Exchange Architecture. Christophe Horny Avant Vente Messagerie Microsoft France Mobile: chorny@microsoft.

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1 Exchange Architecture Christophe Horny Avant Vente Messagerie Microsoft France Mobile: chorny@microsoft.com

2 Exchange 2010 Enterprise Topologie Enterprise Network Phone system (PBX or VOIP) Edge Transport Routing & AV/AS Hub Transport Routing & Policy Serveurs SMTP Externe Mobile téléphone Mailbox Storage of mailbox items Unified Messaging Voice mail & voice access Web browser Client Access Client connectivity Web services Outlook (Anywhere) Outlook (Local) Application Business

3 Les nouveautés La topologie Exchange 2010 est dans la continuité de Exchange 2007 Avec le RPC Client Access, toutes les connexions clientes se font à travers le CAS Réduction du rôle Mailbox et optimisation pour la performance Nouvelle architecture de Haute Disponibilité Résilience des messages au niveau de la couche Transport Impact sur le Stockage

4 Les nouveautés La topologie Exchange 2010 est dans la continuité de Exchange 2007 Avec le RPC Client Access, toutes les connexions clientes se font à travers le CAS Réduction du rôle Mailbox et optimisation pour la performance Nouvelle architecture de Haute Disponibilité Résilience des messages au niveau de la couche Transport Impact sur le Stockage

5 Mailbox Mailbox Middle Tier Middle Tier Accès à la BI Toute connexion à travers le middle tier Exchange 2007 Exchange 2010 Exchange Components (EWS, ActiveSync, UM, OWA, Mailbox Agents, Transport Agents) Outlook, other MAPI clients Entourage, 3 rd party apps Outlook, other MAPI clients Exchange Components (EWS, ActiveSync, UM, OWA, Mailbox Agents, Transport Agents) Exchange Business Logic Entourage, 3 rd party apps MAPI RPC Exchange Business Logic Exchange Core Business Logic MAPI RPC DAV MAPI RPC Store Store

6 Exchange 2010 Middle Tier Quoi? Nouveaux services dans Exchange Server 2010 CAS Restriction de toutes les connexions Données (messagerie & annuaire) Outlook à travers un point unique C est à dire: Connexion de Données Outlook vers RPC Client Access Service sur le serveur CAS au lieu du serveur Mailbox Address Book Service sur le serveur CAS remplaçant de l interface DSProxy, afin de maintenir les connexions Annuaires de Outlook Connexion Dossiers Publics directe au serveur Mailbox, mais au travers du RPC Client Access Service présent sur les Dorsaux Outlook Clients Exchange CAS Array MBX GC

7 RPC Client Access Pourquoi? Fournit une meilleure expérience client durant un basculement Lors du basculement du serveur Mailbox, la durée de déconnexion vu par un client Outlook est de ~30 sec à la différence de 1 min au préalable Même logique de connexion pour un client Outlook et client CAS (Https, POP3, Imap4 ) Conversion contenu/corps Vérification données, spécialement calendrier Régulation Infrastructure Boîte aux Lettres Augmentation du nombre de connexions Plus de connexions concurrente par serveur Mailbox Réduction de code et logique client sur le processus Exchange Store pour accroitre la stabilité

8 Meilleure Expérience Cliente Basculement Exchange 2010 Outlook Clients Outlook Clients Basculement: Déconnexion Cliente pour 1-TTL mins Exchange CAS Array MBX MBX Echec Serveur CAS: Juste reconnexion Cliente MBX1 MBX2 Exchange 2007 Basculement: Deconnexion Cliente < 30 secs Exchange 2010

9 Mailbox Middle Tier Validation & Compliance des Données Sauvegarde d éléments (nouveau ou existant) MAPI, RFR & NSPI RPC Logic Exchange Core Business Logic MAPI RPC Store Exchange Business Composants Exchange (EWS, ActiveSync, UM, OWA, Mailbox Agents, Transport Agents) Lors de la sauvegarde: Si élément du type calendrier, copie effectuée dans le dossier de tracabilité Calendrier Si la sauvegarde est une destruction, copie effectué dans les éléments à récupérer ou archives Nouvelles fonctionnalités de compliance et régulation du calendrier sur les éléments sauvegardés Tracabilité du calendrier Sauvegarde du status des éléments sauvegardés pour analyse et réparation Dumpster Conservation des éléments supprimés qui pourront être restaurés Retention Conservation des éléments supprimés pour régulation par stratégie de rétention Cette fonctionnalité est accessible pour toute connexion clients via le Middle Tier

