INFRASTRUCTURE EMC POUR SYSTÈMES DE BASES DE DONNÉES HAUTES PERFORMANCES MICROSOFT ET ORACLE

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1 Livre blanc INFRASTRUCTURE EMC POUR SYSTÈMES DE BASES DE DONNÉES HAUTES PERFORMANCES MICROSOFT ET ORACLE EMC Symmetrix VMAX 40K, EMC XtremSF, EMC XtremCache, Simplifiez la gestion du stockage avec FAST VP Accélérez les performances avec XtremCache Solutions EMC Présentation Ce livre blanc présente une solution de hiérarchisation automatisée du stockage dédiée à plusieurs applications stratégiques virtualisées avec VMware vsphere sur la plate-forme de stockage EMC Symmetrix VMAX 40K. Lorsqu EMC XtremCache est activé sur l hôte, les E/S de lecture sont mises en cache et déchargées du pool virtuel de stockage VMAX. Décembre 2013

2 Copyright 2013 EMC Corporation. Tous droits réservés. EMC estime que les informations figurant dans ce document sont exactes à la date de publication. Ces informations sont modifiables sans préavis. Les informations contenues dans cette publication sont fournies «en l état». EMC Corporation ne fournit aucune déclaration ou garantie d aucune sorte concernant les informations contenues dans cette publication et rejette plus spécialement toute garantie implicite de qualité commerciale ou d adéquation à une utilisation particulière. L utilisation, la copie et la diffusion de tout logiciel EMC décrit dans cette publication nécessitent une licence logicielle en cours de validité. Pour obtenir la liste actualisée des noms de produits, consultez la rubrique des marques commerciales EMC Corporation via le lien Législation, sur france.emc.com. Toutes les autres marques citées dans le présent document sont la propriété de leurs détenteurs respectifs. Référence H

3 Table des matières Résumé analytique... 6 Business case... 6 Présentation de solution... 6 Résultats principaux... 6 Introduction... 7 Objectif... 7 Portée... 7 Audience... 7 Terminologie... 7 Principaux composants technologiques... 9 Présentation... 9 EMC XtremSF et EMC XtremCache... 9 Flash Cache sur serveur pour une vitesse maximale... 9 Mise en cache à écriture immédiate sur la baie pour une protection totale... 9 Compatibilité avec toutes les applications Intégration dans vsphere Impact minimal sur les ressources système Prise en charge du clustering actif/passif XtremCache EMC Symmetrix VMAX 40K EMC Virtual Provisioning EMC FAST VP NEC Express5800/A1080a-E VMware vsphere VMware vsphere VMware vcenter Server EMC PowerPath/VE Oracle Database 11g R Oracle Automatic Storage Management Infrastructure Oracle Grid Microsoft SQL Server Clustering de basculement SQL Server Architecture et conception de la solution Présentation Architecture physique Ressources matérielles Ressources logicielles Connectivité de stockage Conception du provisionnement virtuel du stockage Configuration de FAST VP Considérations relatives à la conception du stockage

4 Profil de base de données et de charge de travail Oracle Schéma de la base de données Oracle Services de base de données Oracle Configuration des LUN Oracle Type de charge de travail Microsoft SQL Server Profil et charge de travail DSS SQL Server Configuration des LUN DSS SQL Server Profil et charge de travail OLTP SQL Server Configuration des LUN OLTP SQL Server Paramètres de SQL Server 2012 et Windows 2008 R2 pour les charges de travail DSS et OLTP Paramètres du système d exploitation et de l instance SQL Server Paramètres de la base de données Configuration de VMware vsphere Configuration de la machine virtuelle VMware Clustering SQL Server 2012 sur VMware EMC Virtual Storage Integrator Configuration d XtremCache avec VMware Procédures de test des performances Présentation Validation Charges de travail applicatives Procédure de test Scénarios de test FAST VP à trois niveaux avec et sans XtremCache Objectif Scénarios de test Résumé des résultats du test Performances de la solution FAST VP à trois niveaux FAST VP à deux niveaux avec et sans XtremCache Présentation Scénarios de test Performances de la solution OLTP FAST VP à deux niveaux Performances de la solution OLTP FAST VP et XtremCache à deux niveaux Répartition des résultats en termes de performances de la solution FAST VP à deux niveaux Impact d XtremCache sur FAST VP Présentation Comportement de FAST VP à trois niveaux avec XtremCache

5 XtremSF et XtremCache avec une charge de travail DSS Présentation Mise en cache Stockage local XtremCache avec instance de cluster de basculement SQL Server Présentation Prise en charge du clustering de basculement Microsoft (actif/passif) Validation Conclusion Résumé Conclusions Références Livres blancs Documentation produit Autre documentation

6 Résumé analytique Business case Présentation de solution À mesure que les entreprises transfèrent leurs bases de données et leurs applications vers le Cloud privé, leurs départements informatiques doivent s efforcer d améliorer l efficacité et la qualité de service. Ils doivent : étendre la technologie Flash hautes performances depuis le stockage jusqu à l hôte pour prendre en charge des charges de travail mixtes ; déplacer la charge de travail depuis la baie de stockage vers la mémoire Flash basée sur l hôte pour que la baie puisse gérer davantage d E/S pour d autres applications ; réduire les dépenses d investissement et les coûts récurrents ; maintenir des niveaux élevés et prévisibles de performances afin d offrir la qualité de service requise dans ces environnements. L infrastructure et les outils doivent impérativement simplifier les tâches de gestion du stockage et améliorer les performances en exigeant un minimum de tâches manuelles. Cette infrastructure repose sur EMC Symmetrix VMAX 40K et sur les outils de gestion associés, qui ont été développés pour répondre à de réels besoins métiers : Optimisation des performances : optimisation et hiérarchisation des applications métiers permettant aux clients d allouer les ressources de façon dynamique au sein d une seule baie. Facilité de gestion : suppression de la hiérarchisation manuelle des applications lorsque les objectifs de performances changent au fil du temps. Accélération du stockage côté hôte : accélération des performances des applications jusqu à des niveaux extrêmes et placement des données chaudes au plus près de la mémoire de serveur grâce à la consolidation offerte par EMC XtremSF et EMC XtremCache. Cette solution se base sur la plate-forme de serveurs NEC Express5800/A1080a-E. Cette cinquième génération d architecture serveur d entreprise NEC reste fidèle aux valeurs fondamentales de NEC qui consistent à développer des serveurs professionnels évolutifs offrant des fonctionnalités exceptionnelles en termes de capacité, de fiabilité, de disponibilité et de flexibilité des configurations. En associant, vous bénéficiez d une excellente solution qui répond aux besoins des entreprises en matière de virtualisation. Résultats principaux Nos tests prouvent que cette solution, basée sur le système Symmetrix VMAX avec Enginuity 5876, EMC Fully Automated Storage Tiering for Virtual Pools (FAST VP ), XtremSF et XtremCache, offre les performances suivantes : XtremSF et XtremCache améliorent les performances OLTP en déchargeant la majeure partie du trafic d E/S de lecture de la baie de stockage en faveur d autres applications. XtremSF et XtremCache peuvent très bien gérer une charge de travail OLTP avec un système de stockage centralisé SAN et peuvent améliorer les performances des applications dans le cas d une solution FAST VP à deux niveaux. En prenant en charge un cluster physique et un hyperviseur actif/passif, XtremSF et XtremCache peuvent garantir l intégrité des données, tout en accélérant les performances des applications dans un environnement haute disponibilité. 6

