Livre blanc PERFORMANCES EXCEPTIONNELLES ET EFFICACITÉ EMC POUR MICROSOFT SQL SERVER Optimisation du très haut débit pour les charges applicatives OLTP SQL Server Virtualisation et consolidation des instances de base de données Création de plusieurs copies de snapshot sans incidence sur les performances Réduction de l encombrement requis pour stocker plusieurs copies de base de données Solutions EMC Résumé Ce livre blanc décrit les avantages opérationnels qu offrent les bases de données virtualisées Microsoft SQL Server 2012 et 2014 lorsqu elles sont déployées sur une baie 100 % Flash EMC XtremIO et comment cette solution améliore les fonctionnalités des environnements dépendants de SQL Server. Juin 2014
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Tableau des matières Résumé analytique... 6 Business Case... 6 Présentation de solution... 6 Principaux résultats... 7 Introduction... 8 Objectif... 8 Périmètre... 8 Audience... 8 Terminologie... 8 Présentation de la technologie... 9 Présentation... 9 EMC XtremIO... 9 Principaux avantages... 9 Réduction des données à la volée... 10 Snapshots inscriptibles... 12 XtremIO Management Server... 13 VMware vsphere... 13 Microsoft SQL Server... 14 Microsoft SQL Server 2012... 14 Microsoft SQL Server 2014... 15 Architecture de la solution... 17 Présentation... 17 Schéma de l architecture... 17 Ressources matérielles... 18 Ressources logicielles... 18 Couche de stockage : EMC XtremIO... 20 Présentation... 20 Conception du stockage... 20 Considérations relatives à la conception du stockage des bases de données... 20 Détails de la conception du stockage... 22 Conception de base de données Microsoft SQL Server... 24 Présentation... 24 Conception du stockage des bases de données OLTP... 24 Profil de base de données OLTP... 24 Conception de base de données OLTP... 24 3
Couche réseau... 26 Présentation... 26 Bonnes pratiques en matière de mise en réseau SAN... 26 Bonnes pratiques en matière de réseau IP... 26 Bonnes pratiques relatives au réseau VMware vsphere... 26 Couche des serveurs physiques et de la virtualisation... 28 Présentation... 28 Ressources de traitement et de stockage... 28 Virtualisation du réseau... 29 Considérations relatives à la conception... 30 Présentation... 30 Bonnes pratiques relatives à la configuration de XtremIO... 30 Configuration des switches Fibre Channel... 30 Configuration du serveur... 30 Configuration du multipathing natif vsphere... 32 Test et validation des performances... 34 Présentation... 34 Remarques sur les résultats... 34 Objectifs du test... 34 Scénarios de test... 35 Test des performances des charges applicatives OLTP... 35 Méthodologie de test... 35 Procédure de test... 35 Résultats du test... 36 Performances du système XtremIO... 37 Comparatif entre les performances de SQL Server 2012 et SQL Server 2014... 37 Test des performances d un système doté des fonctionnalités de snapshot XtremIO... 39 Méthodologie de test... 40 Procédure de test... 40 Résultats du test... 41 Analyse de la réduction des données XtremIO... 44 Réduction économique des données... 44 Taux de déduplication... 44 Conclusion... 46 Résumé... 46 Conclusions... 46 4
Références... 47 Documentation EMC... 47 Livres blancs... 47 Documentation produit... 47 EMC XtremIO... 47 Documentation VMware... 47 Documentation relative à Microsoft SQL Server... 47 5
Résumé analytique Business Case Dans les environnements métiers actuels, de plus en plus exigeants, les entreprises sont incitées à optimiser leurs processus et à améliorer la fourniture de services. Les exigences sont également plus élevées en matière de performances de l infrastructure informatique et de disponibilité des données, lesquelles sont générées par les éléments suivants : Les charges applicatives à taux élevés de transactions Les applications sensibles aux délais et les contrats de niveau de service de plus en plus nombreux Les applications clé en main et tierces hautement sensibles à la réactivité des E/S La réplication des bases de données applicatives, utilisée par les processus métiers sous-jacents à des fins de business intelligence, de reporting, de test et de développement Besoin d architectures haute disponibilité Dans la plupart des environnements, les entreprises doivent créer des copies des données de production avec un impact minimal sur système. Elles doivent également réaffecter ces copies en toute sécurité afin que leurs équipes commerciales puissent utiliser ces données. En général, elles