10 Active Directory Active Directory Middle Tier Middle Tier Accès à l Annuaire Le Middle Tier est le pivot Exchange 2007 Exchange 2010 Composants Exchange (EWS, ActiveSync, UM, OWA, Mailbox Agents, Transport Agents) Composants Exchange (EWS, ActiveSync, UM, OWA, Mailbox Agents, Transport Agents) Outlook, Autres Clients MAPI Common Directory Business Logic Outlook, Autres Clients MAPI NSPI Common Directory Business Logic LDAP NSPI LDAP

11 Active Directory CAS Service Carnet d Adresse Pourquoi? Définition NSPI endpoint on Client Access Server Updated DS Referral service Code commun pour accès à l annuaire de Outlook Pourquoi? Résolution des problèmes dus au connexions DSProxy et Http Simplification de la méthode pour trouver un Contrôleur de Domaine Solution unique pour l accès à la liste d adresse globale Résolution d erreurs sur les Utilisateurs Cachés Possibilité d ajouter de nouvelles fonctionnalité de Carnet d adresse sans modification de l Active Directory Outlook NSPI Common Business Logic LDAP

12 AD Site 1 AD Site 2 Service Carnet d Adresse DS Referral Connexion 1. Outlook appelle les APIs Address Book server 2. CAS requête Active Directory a. Localisation BAL (AD site) b. Version BAL c. Propriétés RpcClientAccess Serveur sur la BI MBX 3. CAS répond à Outlook le nom ou le tableau des serveurs CAS devant être utilisés pour les requêtes Annuaire 4. Outlook connecte sur le serveur CAS adéquate 1 3 CAS MBX 2010 GC 4 MBX 2010 CAS 2010 GC

13 Service Carnet Adresse Segmentation Adresse Liste Outlook CAS components

14 GAL Access in Exchange 2010 Unified GAL selection algorithm All clients select user s GAL through the same code path, whether ACLs or QueryBaseDNs set: - If QBDN set, return the GAL that it specifies - Otherwise, build set of accessible GALs: - Evaluate ACLs to get all GALs under the org s GAL container that the user may access - Select one to be the default : - If there s only one, return it - If > one, find all GALs of which the user is a member - If there s only one, return it - If > one, or the user is not a member of any, return the largest of the remaining set More flexible than current AD NSPI implementation i.e. GAL membership no longer implies GAL assignment Will short-circuit QBDN evaluation, but we d like to phase out QBDN Please encourage customers to start moving away from QBDN

15 Address Book Service Writing to the Directory Question: How does Outlook write changes to AD for the following scenarios? Distribution group membership Delegate management Certificate management Answer: When the Address Book service detects modifications for one of these scenarios, it will call the appropriate cmdlet to commit the change to AD Decides which cmdlet to use based on the property tag Cmdlet infrastructure evaluates RBAC roles to determine whether user is scoped and authorized to make those changes NSPI RPC Add/Remove-DistributionGroupMember Set-Mailbox -PublicDelegates Set-Mailbox -UserCertificate -UserSMIMECertificate LDAP Active Directory

16 Tableau de CAS Probléme MDB (Data access) MBX Serveur (Data access) CAS Serveur (Outlook RPC access) Résolution Création d un DAG (copie de la MDB) Création d un DAG étendu sur plusieurs Serveurs Création d une Ferme de CAS Serveur CAS MBX Evite les SPOF pour les connexions RPC Client Permet une haute disponibilité au niveau de la Base de Données Prérequis: Répartition de charges Windows NLB N importe quel boitier réseau Affinité Utilisateur (source IP) Basée sur la session cliente Load Balancer Exchange CAS Array

17 Performance et Montée en charge Architecture CAS Comme le CAS Serveur exécute le rôle de Middle Tiers, nouvelles recommandations matérielles Ratio 3 CAS core:4 MBX core 10K max Connexions maximum de Outlook /CAS Prérequis Processeur/mémoire: 8 cores recommandés 2 GB RAM/core recommandés (8 GB min) Diminution de l usage des ports et augmentation du nombre de connexion Boites aux lettres sur le serveur MBX

18 Les nouveautés La topologie Exchange 2010 est dans la continuité de Exchange 2007 Avec le RPC Client Access, toutes les connexions clientes se font à travers le CAS Réduction du rôle Mailbox et optimisation pour la performance Nouvelle architecture de Haute Disponibilité Résilience des messages au niveau de la couche Transport Impact sur le Stockage

19 Mailbox Server Changes Performance and Schema Improvements Exchange 2007 Issues Exchange Server 2010 Exchange does many small, random I/Os which restrict the types of disks that can be used Exchange store schema and ESE optimized for fewer large, smoother, sequential I/Os Store schema changes DB I/O size improvements Database cache effectiveness improvements ESE optimized for new Store schema Large item count per folder is an issue due to restricted views (affects large mailbox deployments) Outlook Personal Folder Files (PSTs) are a litigation, security, and management nightmare Result: Exchange 2010 reduces I/O by an additional 70% when compared to Exchange Server 2007 and is optimized for SATA class disks Schema changes of the table structure and deferred index updates greatly improves restricted view performance Result: Supports 100,000 items per folder New Messaging Records Management features Item level policy settings Archive mailbox feature for importing and storing PST data Compliance Officer search capabilities Result: PSTs can be removed by placing data into Exchange