7 Introduction Objectif Ce livre blanc présente la conception, le test et la validation d une infrastructure VMware d entreprise basée sur la plate-forme de stockage Symmetrix VMAX 40K avec Enginuity 5876, XtremSF et XtremCache. Cette solution démontre comment XtremSF et XtremCache complètent FAST VP en offrant performances, évolutivité et fonctionnalités propres à l application dans des environnements applicatifs représentatifs, notamment Microsoft SQL Server et Oracle. Voici, plus précisément, les objectifs de cette solution : Elle prouve qu XtremSF et XtremCache peuvent être partagés entre plusieurs applications dans un environnement virtualisé VMware. Elle prouve qu XtremCache peut être consolidé en activant FAST VP sur Symmetrix VMAX. De plus, les données récemment consultées au sein des charges de travail peuvent être déchargées efficacement depuis un système de stockage centralisé SAN vers XtremSF. Elle prouve qu XtremSF et XtremCache peuvent améliorer les performances afin d offrir d excellents temps de réponse aux charges de travail à fort taux d opérations de lecture. Elle démontre qu il est possible de garantir l intégrité des données en ajoutant XtremCache à une instance SQL Server en cluster. Portée Audience Ce livre blanc passe en revue plusieurs produits EMC, ainsi que les solutions d autres fournisseurs. Il décrit plusieurs procédures opérationnelles et aspects généraux de configuration. Cependant, pour obtenir des informations détaillées sur l installation d un produit, reportez-vous à la documentation fournie avec ces produits. Ce livre blanc est destiné aux clients d EMC, à ses partenaires et à ses employés (responsables de la planification, architectes de la virtualisation et administrateurs IT), ainsi qu à toute autre personne impliquée dans l évaluation, l acquisition, la gestion, l exploitation ou la conception d une infrastructure basée sur les technologies EMC. Dans ce livre blanc, nous partons du principe que vous connaissez déjà les concepts et les activités concernant le stockage d entreprise et les technologies de virtualisation, de même que leur utilisation dans les infrastructures d informations. Terminologie Tableau 1 répertorie plusieurs termes utilisés dans ce document. Tableau 1. Terminologie Terme ASM DSS FAST VP FC FCI Définition Oracle Automatic Storage Management Decision Support System (système d aide à la décision, c est-à-dire un entrepôt décisionnel) Fully Automated Storage Tiering for Virtual Pools Fibre Channel Instance du cluster de basculement 7

8 Terme HBA HS IOPS LUN NIC OLTP prdm RAID SAN SAS SATA SCSI SLC TDev TPS VSI Définition Adaptateur HBA Remplacement à chaud E/S par seconde Unité logique Carte réseau Traitement des transactions en ligne Mappage physique de périphériques bruts Réseau redondant de disques indépendants Réseau de stockage Serial Attached SCSI Serial Advanced Technology Attachment Small Computer System Interface Single-Level Cell Périphérique thin Transactions par seconde Virtual Storage Integrator 8

9 Principaux composants technologiques Présentation Cette solution utilise les principaux composants matériels et logiciels suivants : EMC XtremSF EMC XtremCache Remarque : les occurrences de VFCache ou XtremSW Cache dans ce livre blanc font référence à XtremCache. EMC Symmetrix VMAX 40K EMC Virtual Provisioning EMC FAST VP NEC Express5800/A1080a-E VMware vsphere Oracle Database 11g R2 Enterprise Edition Microsoft SQL Server 2012 Enterprise Edition EMC XtremSF et EMC XtremCache EMC XtremSF est une carte Flash PCIe qui se déploie dans le serveur et qui améliore considérablement les performances des applications en réduisant la latence et en augmentant le débit. XtremSF peut être utilisé comme périphérique de stockage local pour accélérer les performances de lecture et d écriture. Cette carte peut également être associée au logiciel Flash Cache sur serveur EMC XtremCache afin d accélérer les performances de lecture avec protection des données. XtremCache est un logiciel intelligent de mise en cache qui s appuie sur la technologie Flash sur serveur pour réduire la latence et augmenter le débit, et ainsi améliorer considérablement les performances des applications. Plusieurs fonctionnalités XtremCache sont présentées ci-dessous. Pour plus d informations, consultez le document XtremCache Installation and Administration Guide. Flash Cache sur serveur pour une vitesse maximale Le logiciel XtremCache rapproche les données de l application grâce à la mise en cache Flash sur le serveur des données les plus fréquemment sollicitées (XtremSF ou autre). XtremCache s adapte automatiquement à la fluctuation des charges de travail en identifiant les données les plus fréquemment sollicitées pour les placer sur le cache Flash du serveur. Les données les plus «chaudes» (ou les plus actives) sont donc automatiquement placées sur la carte PCIe sur serveur en vue d un accès plus rapide. XtremCache décharge la baie de stockage du trafic de lecture et peut ainsi allouer une puissance de traitement supérieure à d autres applications. Tandis qu une application est exécutée plus rapidement grâce à XtremCache, les performances de la baie pour les autres applications sont maintenues, voire légèrement améliorées. Mise en cache à écriture immédiate sur la baie pour une protection totale XtremCache utilise un cache à écriture immédiate au niveau du stockage afin d accélérer les opérations de lecture et de protéger les données. Vous bénéficiez ainsi de capacités persistantes de haute disponibilité, d intégrité des données et de reprise après sinistre. 9