doivent attendre des heures, voire des jours, pour pouvoir accéder aux copies des données de production. Ce délai réduit leur efficacité pour les tâches de BI, de test et de développement (test/dév.), d intégrité des données, de validation et d audit. Lorsque les entreprises tentent d améliorer la disponibilité des données, des problèmes surviennent si la solution technologique est incapable de répondre aux attentes. En voici quelques exemples : Configuration complexe des environnements SQL Server de production, de test/dév. et d analytique Capacités limitées en matière de conservation de plusieurs copies des bases de données à des fins de lecture et d écriture, sans incidence sur les performances de production ou sans engendrer des coûts considérables pour les environnements hautes performances dupliqués Surutilisation du personnel responsable des opérations et augmentation des coûts associés aux outils tiers en raison de la lourdeur des méthodes de sauvegarde et de restauration Les entreprises qui s appuient sur Microsoft SQL Server doivent envisager de nouvelles approches pour relever des défis permanents sur le plan des performances opérationnelles et de la gestion de la capacité. Actuellement, elles doivent envisager les systèmes qui offrent des niveaux de performances supérieurs tout en réduisant les coûts opérationnels et la complexité. Présentation de solution Ensemble, Microsoft et EMC fournissent les composants critiques indispensables pour fournir des solutions de disponibilité hautes performances et de niveau entreprise pour les environnements SQL Server. Avec EMC XtremIO, EMC vous fournit une solution de stockage conçue pour optimiser les performances des bases de données OLTP (traitement transactionnel en ligne) pour SQL Server. Elle veille également à ce que vous puissiez accroître l efficacité des autres ressources système telles que le CPU et la mémoire. 6
Provisionner le stockage de façon à optimiser les performances de la base de données est traditionnellement un processus long et complexe qui nécessite des connaissances approfondies de la base de données elle-même et pas seulement des systèmes de stockage. La baie 100 % Flash XtremIO s adapte à des conditions fluctuantes comme les pics de traitement de transactions et les requêtes complexes. Elle prend en charge les environnements de test et de développement avec des copies actualisées des bases de données de production. Grâce à ses fonctionnalités de snapshots résidant sur une baie XtremIO, cette solution offre une technologie de restauration quasi-instantanée qui réduit les interruptions de service dès qu un problème de base de données (perte de données, corruption logique, etc.) se produit. De plus, elle accélère, facilite et permet d accéder aux données à moindre coût, ce qui optimise les activités de business intelligence et d analytique. Les baies 100 % Flash XtremIO répondent aux défis du stockage de base de données grâce aux fonctions suivantes : Création d un volume en quelques clics seulement et possibilité d y placer l ensemble de la structure de la base de données. Aucune étape de planification, de provisionnement ou de réglage n est requise. Emploi automatique de toutes les ressources du système de stockage (disques SSD et contrôleurs) en permanence. Évolutivité scale-out du système XtremIO et hausse des performances si vos besoins dépassent la capacité d un seul module X-Brick XtremIO. Simplification grâce à l utilisation des snapshots XtremIO pour gérer plusieurs instances et copies des bases de données. Principaux résultats La solution montre que la baie de stockage 100 % Flash EMC XtremIO offre les avantages suivants : Configuration simple et rapide avec peu ou pas de réglage du stockage. Fonctionnement tout aussi transparent dans les environnements SQL Server virtualisés que dans les environnements physiques, avec une simplicité de gestion et de surveillance. Prise en charge des charges applicatives transactionnelles SQL Server 2012 et SQL Server 2014 les plus exigeantes, avec un débit qui peut aisément dépasser 200 000 E/S par seconde pour une configuration à deux modules X-Brick et des latences inférieures au millième de seconde. Réduction de l encombrement du stockage à l aide des fonctions XtremIO de réduction des données à la volée et de snapshot, comme l illustre cette configuration dont l efficacité générale est de 16:1. Copies de données hautes performances et en quasi temps réel grâce à la technologie de snapshot XtremIO, sans surcoût et tout en offrant une restauration quasi instantanée des données de production, même lorsque leur volume se compte en To. 7