20 Mailbox Serveur Nettoyage Logique de Connexion vers le Middle Tier Exchange 2007 BI est «gargantuesque» Beaucoup de Code non utilisé, redondant Beaucoup de Connexion logique cliente Support de API redondant entre les APIs Legacy et Exchange Web Services Exchange 2010 BI «allégée» Suppression des APIs legacy(webdav, ExOLEDB, CDOEx, Store Events) Déport de logique comme Dumpster, Inbox Rules, Calendar logic sur le Middle Tier Suppression de couches logiques internes (ExCDO, Epoxy, GOPS, IMAP logic, XML/DAV security descriptors, NTTP, Gateway logons, etc.)

21 Dossiers Publics Support de la co-existence entre serveur Mailbox 2010 et serveur Mailbox 2003/2007 Outlook peut accéder aux Dossiers Publics présent sur un Exchange 2010, 2007, ou 2003 OWA 2010 permet l accès uniquement aux Dossiers Publics ayant un réplica sur Exchange 2010 OWA 2007 ouvre une nouvelle fenêtre Web pour les Dossiers Publics 2000/2003 Get-PublicFolderStatistics permet de récupérer le dernier accès utilisateurs Permet de gérer la fin de vie des Dossiers Publics A la différence de Exchange 2007, une BI de Dossiers Publics peut être présent sur un serveur membre d un DAG

22 Les nouveautés La topologie Exchange 2010 est dans la continuité de Exchange 2007 Avec le RPC Client Access, toutes les connexions clientes se font à travers le CAS Réduction du rôle Mailbox et optimisation pour la performance Nouvelle architecture de Haute Disponibilité Résilience des messages au niveau de la couche Transport Impact sur le Stockage

23 Exchange Server 2007 Outlook OWA, ActiveSync, or Outlook Anywhere Client Access Server San Jose Dallas SCR Standby Cluster DB1 DB2 NodeA (active) CCR NodeB (passive) DB3 DB1 DB1 DB2 DB2 DB3 DB3

24 Exchange Server 2010 Client San Jose Client Access Server Tous les clients de connectent à travers le CAS Dallas Mailbox Server 6 DB1 DB3 DB5 Extension simple à travers les sites Failover géré par/avec Exchange Mailbox Server 1 Mailbox Server 2 Mailbox Server 3 Mailbox Server 4 Mailbox Server 5 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 Failover par Base de données

25 Exchange 2010 Haute Disponibilité Mailbox Resiliency Nouvelle désignation pour la Haute disponibilité et la résilience de sites Database Availability Group Groupe de serveur MBX hébergeant une réplique d une BI (jusqu à 16) Database Mobility L agilité de dupliquer et démarrer une BI sur un autre serveur

26 Exchange 2010 HA Fondamentaux Database Availability Group Serveur Base De données Copie BI Active Manager RPC Client Access DAG

27 Les nouveautés La topologie Exchange 2010 est dans la continuité de Exchange 2007 Avec le RPC Client Access, toutes les connexions clientes se font à travers le CAS Réduction du rôle Mailbox et optimisation pour la performance Nouvelle architecture de Haute Disponibilité Résilience des messages au niveau de la couche Transport Impact sur le Stockage

28 Résilience du Transport Shadow... Exchange 2007: Base de données Transport est stateful Perte de service implique perte de messages Exchange 2010: la redondance shadow Fournis la redondance des messages durant tout leur transit Suppression des dépendances de fonctionnement des serveurs Transport Suppression de la nécessité de RAID, donc réduction des IOPS en écriture de 50%

29 Résilience du Transport Son fonctionnement... 1 Hub 1. Hub (shadow) délivre le msg à Edge1 (primaire) Détection du support de la résilience à travers le verbe XSHADOW verb Hub déplace le msg dans la file d attente shadow et estampille Edge1 comme «Propriétaire Primaire» Edge1 2 MTA Distant Edge2 2. Edge1 (primaire) reçoit le msg (devient Propriétaire Primaire ) Edge1 délivre le msg au serveur relais suivant Edge1 met à jour son statut indiquant que le message a bien été remis au MTA distant

30 Résilience du Transport Son fonctionnement... 1 Edge1 2 3 Hub MTA Distant 4 Edge2 3. Réussi: Hub (shadow) requête Edge1 (primaire) pour statut d expiration Hub exécute la commande XQDISCARD (prochaine session SMTP), Edge1 vérifie sa table de statut et acquitte la liste des MSG considérés comme remis Hub détruit les msg dans la file d attente Shadow 4. Echec: Hub (shadow) requête Edge1 (primaire) statut d abandon et réémission Hub ouvre une session SMTP, via la commande XQDISCARD (heartbeat) si le Hub ne peut contacter le Edge1 avant le Timeout, le message est remis dans la file d attente Shadow Réémission du msg en direction du Edge2 (Voir étape #1)