10 Compatibilité avec toutes les applications Le logiciel XtremCache est transparent pour les applications. Par conséquent, aucune réécriture, aucun nouveau test, ni aucune nouvelle certification n est nécessaire pour le déployer dans l environnement. Intégration dans vsphere L intégration du plug-in VSI dans VMware vsphere vcenter simplifie la gestion et la surveillance d XtremCache. Impact minimal sur les ressources système Dans la mesure où la majeure partie de la gestion Flash s effectue sur XtremSF, XtremCache ne requiert pas une quantité notable de mémoire ni de cycles CPU. Contrairement à d autres solutions Flash sur serveur, vous n encourez aucuns frais supplémentaires significatifs lorsqu XtremCache et XtremSF s exécutent sur le serveur. Prise en charge du clustering actif/passif XtremCache La prise en charge du clustering XtremCache assure l intégrité des données d une application en cluster actif/passif. Le cluster dans lequel XtremCache est activé accélère également les performances applicatives. EMC Symmetrix VMAX 40K L environnement de test compte un système de stockage hiérarchisé basé sur EMC Symmetrix VMAX 40K avec Enginuity Reposant sur une stratégie de stockage puissant, fiable et intelligent, cette solution englobe une architecture hautement évolutive Virtual Matrix Architecture qui permet aux baies Symmetrix VMAX d évoluer de manière économique et transparente. Symmetrix VMAX prend en charge les disques Flash, FC (Fibre Channel) et SATA sur une même baie, ainsi qu un large éventail de types RAID. EMC Enginuity Operating Environment contrôle l ensemble des composants de la baie Symmetrix VMAX. Enginuity 5876 pour système Symmetrix VMAX présente les avantages suivants : Plus d efficacité : nouvelle technologie sans interruption de service pour les migrations (actualisations des technologies) et coûts réduits avec la hiérarchisation automatisée. Plus d évolutivité : performances jusqu à deux fois plus élevées, avec la possibilité de gérer jusqu à 10 fois plus de capacité pour un même administrateur de stockage. Plus de sécurité : chiffrement intégré, gestion des clés intégrée dans RSA, accroissement de la valeur des environnements mainframe et de serveurs virtuels, améliorations en matière de réplication et nouveau modèle d octroi de licence électronique. EMC Virtual Provisioning EMC Virtual Provisioning correspond à la mise en œuvre EMC de l allocation dynamique. Cette solution est conçue pour simplifier la gestion du stockage, et améliorer l utilisation de la capacité et les performances. Virtual Provisioning sépare les périphériques de stockage physique des périphériques de stockage tels que perçus par les systèmes hôtes. Il en résulte un provisionnement sans perturbation et une utilisation plus efficace du stockage. Cette solution exploite le stockage provisionné virtuellement pour toutes les applications déployées. Pour en savoir plus sur Virtual Provisioning, consultez le guide produit EMC Solutions Enabler Symmetrix Array Controls CLI v7.4 Product Guide. 10

11 EMC FAST VP EMC FAST VP est une fonctionnalité de la solution Enginuity 5875 et des versions supérieures, qui assure une hiérarchisation automatique du stockage au niveau sub-lun. Les pools virtuels sont des thin pools Virtual Provisioning. FAST VP prend en charge le déplacement des données des sub-lun dans les environnements à allocation dynamique. Cette fonctionnalité combine les atouts de Virtual Provisioning et la hiérarchisation automatique du stockage au niveau sub-lun afin d optimiser les performances et les coûts, de simplifier la gestion du stockage et d accroître l efficacité du stockage. Le déplacement des données FAST VP entre les différents niveaux est déterminé par des mesures de performances ainsi que par des règles définies par l utilisateur. Ce déplacement s exécute automatiquement et sans perturbation. NEC Express5800/ A1080a-E VMware vsphere La solution NEC Express5800/A1080a compte de nombreuses fonctionnalités essentielles de conception qui conviennent parfaitement à la virtualisation à grande échelle des charges de travail mixtes. Consolider des infrastructures complètes de bases de données, d applications et Web sur un système NEC Express5800/A1080a unique est la méthode privilégiée pour répondre aux besoins informatiques croissants. En effet, vous bénéficiez d une mémoire maximale de 2 To, de huit sockets CPU (160 threads) et de 14 slots PCI Express 2.0. Dans cette solution, les serveurs d applications Microsoft SQL Server et Oracle sont entièrement virtualisés par VMware vsphere 5. Cette section présente l infrastructure de virtualisation qui utilise les composants et les options suivants : VMware vsphere VMware vcenter Server EMC PowerPath /VE for VMware vsphere Version 5.7 VMware vsphere 5 VMware vsphere 5 est une plate-forme de virtualisation puissante, évolutive et complète. Ses services d infrastructure transforment le matériel informatique en plate-forme informatique partagée hautes performances, tandis que ses services d applications aident les départements informatiques à offrir des niveaux de disponibilité, de sécurité et d évolutivité plus élevés. VMware vcenter Server VMware vcenter est une plate-forme de gestion centralisée pour les environnements vsphere. Elle offre contrôle et visibilité sur chaque niveau de l infrastructure virtuelle. EMC PowerPath/VE EMC PowerPath/VE for VMware vsphere offre des fonctions de multipathing PowerPath qui permettent d optimiser les environnements virtuels VMware vsphere. PowerPath/VE est installé sur l hôte VMware ESXi comme un module de noyau, et fonctionne comme un plug-in de multipathing (MPP) qui fournit aux hôtes VMware ESXi des fonctions avancées de gestion des chemins. 11