Introduction Objectif Périmètre Audience Terminologie Ce livre blanc décrit une solution haute disponibilité et évolutive lorsque Microsoft SQL Server est déployé dans un environnement vsphere virtualisé avec le stockage XtremIO. Il démontre également que les snapshots XtremIO, accessibles en lecture/écriture, fournissent des environnements de reporting ou de développement très efficaces, sans incidence sur les performances des serveurs de production consolidés. Les conclusions de ce livre blanc sont les suivantes : La solution améliore et augmente les performances de SQL Server 2012 et 2014 en offrant de nouvelles fonctions et en simplifiant la configuration de l environnement. Accessibles en lecture/écriture, les snapshots XtremIO permettent de créer instantanément plusieurs copies de base de données, avec une incidence minime sur les performances des bases de données de production Ce livre blanc s adresse aux administrateurs BD Microsoft SQL Server, aux administrateurs VMware, aux administrateurs de stockage, aux architectes informatiques et aux responsables techniques chargés de la conception, de la création et de la gestion de l infrastructure, des datacenters et des bases de données Microsoft SQL Server. Le présent livre blanc utilise la terminologie suivante. Tableau 1. Terminologie Terme Synchronisation des données OLTP Permutation circulaire VMDK Définition Processus de réplication des modifications d une base de données primaire sur une base de données secondaire. En général, les applications OLTP (Online Transaction Processing) incluent le traitement des transactions de récupération et de saisie de données. La permutation circulaire s appuie sur une stratégie de sélection automatique des chemins pour utiliser successivement tous les chemins disponibles, ce qui permet de répartir la charge entre tous les chemins configurés. La permutation circulaire peut constituer l une des méthodes les plus performantes et efficaces de sélection des chemins. Le prochain chemin d E/S disponible dans la liste est sélectionné sans aucun facteur de détermination. Si vous avez, par exemple, six E/S dans la file d attente du stockage, les chemins allant de 1 à 6 seront utilisés successivement, dans l ordre. Un fichier de données de machine virtuelle pour VMware. 8
Présentation de la technologie Présentation Ce livre blanc utilise les composants technologiques clés suivants : EMC XtremIO VMware vsphere Microsoft SQL Server EMC XtremIO La baie de stockage EMC XtremIO est un système 100 % Flash qui repose sur une architecture scale-out. Il se compose de modules appelés X-Bricks, qui peuvent être mis en cluster afin d accroître les performances et la capacité de la baie en fonction des besoins. Cette solution utilise deux modules X-Brick mis en cluster sous la forme d un seul système de stockage logique. Principaux avantages XtremIO s appuie sur la technologie Flash pour offrir des avantages sur les aspects suivants : Performances : quels que soient le taux d occupation du système et l utilisation de la capacité de stockage, la latence et le débit restent prévisibles et constants. Au sein de la baie, la latence d une demande d E/S est généralement nettement inférieure à une milliseconde (ms). La Figure 1 montre un exemple de tableau de bord XtremIO utilisé pour surveiller les performances. Figure 1. Tableau de bord de l application XtremIO Storage Management Évolutivité : basé sur une architecture scale-out, le module X-Brick unique est un membre du système de stockage XtremIO. Il est possible de mettre plusieurs modules X-Brick en cluster afin d augmenter les performances ou la capacité. Les performances augmentent de manière linéaire : ainsi, deux modules X-Brick fournissent deux fois plus d E/S par seconde que la configuration avec un seul X-Brick et quatre modules X-Brick quatre fois plus, tandis que la latence reste faible et constante à mesure que s étend le système. Avec l architecture scale-out des baies XtremIO, vous pouvez atteindre n importe quel niveau de performance ou de capacité, comme l illustre la Figure 2. 9