31 Les nouveautés La topologie Exchange 2010 est dans la continuité de Exchange 2007 Avec le RPC Client Access, toutes les connexions clientes se font à travers le CAS Réduction du rôle Mailbox et optimisation pour la performance Nouvelle architecture de Haute Disponibilité Résilience des messages au niveau de la couche Transport Impact sur le Stockage

32 Random vs... Sequential Disk IO Random IO Disk head has to move to process subsequent IO Head movement = High IO latency Seek Latency limits IOPS Disk Head Sequential IO Disk head does not move to process subsequent IO Stationary Head = Low IO latency Disk RPM speed limits IOPS 7.2K SATA Disk (20ms Latency) Random = 50 IOPS Sequential = +300 IOPS! IOPS = Input/Outputs(IO s) per second

33 Exchange 2010 Stockage Réduction IO IO Séquentiel SATA/Tier 2 Optimisation Disque Boîtes aux Lettres Taille importante, Rapide et peu cher Flexibilité Stockage RAID less Storage (JBOD)

34 IOPS Réductions: modification Store Schema Store Schema = moyen utilisé par la Store pour organiser les données dans la Base de Données E2010: Un seul mot Elimination des nombreux, aléatoires, petites tailles, IOs Disques au profit quelques, séquentiels, tailles importantes, IOs Disques Bénéfices Rapide /Efficace.. OWA/Outlook Online Mode création de la vue utilisateur à la première utilisation Opération Calendrier Performance Recherche Outlook Cached Mode/Exchange Active Sync Gestion Serveur OST sync = IO séquentiel EAS sync = IO séquentiel Déplacement Boite Aux Lettres Indexation Contenu

35 IOPS Réduction: modification ESE Optimisation pour un nouveau Store Schema Allocation d espace contigue dans la base de données Maintient d espace contiguë dans la Base de données en permanence Utilisation optimisée de l espace (Database compression)) Augmentation Taille IO Sizes Taille page DB page size de 8KB à 32KB Augmentation performance du Cache 100MB Checkpoint Depth (HA configurations only) DB Cache Compression DB Cache Priority

36 Réduction IOPS: E2007 vs. E2010 DB IOPS Comparison E2007 E % Reduction! DB Read IO/Sec DB Write IO/Sec DB IO/Sec 3000 Mailboxes, 3MB DB Cache/user, Loadgen Outlook 2007 Online Very Heavy Profile, 250MB Mailbox Size, E2010 Beta

37 Exchange IOPS Tendance DB IOPS/Mailbox % Reduction! Exchange 2003 Exchange 2007 Exchange Exchange 2003 Exchange 2007 Exchange 2010

38 E2010 Flexibilité Stockage SAN DAS (SAS) DAS (SATA) JBOD (SATA) HA = Shared Storage Clustering +1.0 IOPS/Mailbox K 146GB FC Disks RAID10 for DB & Logs Dedicated Spindles Multi-path (HBA s, FC Switches, SAN array controllers) Backup = Streaming off active Fast Recovery = Hardware VSS (Snapshots/Clones) HA = CCR.33 IOPS/Mailbox GB 10K SAS Disks RAID5 for DB RAID10 for Logs SAS Array Controller (/w BBU) Backup = VSS Snapshot Fast Recovery = CCR HA = DAG (2+ DB copies).11 IOPS/Mailbox 3.5 2TB 7.2K SATA/SAS Disks RAID10 for DB & Logs SAS Array Controller (/w BBU) Backup = VSS Snapshot/Optional Fast Recovery = Database Failover HA = DAG (3+ DB copies).11 IOPS/Mailbox 3.5 2TB 7.2K SATA/SAS Disks 1 DB = 1 Disk SAS Array Controller (/w BBU) Backup = VSS Snapshot/Optional Fast Recovery = Database Failover More options to reduce storage cost

39 2008 Microsoft Corporation. All rights reserved. Microsoft, Windows, Windows Vista and other product names are or may be registered trademarks and/or trademarks in the U.S. and/or other countries. The information herein is for informational purposes only and represents the current view of Microsoft Corporation as of the date of this presentation. Because Microsoft must respond to changing market conditions, it should not be interpreted to be a commitment on the part of Microsoft, and Microsoft cannot guarantee the accuracy of any information provided after the date of this presentation. MICROSOFT MAKES NO WARRANTIES, EXPRESS, IMPLIED OR STATUTORY, AS TO THE INFORMATION IN THIS PRESENTATION.