12 Oracle Database 11g R2 Oracle Database 11g Release 2 Enterprise Edition offre performances, évolutivité, sécurité et fiabilité pour une variété de serveurs uniques ou en cluster exécutant Windows, Linux ou UNIX, ainsi que des fonctions complètes pour les applications de traitement des transactions, décisionnelles et de gestion de contenu. Oracle Automatic Storage Management Oracle Automatic Storage Management (ASM) est un gestionnaire de volume et un système de fichiers pour les bases de données Oracle. ASM est une solution de gestion du stockage recommandée par Oracle qui offre un système alternatif aux gestionnaires de volumes, aux systèmes de fichiers et aux périphériques bruts traditionnels. ASM utilise des groupes de disques pour stocker des fichiers de données. Un groupe de disques ASM est un ensemble de disques géré comme une entité unique. Au sein d un groupe de disques, ASM fournit une interface de système de fichiers pour les fichiers de bases de données Oracle. Le contenu des fichiers stockés dans un groupe de disques est distribué uniformément, ou agrégé par bandes, pour éliminer les points sensibles et offrir des performances homogènes sur tous les disques. Les performances sont comparables à celles des périphériques bruts. Infrastructure Oracle Grid Dans le cadre de cette solution, l infrastructure Oracle Grid est installée avec l option de serveur autonome. L infrastructure Oracle Grid pour serveur autonome permet au système de prendre en charge une base de données Oracle, y compris la gestion des volumes, le système de fichiers et des fonctionnalités de redémarrage automatique. Si vous envisagez d utiliser Oracle Restart ou Oracle ASM, vous devez installer l infrastructure Oracle Grid avant d installer et de créer la base de données. L infrastructure Oracle Grid pour serveur autonome réunit Oracle Restart et Oracle ASM dans un ensemble unique de binaires installé dans l infrastructure Oracle Grid. Microsoft SQL Server 2012 Microsoft SQL Server 2012 est le système de gestion et d analyse des bases de données de Microsoft pour les solutions d e-commerce, de branche d activité et d entrepôt décisionnel. Grâce à une plate-forme de données moderne dotée de SQL Server 2012, les utilisateurs bénéficient de fonctionnalités intégrées stratégiques et d une capacité d analyse exceptionnelle avec des outils d analytique familiers et des solutions Big Data adaptées aux besoins des entreprises. Clustering de basculement SQL Server Dans le cadre du clustering de basculement SQL Server, le système d exploitation et SQL Server travaillent ensemble pour assurer la disponibilité en cas de défaillance d une application, d une panne matérielle ou d une erreur du système d exploitation. Le clustering de basculement garantit la redondance matérielle grâce à une configuration dans laquelle les ressources partagées vitales sont automatiquement transférées depuis un ordinateur défectueux vers un serveur configuré à l identique. Le clustering de basculement SQL Server en mode actif/passif ne peut être utilisé que pour une seule instance d un jeu de bases de données. 12

13 Architecture et conception de la solution Présentation Architecture physique Les solutions EMC sont des architectures validées conçues pour refléter des déploiements réels. Cette section décrit les principaux composants, les ressources et l architecture globale de cette solution et de son environnement. Figure 1 présente l architecture physique de cette solution. Figure 1. Schéma de l architecture physique Cette solution est basée sur une baie EMC Symmetrix VMAX 40K exécutant Enginuity La baie compte des disques Flash, FC et SATA. FAST VP surveille et ajuste constamment les performances en déplaçant des données entre les niveaux de stockage en fonction des modèles d accès et des politiques FAST prédéfinies. 13

14 Nous avons provisionné Microsoft SQL Server 2012 (deux charges de travail OLTP et un système d aide à la décision DSS (Decision Support System)) et Oracle 11g R2 (OLTP). Nous avons également intégré le clustering de basculement Microsoft dans l environnement virtualisé pour valider la consolidation d XtremCache et de Microsoft Cluster Service (MSCS). Ces applications ont été exécutées dans des machines virtuelles d un environnement de clusters VMware vsphere 5 dans un système de stockage EMC VMAX 40K. Les outils de génération de charge ont utilisé ces applications simultanément pour valider l infrastructure et la fonction d accélération d XtremCache. Le clustering de basculement SQL Server a été testé pour vérifier l intégration d XtremCache et de la fonction de clustering de basculement de Windows Server. Les effets de l application de la politique FAST sont détaillés dans Procédures de test des performances. Ressources matérielles Tableau 2 répertorie le matériel utilisé dans cette solution. Tableau 2. Ressources matérielles Équipement Quantité Configuration EMC Symmetrix VMAX 40K Enginuity moteurs, cache de 128 Go par moteur 33 disques Flash de 200 Go (dont 1 HS) 132 disques FC de 600 Go à tr/min (dont 6 HS) 70 disques SATA de 2 To à tr/min (dont 3 HS) 64 disques FC de 450 Go à tr/min (dont 2 HS) NEC Express5800/A1080a-E 2 8 sockets (10 C/2,40 GHz/cache de 30 Mo) 1 To de RAM 4 ports IP GbE 4 disques SAS de 146 Go de 2,5 pouces à tr/min 1 contrôleur RAID interne 12 slots PCIe x8/2 slots PCIe x16 2 HBA 8 Gbit/s à 2 ports (4 FC) 1 NIC GbE à 4 ports SAN 1 Commutateur réseau FC 8 Gbit/s de niveau entreprise EMC XtremSF 2 Cartes SLC PCIe 700 Go 14

15 Ressources logicielles Tableau 3 répertorie les logiciels utilisés dans cette solution. Tableau 3. Ressources logicielles Logiciels Version EMC Symmetrix VMAX Enginuity code 5876 EMC XtremCache 1.5 EMC PowerPath/VE for VMware 5.7 EMC Unisphere for VMAX 1 EMC Solutions Enabler 7.4 VMware vsphere 5 (Enterprise Plus) Oracle ASMlib Oracle Database 11g R Microsoft Windows Server 2008 R2 Microsoft SQL Server 2012 SP1 RTM Kit d outils Microsoft TPC-E Quest Benchmark Factory Red Hat Enterprise Linux Server 5.7 Swingbench 2.3 Connectivité de stockage Les charges de travail applicatives ont été séparées logiquement à l aide de vues de masquage dans la solution VMAX 40K et les adaptateurs HBA. Figure 2 illustre l utilisation du port front-end pour chaque application. Les charges de travail OLTP SQL Server et Oracle sont sur des hôtes VMware ESXi distincts, mais partagent les mêmes 8 ports front-end sur VMAX. Les charges de travail OLTP et DSS SQL Server sont sur le même hôte VMware ESXi, mais les ports front-end sur VMAX sont séparés. L objectif consiste à séparer l application en fonction de la taille des E/S. Les E/S de l application OLTP présentent généralement des tailles comprises entre et et se mesurent en IOPS. Pour l application DSS avec des tailles importantes d E/S entre et , les performances des disques sont habituellement mesurées par le débit (en mégaoctets par seconde). 15