Figure 2. Unités d évolution X-Brick Réduction des données : le moteur XtremIO de base met en œuvre La réduction des données à la volée basée sur le contenu. XtremIO effectue une réduction (déduplication) automatique des données dès leur entrée dans le système. Cette technique permet de réduire la quantité de données écrites sur les médias Flash, ce qui allonge leur durée de vie et réduit les coûts. L allocation dynamique des volumes n entraîne ni perte de performances, ni surprovisionnement de capacité, ni fragmentation. Protection des données : XtremIO s appuie sur un algorithme de protection des données exclusif et optimisé pour Flash, dénommé XDP (XtremIO Data Protection). Cet algorithme protège efficacement les données tout en offrant des performances supérieures à tous les algorithmes RAID existants. L optimisation de l algorithme XDP permet de réduire le nombre d écritures sur les médias Flash à des fins de protection des données. Fonctions : XtremIO prend en charge les snapshots hautes performances avec optimisation de l espace utilisé, la réduction des données à la volée, l allocation dynamique, l intégration complète de vsphere VAAI et la prise en charge des protocoles Fibre Channel (FC) et iscsi. Simplicité : il est inutile de choisir le type RAID, de créer un groupe RAID, ou de décider d activer ou non l allocation dynamique ou la déduplication. Ces fonctionnalités sont déjà intégrées dans le système. Avec XtremIO, le provisionnement du stockage est aussi simple que de choisir la taille de la LUN que vous souhaitez créer. Réduction des données à la volée La réduction des données à la volée XtremIO offre de nombreux avantages, notamment : Réduction des données économique qui améliore les performances et la fiabilité Scale-out simple À la volée, globale et activée en permanence 10
Amélioration des performances de la baie Extension de la durée de vie des médias Flash Déduplication, réduction des données et scale-out La déduplication intégrée est l un des principaux facteurs de différenciation de XtremIO. Optimisée à 100 % pour les disques Flash (SSD), elle est activée en permanence et ne nécessite ni configuration, ni administration, ni réglage. Si les performances qu offre la technologie Flash sont hautement souhaitables, le coût peut s avérer prohibitif. Avec la technologie XtremIO de réduction des données en temps réel, vous pouvez maintenir une capacité logique qui dépasse souvent largement la capacité Flash physique du système. À quantité de données égale, le coût réel de XtremIO peut être inférieur à celui d une baie traditionnelle, ce qui en fait une solution très attractive par rapport aux autres solutions de stockage Flash. Grâce à la réduction des données, les capacités du système XtremIO peuvent s étendre au-delà de son stockage physique. La capacité logique réelle d un seul module X-Brick peut être nettement supérieure à sa capacité Flash nominale dans les environnements qui contiennent de nombreuses informations en double. À la volée, globale et activée en permanence La réduction des données a toujours été utilisée pour les charges applicatives secondaires, telles que la sauvegarde et l archivage, du fait de son impact négatif sur les performances. En revanche, la technologie XtremIO de réduction des données n entraîne aucune dégradation des performances et accélère la réduction des données. La réduction des données concerne tous les volumes logiques de la baie et tous les X-Bricks d un cluster. Les taux de réduction des données se voient considérablement améliorés puisque le processus n est pas limité à un seul volume. La réduction des données XtremIO est activée en permanence et ne nécessite aucun travail d administration. Extension de la durée de vie des médias Flash La réduction des données XtremIO allonge la durée de vie des médias Flash. Les écritures sont limitées grâce à la réduction des données en cours de transfert, ce qui étend la durée de vie des médias Flash. Les cycles d écriture Flash sont réservés aux données uniques. Amélioration des performances de la baie Avec le stockage XtremIO, plus la réduction des données est importante, plus la baie est rapide. La réduction des données à la volée XtremIO réduit les données en temps réel dans le chemin de données et ne nécessite aucune opération de post-traitement, ce qui améliore les performances, la cohérence et la prévisibilité tout en ajoutant moins d E/S aux disques Flash. 11
