoria y el número de cores de CPU físicos y de ejes de discos que se muestran en la Tabla 4. Esta configuración proporciona una solución flexible para el dimensionamiento de VSPEX.
Tabla 4. Configuración de los nodos de elementos esenciales
Cores de CPU
físicos Memoria (GB) Discos SAS (10,000 r/min) Capacidad de disco SAS (GB)
6 64 6 600 Enfoque de componentes esenciales Elementos esenciales validados
La configuración del elemento esencial contiene seis discos SAS por nodo. La solución validada modela estas unidades a 600 GB cada una. Las pruebas de la solución revelaron que es la capacidad de la unidad y no el rendimiento de la unidad, lo que limita la configuración del nodo para una nube privada de VSPEX y el número de máquinas virtuales de referencia que puede admitir un elemento esencial. La memoria del elemento esencial de referencia puede admitir 31 máquinas virtuales de referencia; pero la capacidad de disco del elemento esencial de referencia puede admitir solo 12 máquinas virtuales, como se muestra en la Tabla 5.
La Personalización del elemento esencial proporciona información sobre cómo personalizar configuraciones de elementos esenciales.
Los elementos esenciales de referencia proporcionan un punto de partida para planear una infraestructura virtual. Puede personalizar el nodo del elemento esencial para satisfacer las necesidades específicas del cliente.
La Tabla 4 define la configuración del CPU, la memoria y el disco para el elemento esencial de referencia validado. Esta solución VSPEX proporciona más opciones para la configuración del nodo de elemento esencial. Los usuarios pueden redefinir un elemento esencial con diferentes configuraciones. La cantidad de máquinas virtuales que el elemento esencial puede admitir cambia cuando se redefine la configuración del elemento esencial.
Debe considerar la funcionalidad del CPU, la capacidad de la memoria, la capacidad del disco y los IOPS para calcular la cantidad de máquinas virtuales que puede admitir el nuevo elemento esencial.
Capacidad del CPU
Para los sistemas VSPEX, EMC recomienda un máximo de cuatro CPU virtuales para cada core físico en un ambiente de máquinas virtuales. Por ejemplo, un nodo de servidor con 16 cores físicos puede ser compatible con hasta 64 máquinas virtuales. Capacidad de la RAM
Al dimensionar la memoria para un nodo del servidor, debe considerar la máquina virtual de ScaleIO y el hipervisor. ScaleIO reserva 2 GB de RAM para el hipervisor. EMC recomienda no utilizar la sobreasignación de memoria en esta solución.
Nota: ScaleIO 1.3 presenta una nueva función de caché de RAM, que usa la RAM del SDS. De forma predeterminada, el tamaño de la RAM de SDS es de 128 MB. Capacidad del disco
ScaleIO utiliza una topología RAIN para garantizar la disponibilidad de los datos. En general, la capacidad disponible es una función de la capacidad por nodo (capacidad con formato) y de la cantidad de nodos disponible.
Suponiendo una cantidad de nodos N y una capacidad C en TB por servidor, el almacenamiento disponible S es:
𝑆 =(𝑁 − 1) ∗ 𝐶2
Esta fórmula representa dos copias de los datos y la capacidad de superar la falla de un solo nodo. Los valores en la Tabla 5 suponen que los recursos de CPU y memoria de cada nodo son suficientes para admitir las máquinas virtuales. Cada nodo contiene seis discos.
Personalización del elemento esencial
Tabla 5. Cantidad máxima de máquinas virtuales por nodo, limitada por la capacidad de los discos
Capacidad de
disco (GB) Discos por nodo
3 4 5 6 7 8 9 10 600 6 8 10 12 14 16 18 20 900 9 12 15 18 21 24 27 30 1,200 12 16 20 24 28 32 36 40 1,500 15 20 25 30 35 40 45 50 IOPS
El método principal para agregar capacidad de IOPS a un nodo sin considerar las tecnologías de caché es aumentar la cantidad de unidades de disco o la velocidad de dichas unidades. La Tabla 6 muestra la cantidad de máquinas virtuales compatible con cuatro, seis, ocho o diez discos SAS por nodo.
Tabla 6. Cantidad máxima de máquinas virtuales por nodo, limitada por el
rendimiento de los discos
Discos SAS de 10,000 r/min Cantidad de máquinas virtuales
4 30
6 45
8 60
10 75
Nota: Los valores en la Tabla 6 suponen que los recursos de CPU y memoria de cada nodo son suficientes para admitir las máquinas virtuales. La capacidad de cada disco es de 600 GB.
Determinar la cantidad máxima de máquinas virtuales admitidas
Después de definir toda la configuración para el nodo del elemento esencial personalizado, calcule la cantidad de máquinas virtuales con la que cada componente puede ser compatible para determinar la cantidad de máquinas virtuales con las que el nodo del elemento esencial puede ser compatible. Por ejemplo, considere la configuración del elemento esencial redefinida en la Tabla 7.