16 Figure 2. Regroupement logique de ports par application Conception du provisionnement virtuel du stockage EMC Virtual Provisioning simplifie considérablement la conception du stockage. Nous avons créé quatre thin pools dans la baie, en fonction des types de disques disponibles. Tableau 4 présente les définitions des thin pools. Tableau 4. Configuration du thin pool Nom du thin pool Taille du disque/ technologie/ tours par min. Protection RAID Nombre de disques Taille du périphérique de données Nombre de périphériques de données Capacité du pool Utilisation de FAST VP FLASH_3RAID5 Flash de 200 Go RAID 5 (3+1) 32 68,8 Go 64 4,2 To OLTP SQL Server/ Oracle FC10K_RAID1 FC15K_RAID1 SATA_6RAID6 FC de 600 Go, tr/min FC de 450 Go, tr/min SATA de 2 To, tr/min RAID Go To OLTP SQL Server/ Oracle RAID ,2 Go ,2 To DSS RAID 6 (6+2) Go To OLTP/DSS SQL Server/ Oracle Pour cette solution, les applications OLTP Microsoft et Oracle sont liées au pool FC10K_RAID1. L application DSS Microsoft est liée au pool FC15K_RAID1, soutenu par une quantité moindre de disques. 16

17 Configuration de FAST VP Les administrateurs VMAX peuvent définir des règles hautes performances qui utilisent davantage la capacité des disques Flash pour les applications critiques, et des règles d optimisation des coûts qui utilisent davantage la capacité des disques SATA pour les applications moins critiques. La politique FAST VP idéale consiste à spécifier une allocation de 100 % pour chaque niveau inclus. L application d une telle règle garantit une flexibilité optimale à un groupe de stockage associé, puisque la totalité de la capacité de ce groupe peut être promue ou reléguée à n importe quel niveau. Cependant, les applications d entrepôt décisionnel ont tendance à déclencher des analyses intensives qui accèdent à d importants volumes de données à un moment précis. De plus, elles effectuent fréquemment des chargements en masse. Ces opérations engendrent des tailles d E/S plus importantes que les charges de travail OLTP et requièrent donc un sous-système de stockage capable de fournir le débit nécessaire. C est pourquoi le débit, ou la quantité de mégaoctets par seconde (Mo/s), est une mesure cruciale. Même si le stockage sur disque Flash peut fournir un débit de plus de 100 Mo/s, il convient généralement mieux à de faibles volumes de données chaudes de la base de données. Dans cette solution, nous avons donc utilisé une politique à deux niveaux (stockage FC et SATA) pour répondre de façon économique aux besoins des charges de travail DSS. Tableau 5 présente les politiques FAST VP utilisées pour les charges de travail Oracle, OLTP SQL Server et DSS SQL Server des applications de cette solution. Tableau 5. Politique FAST VP pour Oracle, OLTP SQL Server et DSS SQL Server Groupe de stockage Nom de la règle FAST Flash FC SATA MSSQL_OLTP MSSQL_OLTP 100 % 100 % 100 % MSSQL_DSS MSSQL_DSS 0 % 100 % 100 % Oracle Oracle 100 % 100 % 100 % Considérations relatives à la conception du stockage La conception intègre les pratiques recommandées suivantes pour les applications critiques de bases de données associées à FAST VP : Utilisez des volumes de stockage distincts pour les fichiers de données et les fichiers logs. Utilisez des groupes de fichiers distincts pour les bases de données volumineuses. Pour ASM, EMC recommande des groupes de disques ASM distincts pour DATA, REDO, FRA et TEMP. Liez tous les périphériques thin au niveau FC. Associez les périphériques de consignation et les fichiers temporaires au niveau FC. 17

18 Figure 3 présente la configuration de chaque application critique pour FAST VP. Dans cette mise en œuvre, seules les LUN de données sont gérées par FAST VP. Les LUN relatives au système d exploitation, aux fichiers temporaires et aux logs sont associées au niveau FC, ce qui les exclut des décisions FAST VP et évite leur déplacement. Remarque : la base tempdb de l instance DSS SQL Server est extraite après le déplacement de tempdb DSS vers XtremCache. Figure 3. Vue d ensemble de la configuration FAST VP pour les applications stratégiques Profil de base de données et de charge de travail Oracle Le schéma de saisie des commandes Swingbench SOE (Swingbench Order Entry) PL/SQL Server permet de fournir les charges de travail OLTP exigées par cette solution. Swingbench se compose d un générateur de charge, d un coordinateur et d une vue d ensemble du cluster. Le logiciel active une charge à générer et crée des graphiques qui représentent les transactions et les temps de réponse. Tableau 6 décrit le profil de base de données et de charge de travail Oracle de la solution. Tableau 6. Profil de base de données et de charge de travail Oracle Caractéristique du profil Taille de la base de données Version de la base de données Type de stockage Oracle System Global Area (SGA) Détails 2 To Instance unique Oracle Database 11g R2 Oracle ASM 24 Go Type de charge de travail Profil de charge de travail Mesure de la base de données Rapport de lecture/écriture de la charge de travail OLTP Charge de travail Swingbench OrderEntry (de type TPC-C) Transactions par seconde (TPS) 80/20 Sessions Swingbench