Snapshots inscriptibles Avec XtremIO, les snapshots inscriptibles devancent la protection des données en matière de gains de productivité, en offrant les avantages suivants : Création d autant de copies inscriptibles des volumes de production que nécessaire, avec un encombrement de stockage réduit Consolidation des environnements de test/dév., de l entreposage des données, des copies de business intelligence et des charges applicatives applicatives Gestion du cycle de vie des bases de données agiles Les snapshots XtremIO sont équivalents aux volumes de production en matière de performances, de propriété et de fonctionnalités, ce qui signifie que l on peut assimiler un snapshot XtremIO à un volume de production. La Figure 3 montre le fonctionnement de XtremIO dans un environnement qui exige un volume important de données de test/dév. et d assurance qualité à partir d un snapshot inscriptible. Figure 3. Snapshots XtremIO Les snapshots XtremIO fournissent aux utilisateurs non seulement une image de type clone qui peut servir de banc d essai, mais également une réduction des coûts de création et de conservation d un grand nombre de ces images. Cela permet à de nombreuses applications d utiliser les données de production pour le développement, en fonction des besoins et rend ces données disponibles à des fins d assurance qualité ou de business intelligence. 12
Avantages des snapshots : Inscriptibles par nature et non uniquement accessibles en lecture seule Intégrés aux métadonnées Les métadonnées sont seulement nécessaires pour les écritures uniques à l échelle globale. Contrairement aux autres implémentations de snapshots, des copies de toutes les métadonnées ne sont pas nécessaires. Peuvent être utilisés en tant que volumes de production actifs sans qu il soit nécessaire de créer un snapshot inscriptible ou d instanciation pour l accès en lecture/écriture Optimisation de l espace et des métadonnées Chaque snapshot n a pas besoin de la structure de toutes les métadonnées Des métadonnées communes sont partagées entre la production et le snapshot L espace est réservé aux blocs de données et métadonnées associées nouveaux et uniques Déduplication et allocation dynamique activées en permanence Consolidation abordable Optimisation des performances, de l évolutivité et des économies Création instantanée d un snapshot complet Aucune incidence sur les performances système Aucune surcharge liée aux copies de type «force brute» Aucune saturation des métadonnées Réduction des pénalités de suppression pour les données et les métadonnées Flexibilité Création et conservation d autant de snapshots que nécessaire Création de snapshots à n importe quel niveau Création de n importe quelle topologie d arborescence des snapshots en fonction des besoins Suppression des snapshots ou de leur volume parent en fonction des besoins XtremIO Management Server XtremIO Management Server (XMS) est un serveur Linux autonome et dédié qui permet de contrôler le fonctionnement du système XtremIO. XMS peut être un serveur physique ou virtuel. Si elle est déconnectée du serveur XMS, la baie continue de fonctionner, mais ne peut être ni configurée ni surveillée. VMware vsphere VMware vsphere est une plate-forme de virtualisation complète et robuste. Elle permet de virtualiser les applications critiques à l aide de pools de ressources dynamiques, pour une flexibilité et une fiabilité sans précédent. VMware vsphere transforme les ressources physiques d un ordinateur en virtualisant le CPU, la RAM, le disque dur et le contrôleur réseau. Cette transformation crée des machines virtuelles entièrement fonctionnelles qui exécutent des systèmes d exploitation et des applications isolés et encapsulés. 13
VMware vsphere 5.5 est le système d exploitation du datacenter virtuel VMware. Il transforme en continu l infrastructure informatique en l utilitaire le plus efficace, partagé et à la demande, avec une intégration de la disponibilité, de l évolutivité et des services de sécurité pour toutes les applications et une gestion automatisée simple et proactive. Sur le plan de l évolutivité et des performances, vsphere 5.5 apporte les améliorations suivantes, qui permettent à une machine virtuelle d utiliser plus de ressources depuis l hyperviseur : Prise en charge des fichiers de données de machine virtuelle (VMDK) de 62 To Mises à jour de MSCS (Microsoft Cluster Service) : VMware a introduit de nouvelles fonctionnalités pour prendre en charge MSCS, notamment : Clustering Microsoft Windows 2012 R2 Règle de sélection des chemins de type «permutation circulaire» pour le stockage partagé 1 Protocole iscsi pour le stockage partagé Protocole FCoE (FC over Ethernet) pour le stockage partagé en raison de l introduction de la prise en charge de la permutation circulaire Prise en charge 16 Go