Tabla 7. Ejemplo de configuración redefinida para el nodo del elemento esencial
Cores de CPU físicos Memoria (GB) Discos SAS de 10,000 r/min
20 192 10 GB × 1,500 GB
Como resultado, se aplican los cálculos de la Tabla 8, lo que proporciona un nuevo conteo de máquinas virtuales compatibles para este nodo.
Tabla 8. Ejemplo de dimensionamiento de nodos
Por lo tanto, la cantidad total de máquinas virtuales que el nodo del elemento esencial puede admitir es 16. La cantidad total es siempre la cantidad mínima admitida por los componentes individuales de la configuración, como se muestra en la Figura 14.
Figura 14. Determine la cantidad máxima de máquinas virtuales que puede admitir el
elemento esencial.
Reglas de dimensionamiento de configuración
Para elegir la arquitectura de referencia adecuada para el ambiente de un cliente, determine los requisitos de los recursos del ambiente y luego traduzca estos requisitos en un número equivalente de máquinas virtuales de referencia con las características definidas en la Tabla 3. Esta sección describe cómo usar la Hoja de trabajo de configuración del cliente para simplificar los cálculos de
dimensionamiento y los factores adicionales que se deben considerar al decidir qué arquitectura implementar.
Con la Hoja de trabajo de dimensionamiento del cliente para la nube privada, podrá evaluar el ambiente del cliente y calcular los requisitos de
dimensionamiento del ambiente. La Tabla 9 muestra una hoja de trabajo completada para un ambiente de cliente de muestra.
Atributo físico Máquinas virtuales
compatibles Cálculo
Cores de CPU: 20 80 20 cores × 4 VM por core = 80 VM RAM: 192 GB 95 (192 GB de RAM total - 2 GB (reservados
para el hipervisor) / 2 = 95 Capacidad de almacenamiento: 1,500 GB 50 Consulte la Tabla 5. Rendimiento del
almacenamiento: 75 Consulte la Tabla 6.
Introducción a la hoja de trabajo de configuración del cliente Uso de la hoja de trabajo de dimensionamiento del cliente
Tabla 9. Ejemplo de la hoja de trabajo de dimensionamiento del cliente
Recursos de servidor Recursos de almacenamiento
Aplicación CPU (CPU virtuales) Memoria (GB) IOPS Capacidad (GB)
Máquinas virtuales de referencia Ejemplo 1: Aplicación personalizada Requisitos de recursos 1 3 15 30 … Máquinas virtuales de referencia equivalentes 1 2 1 1 2 Ejemplo 2: Sistema de punto de venta Requisitos de recursos 4 16 200 200 … Máquinas virtuales de referencia equivalentes 4 8 8 2 8 Ejemplo 3:
Servidor web Requisitos de recursos 2 8 50 25 …
Máquinas virtuales de
referencia equivalentes 2 4 2 1 4
Total de máquinas virtuales de referencia equivalentes 14 Para completar la hoja de trabajo:
1. Identifique las aplicaciones para las que se planea una migración al ambiente de nube privada de VSPEX.
2. Para cada aplicación, determine los requisitos de recursos de cómputo en términos de CPU virtuales, memoria (GB), rendimiento del disco (IOPS) y capacidad de disco.
3. Para cada tipo de recurso, determine los requisitos de máquinas virtuales de referencia equivalentes, es decir, la cantidad de máquinas virtuales de referencia necesaria para cumplir los requisitos de recursos especificados. 4. Determine la cantidad total de máquinas virtuales de referencia que se
necesitan del pool de recursos para el ambiente del cliente. Determinación de los requisitos de recursos
CPU
La máquina virtual de referencia que se describe en la Tabla 3supone que la mayoría de las aplicaciones de máquina virtual están optimizadas para un solo CPU. Si una aplicación requiere una máquina virtual con varios CPU virtuales, modifique el conteo de máquinas virtuales propuesto para dar cuenta de los recursos adicionales.
Memoria
La memoria desempeña una función fundamental en asegurar la funcionalidad y el rendimiento de las aplicaciones. Cada grupo de máquinas virtuales tendrá distintos objetivos para la memoria disponible que se considera aceptable. Tal como en el cálculo del CPU, si una aplicación requiere recursos de memoria adicionales, ajuste el conteo planeado de máquinas virtuales según los
requisitos de recursos adicionales.
Por ejemplo, si hay 30 máquinas virtuales, pero cada una necesita 4 GB de memoria en lugar de los 2 GB que proporciona la máquina virtual de referencia, planee 60 máquinas virtuales de referencia.