19 Schéma de la base de données Oracle Deux schémas identiques ont été utilisés pour fournir les charges de travail OLTP exigées par cette solution : les schémas SOE1 et SOE2. Une charge de travail Swingbench OrderEntry a été générée et exécutée avec le schéma SOE1. La distribution des E/S dans la base de données étant totalement uniforme et aléatoire, l asymétrie des sub-lun a donc diminué (étant donné que toute la base de données était très active). Par conséquent, le second schéma, SOE2, est resté inactif afin de simuler un environnement normal dans lequel les utilisateurs n accèdent pas fortement à certains objets. Tableau 7 répertorie les tables et les index du schéma SOE utilisé dans cette solution (SOE1). Tableau 7. Schéma SOE Nom de la table CLIENTS INVENTAIRES COMMANDES OBJETS COMMANDÉS DESCRIPTIONS DES PRODUITS INFORMATIONS PRODUIT ENTREPÔTS Index CUSTOMERS_PK (UNIQUE), CUST_ACCOUNT_MANAGER_IX, CUST_ _IX, CUST_LNAME_IX, CUST_UPPER_NAME_IX INVENTORY_PK (UNIQUE), INV_PRODUCT_IX, INV_WAREHOUSE_IX ORDER_PK (UNIQUE), ORD_CUSTOMER_IX, ORD_ORDER_DATE_IX, ORD_SALES_REP_IX, ORD_STATUS_IX ORDER_ITEMS_PK (UNIQUE), ITEM_ORDER_IX, ITEM_PRODUCT_IX PRD_DESC_PK (UNIQUE), PROD_NAME_IX PRODUCT_INFORMATION_PK (UNIQUE), PROD_SUPPLIER_IX WAREHOUSES_PK (UNIQUE) LOGON Services de base de données Oracle Les services de base de données correspondent aux points d entrée d une base de données Oracle qui permettent de gérer les charges de travail au sein du cluster. Pour cette solution, chaque schéma de test est mappé à un service de base de données correspondant, comme le montre Tableau 8. Il est ainsi possible de surveiller les E/S Oracle à mapper à chaque service et donc à chaque schéma. Tableau 8. Services de base de données Oracle Schéma Service Instance Sessions Swingbench SOE1 SOE1.oracledb.ie orafast SOE2 SOE2.oracledb.ie orafast 0 19

20 Configuration des LUN Oracle Tableau 9 répertorie la configuration des LUN pour l application Oracle. Tableau 9. Configuration des LUN Oracle Groupe de disques ASM Taille des périphériques thin Nombre de périphériques thin +DATA 64 Go SOE1 64 Go SOE2 64 Go FRA 64 Go TEMP 64 Go REDO 64 Go 1 64 Total (Go) Capacité (Go) Type de charge de travail Microsoft SQL Server Profil et charge de travail DSS SQL Server 2012 Dans l environnement de test, les deux applications suivantes ont généré différents types de charges de travail exécutées sur la plate-forme d entreprise Microsoft SQL Server 2012 : une application de type TPC-E jouant le rôle d application OLTP classique ; une application de type TPC-H jouant le rôle d application DSS classique. La charge de travail de test pour l application DSS SQL Server 2012 est basée sur une charge de travail de type TPC-H. L application de type TPC-H modélise l analyse de l environnement professionnel pour calculer des tendances, puis redéfinir des données afin d assurer des prises de décisions avisées. Une application de type TPC-H réalise des actualisations régulières par rapport à une base de données DSS dont le contenu est interrogé par divers décideurs ou au nom de ceux-ci. Tableau 10 décrit le profil de base de données et de charge de travail DSS SQL Server de la solution. Tableau 10. Profil de base de données et de charge de travail DSS SQL Server Caractéristique du profil Capacité totale de la base de données SQL Server Détails 2 To Nombre d instances SQL Server 1 Utilisateurs simultanés 2 Rapport de lecture/écriture (bases de données utilisateur) 100:0 (standard) 20

21 Configuration des LUN DSS SQL Server 2012 Tableau 11 présente l utilisation des LUN DSS Microsoft SQL Server. Tableau 11. Objectif Utilisation des LUN pour Microsoft SQL Server DSS Taille de LUN Nombre de périphériques thin Datastore de machines virtuelles DSS SQL Server Capacité (Go) Groupe de fichiers Log Log tempdb tempdb Total (Go) Profil et charge de travail OLTP SQL Server 2012 La charge de travail de test pour l application OLTP SQL Server 2012 est basée sur une charge de travail de type TPC-E. Elle est composée d un ensemble de transactions qui simulent une salle des marchés en ligne très sensible à la latence et combinant plusieurs types de requêtes. En effet, elle compte des insertions et des mises à jour pour chaque transaction. Les applications OLTP sont généralement fortement indexées pour prendre en charge la récupération à faible latence d un petit nombre de datasets qui affichent souvent de faibles volumes de données historiques. Ce type d opérations de base de données implique d importants déplacements de la tête de lecture des disques et génère des modèles classiques d analyses des E/S aléatoires. Tableau 12 décrit le profil de base de données et de charge de travail OLTP SQL Server de la solution. Tableau 12. Profil de base de données et d application OLTP SQL Server Caractéristique du profil Capacité totale de la base de données SQL Server Détails 1 To Nombre d instances SQL Server 2 Nombre de bases de données utilisateur pour chaque machine virtuelle Utilisateurs simultanés 1 (400 Go, 600 Go) Charges de travail mixtes pour simuler un environnement applicatif actif et très actif. Rapport de lecture/écriture 90:10 21

22 Configuration des LUN OLTP SQL Server 2012 Tableau 13 et le Tableau 14 présentent l utilisation des LUN pour Microsoft SQL Server. Tableau 13. Utilisation des LUN Microsoft SQL Server Instance OLTP SQL Server n 1 Objectif Taille de LUN Nombre de périphériques thin Datastore de machines virtuelles OLTP SQL Server Racine TPC-E SQL Groupe de fichiers SQL Log SQL Log de tempdb SQL Tempdb SQL Total (To) Capacité (Go) Tableau 14. Utilisation des LUN Microsoft SQL Server Instance OLTP SQL Server n 2 Objectif Taille de LUN Nombre de périphériques thin Datastore de machines virtuelles OLTP SQL Server Racine TPC-E SQL Groupe de fichiers SQL Log SQL Log de tempdb SQL Tempdb SQL Total (To) Capacité (Go) Paramètres de SQL Server 2012 et Windows 2008 R2 pour les charges de travail DSS et OLTP Paramètres du système d exploitation et de l instance SQL Server Pour tester SQL Server 2012, nous avons utilisé le système d exploitation Windows 2008 R2. Voici les paramètres choisis pour les charges de travail DSS et OLTP : La prise en charge de la mémoire avec des pages de grande taille a été activée pour l instance SQL Server par le biais du paramètre de démarrage 834. L option permettant de verrouiller les pages dans la mémoire a été utilisée pour les instances SQL Server. Toutes les données et toutes les LUN du log ont été formatées en choisissant une taille de 64 Ko pour les unités d allocation. 22