de bout en bout : VMware a introduit la prise en charge du protocole FC 16 Go de bout en bout. Les adaptateurs HBA et contrôleurs de la baie peuvent fonctionner à 16 Go si ce débit est pris en charge par le switch FC entre l initiateur et la cible. PDL AutoRemove : introduite dans vsphere 5.5, cette fonctionnalité supprime automatiquement le périphérique d un hôte si ce périphérique passe à l état PDL. Interopérabilité de la réplication vsphere Réplication vsphere avec conservation de snapshots réalisés à plusieurs points dans le temps vsphere Flash Read Cache XtremIO offre un stockage d entreprise efficace qui fonctionne avec l infrastructure de type Cloud VMware vsphere 5.5. Microsoft SQL Server 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. 1 vsphere 5.5 intègre un certain nombre de modifications quant au mécanisme de verrouillage SCSI qu utilise MSCS lorsque se produit un basculement sur incident des services. Cette nouvelle règle de sélection des chemins est permise par la mise en œuvre de modifications qui suppriment l importance du chemin utilisé pour placer la réservation SCSI : n importe quel chemin peut libérer la réservation. 14
AlwaysOn SQL Server AlwaysOn est la solution complète de haute disponibilité et de reprise après sinistre pour SQL Server 2012. AlwaysOn offre des fonctions améliorées pour les bases de données spécifiques et les instances complètes. Cette solution fournit la flexibilité que requiert la prise en charge de diverses configurations haute disponibilité, grâce aux fonctionnalités suivantes : Instances de cluster de basculement (FCI) AlwaysOn Groupes de disponibilité AlwaysOn (AAG) Cette solution décrit les groupes de disponibilité AlwaysOn, en mettant l accent sur la fonction de réplication au niveau des transactions. Celle-ci permet d accéder aux réplicas secondaires des bases de données de production accessibles en lecture et en temps quasi réel. Groupes de disponibilité AlwaysOn AAG est une solution de haute disponibilité et de reprise après sinistre introduite dans SQL Server 2012. Elle permet aux administrateurs d optimiser la disponibilité d une ou plusieurs bases de données utilisateur. Les instances SQL Server sont configurées de sorte qu une seule base de données primaire, ou un groupe de bases de données primaires, puisse avoir jusqu à quatre copies de bases de données secondaires résidant sur les nœuds d un cluster de basculement Windows Server (WSFC). Index Columnstore accessibles en lecture L index de Columnstore introduit dans SQL Server 2012 améliore sensiblement les performances des requêtes de type entrepôt décisionnel. Les index Columnstore SQL Server 2012 ne peuvent pas être mis à jour dynamiquement. Microsoft SQL Server 2014 La version 2014 de Microsoft SQL Server intègre plusieurs fonctions attrayantes. Nouveau moteur OLTP en mémoire En déplaçant certaines tables et procédures stockées dans la mémoire, SQL Server 2014 peut sensiblement réduire les E/S et améliorer les performances des applications OLTP. Le moteur OLTP en mémoire est conçu pour prendre en charge des taux d accès simultanés élevés et utilise un mécanisme optimiste de contrôle des accès simultanés pour éliminer les délais de verrouillage. Les tables OLTP en mémoire sont copiées dans la mémoire et rendues durables par l écriture sur disque des fichiers log des transactions. Amélioration de l intégration avec Windows Server 2012 SQL Server 2014 optimise l intégration avec Windows Server 2012 et offre les avantages suivants : Évolution jusqu à 640 processeurs logiques et 4 To de mémoire dans un environnement physique Évolution jusqu à 64 processeurs virtuels et 1 To de mémoire en cas d exécution sur une machine virtuelle 15
Prise en charge des espaces de stockage Windows 2012 R2, lesquels permettent de créer des pools de stockage hiérarchisé qui améliorent les performances Profite des améliorations qu offre SMB 3.0 (Server Message Block) pour obtenir un stockage hautes performances des bases de données sur les partages de fichiers. Avec la nouvelle fonction SMB Direct, vous pouvez utiliser la fonction RDMA (Remote Direct Memory Access) de la carte réseau pour accélérer l accès aux partages de fichiers SMB, à une vitesse quasi équivalente à celle de l accès aux ressources locales. Amélioration du gouverneur de ressources Le gouverneur de ressources de SQL Server 2014 intègre une nouvelle fonction qui permet de gérer les E/S qu utilise le stockage des applications. Le gouverneur de ressources