23 Paramètres de la base de données Les paramètres suivants ont été utilisés pour les bases de données utilisateur : pour les bases de données utilisateur DSS, plusieurs fichiers de données (16 fichiers de données sur 16 périphériques thin) ; pour les bases de données utilisateur OLTP, plusieurs fichiers de données (8 fichiers de données sur 8 périphériques thin) ; l option de croissance automatique a été désactivée pour les fichiers de données, qui évoluent donc tous manuellement. Les paramètres suivants ont été utilisés pour tempdb : Nous avons préalloué de l espace et nous avons ajouté un seul fichier de données par LUN. Nous nous sommes assurés que tous les fichiers ont la même taille. Nous avons affecté des fichiers log temporaires à une des LUN dédiées aux fichiers log. Nous avons activé la croissance automatique. En général, l utilisation d un incrément de croissance important convient parfaitement aux charges de travail de l entrepôt décisionnel. Une valeur équivalente à 10 % de la taille de fichier initiale constitue un point de départ raisonnable. Nous avons suivi les bonnes pratiques standard relatives à SQL Server en matière de dimensionnement de la base de données et de tempdb. Pour en savoir plus, consultez Planification des capacités de tempdb dans SQL Server Books Online. Nous avons utilisé la configuration suivante pour le log des transactions : Nous avons créé un seul fichier log des transactions par base de données sur une des LUN affectées à l espace dédié aux logs des transactions. Nous avons diffusé les logs des différentes bases de données parmi les LUN disponibles ou nous avons utilisé plusieurs logs pour la croissance des logs, selon les besoins. Nous avons activé l option de croissance automatique pour les logs. Configuration de VMware vsphere VMware vcenter Server fournit une plate-forme extensible et évolutive capable de gérer centralement les environnements vsphere. Vous bénéficiez donc d une visibilité et d un contrôle sur chaque niveau de l infrastructure virtuelle. Nous avons connecté deux hôtes VMware ESXi5 à la baie VMAX 40K. L hôte A exécute la machine virtuelle pour Oracle, de même que la machine virtuelle SQL Server en mode veille de l instance FCI. L hôte B exécute les machines virtuelles pour les charges de travail DSS et OLTP SQL Server, de même que la machine virtuelle SQL Server active de l instance FCI. Configuration de la machine virtuelle VMware Les LUN de données SQL Server en cluster utilisent des disques prdm (physical Raw Device Mapping). Outre ces disques partagés, toutes les machines virtuelles de cette configuration utilisent des disques VMDK des volumes du datastore VMFS (VMware Virtual Machine File System), notamment les LUN de démarrage ou du système d exploitation. Chaque datastore VMFS héberge un seul disque VMDK, ce qui garantit de hautes performances et aucun conflit d accès. Grâce à cette méthode, vous avez aussi la possibilité d effectuer des restaurations au niveau de l application avec EMC TimeFinder Clone et Snap sur la baie VMAX 40K. 23

24 Tableau 15 présente la mémoire et le CPU alloués à chaque machine virtuelle de l application. Tableau 15. Allocation de mémoire et de CPU aux machines virtuelles Application Nom de la machine virtuelle Nombre de CPU Oracle ORACLEDB Microsoft SQL Server DSS SQLTPCH Microsoft SQL Server OLTP SQLTPCE SQLTPCE Taille de la mémoire (Mo) Contrôleur de domaine Clustering SQL Server 2012 sur VMware Dans cette solution, une instance SQL Server en cluster a été créée sur deux hôtes VMware ESXi pour tester le fonctionnement d XtremCache. Le cluster exige du matériel et des logiciels spécifiques. Les hôtes VMware ESXi sont configurés comme suit : Une carte réseau physique dédiée à VMkernel. Le stockage partagé doit être sur un système SAN FC. Dans cette solution, les deux disques partagés proviennent de la baie VMAX 40K. RDM en mode de compatibilité physique (passe-système). Tableau 16. Utilisation de la LUN FCI (instance de cluster de basculement) Microsoft SQL Server Objectif Nombre de LUN Capacité (Go) Datastore de LUN de démarrage FCI SQL Server Datastore Microsoft Distributed Transaction Coordinator (MSDTC) Zone de stockage des bases de données utilisateur Microsoft SQL Server Total (To) 0,92 24

25 EMC Virtual Storage Integrator EMC Virtual Storage Integrator (VSI) améliore la visibilité sur Symmetrix VMAX 40K directement depuis l interface utilisateur de vcenter. Figure 4 présente les informations relatives au pool de stockage et au datastore, qui vous indiquent comment le datastore Oracle_SOE1_1 utilise le pool virtuel. Figure 4. Informations relatives au datastore et au pool de stockage consultées depuis VSI Pour cette solution, les volumes VMAX 40K hébergent les datastores VMFS et les disques prdm. Figure 4 présente le serveur VMware ESXi et le mappage du stockage Symmetrix VMAX 40K, de même que des informations sur les datastores VMFS et sur les LUN. La fonctionnalité VSI Storage Viewer identifie les données relatives aux datastores VMFS, telles que les volumes de stockage VMAX hébergeant le datastore, les chemins d accès au stockage physique, les informations sur l utilisation du pool et les statistiques concernant les performances du datastore. Figure 5 présente la vue des LUN depuis VSI. Cet affichage permet aux administrateurs d identifier l ID des périphériques Symmetrix pour les LUN et les datastores, si les libellés définis par l utilisateur sont définis sur les LUN VMAX. Les administrateurs peuvent exporter ces listes au format CSV pour pouvoir les manipuler avec des scripts VMware PowerCLI afin de provisionner rapidement les datastores sur les hôtes VMware ESXi. Figure 5. Affichage des LUN dans EMC Virtual Storage Integrator 25

26 Configuration d XtremCache avec VMware Dans un environnement VMware, la carte XtremCache réside sur le serveur VMware ESXi, tandis que le logiciel XtremCache est installé sur chaque machine virtuelle accélérée par XtremCache. Le plug-in VSI XtremCache, qui se trouve sur le client vcenter, gère XtremCache. XtremCache peut accélérer les performances des LUN RDM ou VMFS d un environnement VMware. L installation d XtremCache est répartie sur différents composants du système vsphere. Figure 6 illustre l emplacement de ces composants installés. Le logiciel XtremCache est installé sur les machines invitées et le plug-in VSI XtremCache est installé sur un client vsphere. Figure 6. XtremCache dans un environnement VMware Plusieurs machines virtuelles sur le même serveur VMware ESXi peuvent partager les avantages en termes de performances d une seule carte XtremSF. Comme vous pouvez le voir dans la Figure 7, le périphérique Flash (VMFS) est récupéré dans des disques virtuels et présenté aux machines virtuelles. Consultez le document XtremCache Installation Guide for VMware 1.5 pour connaître la configuration détaillée d XtremCache pour VMware. Figure 7. XtremCache dans un environnement VMware 26

27 XtremCache est intégré dans les plug-ins VSI afin de simplifier la gestion et la surveillance d XtremCache. Figure 8 présente la manière dont VSI est utilisé pour gérer XtremCache dans un environnement VMware. Figure 8. Gestion d XtremCache par VSI Nous avons surveillé et observé le nombre d E/S déchargées par la carte XtremSF, comme illustré dans la Figure 9. Figure 9. Surveillance d XtremSF par VSI 27

28 Procédures de test des performances Présentation Cette section décrit la manière dont nous avons testé les applications dans l environnement de la solution. Chaque test est présenté plus en détail ultérieurement. Remarques Les résultats du benchmark dépendent fortement de la charge de travail, des exigences spécifiques de l application, ainsi que de la conception et de la mise en œuvre du système. Les performances relatives du système peuvent donc varier en fonction de ces facteurs. Par conséquent, cette charge de travail ne doit pas remplacer le benchmark d applications spécifiques d un client lors de l analyse de la planification critique de la capacité ou de décisions portant sur l évaluation d un produit. L environnement a été rigoureusement contrôlé. Les résultats obtenus avec des environnements d exploitation différents peuvent considérablement varier. EMC Corporation ne garantit pas aux utilisateurs d atteindre des performances similaires à celles indiquées ici. Validation Pour valider l environnement, nous avons déployé toutes les applications et nous y avons intégré des données de test. Chaque application (Oracle, SQL Server OLTP et SQL Server DSS) a été déployée sur le site de production, et les charges de travail ont été lancées pour chaque application exécutée simultanément sur la baie de stockage VMAX 40K. Nous avons utilisé le module Unisphere Performance Analyzer sur la baie VMAX pour surveiller et collecter les données relatives aux performances du stockage, de même que des outils de contrôle des performances des applications. Charges de travail applicatives Pour chaque application, nous avons eu recours à des outils de génération de charge pour simuler les interactions des utilisateurs dans le monde réel. Les informations détaillées sont les suivantes : Nous avons utilisé un kit d outils Microsoft TPC-E sur les machines virtuelles clientes afin de générer des charges de type TPC-E simultanément pour les bases de données OLTP SQL Server. Nous avons ainsi émulé des charges de travail actives et très actives. Le modèle d E/S de l application OLTP SQL Server correspond généralement à des lectures/écritures de 8 Ko, avec un rapport de lecture/écriture de 90:10, respectivement. Nous avons utilisé Quest Benchmark Factory pour générer une charge de type TPC-H pour la base de données DSS SQL Server. Le modèle d E/S de l application DSS est généralement de 64 Ko, avec un rapport de lecture de 100 % sur les LUN de données. Nous avons généré une charge de travail Swingbench OrderEntry de type TPC-C Swingbench avec utilisateurs et nous l avons exécutée dans la base de données Oracle. Le modèle d E/S Oracle compte des lectures et des écritures de 8 Ko, avec un rapport de lecture/écriture de 80:20, respectivement. 28

29 Procédure de test La procédure de test suivante a été appliquée : 1. Test de référence Les metrics de performances de base ont été mesurés lorsque les charges de travail applicatives (Oracle, SQL Server OLTP et SQL Server DSS) étaient exécutées simultanément et stabilisées sous trois heures. Nous avons évalué les performances de chaque application pour vérifier qu elle respectait les indicateurs clés de performance (KPI) prédéfinis et que toutes les charges de travail coexistaient sans affecter les autres. 2. Activation d XtremCache Après la stabilisation des charges de travail applicatives, nous avons activé XtremCache sur la charge de travail OLTP et nous avons mesuré l accélération des performances et le déchargement de cette charge depuis le stockage FAST VP à trois niveaux vers XtremSF. Nous avons activé une carte sur chaque machine virtuelle Oracle et OLTP SQL Server. De plus, nous avons configuré autant d espace que possible pour les trois charges de travail conformément à la demande. L activation d XtremCache sur une charge de travail DSS a été vérifiée sous forme de mémoire cache et sous forme de zone de stockage des disques locaux pour tempdb. XtremCache exige un espace minimum de 25 Go. Les deux cartes XtremSF de 700 Go (651 Go d espace utile) ont été divisées selon la capacité et allouées aux quatre machines virtuelles sur les deux serveurs VMware ESXi. Les détails de l allocation sont indiqués dans le Tableau 17. Tableau 17. Allocation d XtremSF sur les machines virtuelles Allocation d XtremSF par application/machine virtuelle VMware ESXi 01 (unité d allocation : Go) Oracle OLTP 600 s.o. DSS SQL Server s.o. 200 SQL Server OLTP 01 s.o. 200 SQL Server OLTP 02 s.o. 200 Total VMware ESXi 02 (unité d allocation : Go) Scénarios de test Les tests de performances reposent sur les scénarios suivants : FAST VP à trois niveaux avec et sans XtremCache ; FAST VP à deux niveaux avec et sans XtremCache ; impact d XtremCache sur FAST VP ; XtremCache avec charge de travail DSS ; XtremCache avec instance de cluster de basculement SQL Server. 29

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