peut limiter les E/S physiques émises pour les threads des utilisateurs dans un pool de ressources donné, pour une prévisibilité accrue des performances des applications. Cela peut servir à limiter le nombre d E/S émises à la limite de l instance SQL Server. Extension du pool de mémoires tampons L extension du pool de mémoires tampons fournit l intégration transparente des disques SSD en tant qu extension NVRAM haut débit du pool de mémoires tampons standard du moteur de base de données afin d améliorer considérablement le débit d E/S. Les nouvelles extensions du pool de mémoires tampons peuvent fournir les gains de performances les plus significatifs pour les charges applicatives OLTP à fort taux d opérations de lecture Améliorations des groupes de disponibilité AlwaysOn Dans SQL Server 2014, les groupes de disponibilité AlwaysOn ont été améliorés. Ils prennent désormais en charge des réplicas secondaires supplémentaires ainsi que l intégration avec Windows Azure. Dans SQL Server 2014, les réplicas secondaires accessibles en lecture sont disponibles pour les charges applicatives en lecture seule, même en cas d indisponibilité du réplica primaire. Mise à jour possible des index Columnstore SQL Server 2014 autorise la mise à jour des index Columnstore. Vous pouvez mettre à jour la table sous-jacente sans avoir à désactiver l index Columnstore au préalable. Un index Columnstore SQL Server 2014 doit utiliser toutes les colonnes de la table et ne peut être associé à aucun autre index. 16
Architecture de la solution Présentation Cette section décrit l architecture de la solution. Cette solution optimise le rapport coût/performances pour les environnements applicatifs Microsoft SQL Server critiques. Les bases de données SQL Server 2012 et 2014 sont déployées en tant que bases de données virtualisées sur une baie de stockage XtremIO se composant de deux modules X-Brick. Dans l environnement, il existe également des instances SQL Server de test/dév. virtualisées qui accèdent aux snapshots XtremIO de la base de données de production à des fins de test et de développement. Schéma de l architecture La Figure 4 présente l architecture logique de cette solution. Figure 4. Architecture de la solution L architecture se compose des éléments suivants : Couche de stockage : elle se compose de deux modules X-Brick dans un seul cluster XtremIO (12U, XtremIO version 2.4) avec 14,94 To de capacité physique utile. Couche de la base de données SQL Server : elle se compose de SQL Server 2012 et SQL Server 2014 en tant que serveurs de production. SQL Server 2012 comporte six bases de données et un total d environ 7 To de données. SQL Server 2014 comporte trois bases de données et 17
un total d environ 4 To de données. En cas de nécessité, les snapshots peuvent être montés sur n importe quel hôte de montage, à tout moment. Couche réseau : elle se compose de deux switches IP et de deux switches SAN de classe directeur, que nous 2 avons configurés pour produire une bande passante active de 108 Go/s. Les switches SAN sont conçus pour être déployés dans des réseaux de stockage qui prennent en charge les datacenters virtualisés et les Clouds d entreprise. Couche des serveurs physiques et de la virtualisation : elle se compose de trois serveurs qui utilisent un total de 120 cœurs de processeur Intel E7 (processeurs 2,9 GHz) et un total de 2 To de RAM. Le serveur en rack permet d adopter une approche orientée hautes performances, virtualisation et consolidation des infrastructures Microsoft SQL Server, ce qui améliore la flexibilité de déploiement sans forcer à modifier les applications. Les serveurs sont installés à l aide de vsphere 5.5 et configurés en tant que cluster VMware ESXi. Le cluster se compose de deux machines virtuelles SQL Server (SQL Server 2012 et SQL Server 2014) pour la production d entreprise. Il se compose également de trois autres instances autonomes de SQL Server (deux machines virtuelles SQL Server 2012 et une machine virtuelle SQL Server). Chaque machine virtuelle est configurée avec 16 CPU virtuels et 32 Go de RAM. Nous avons examiné les performances en exécutant des charges applicatives OLTP sur les bases de données de ces serveurs SQL. Ressources matérielles Le Tableau 2 répertorie les ressources matérielles utilisées dans cette solution. Tableau 2. Ressources matérielles Matériel Quantité Configuration Baie de stockage 1 XtremIO se compose de deux modules X-Brick Serveurs 3 20 cœurs, processeurs 2,9 GHz, 512 Go de RAM, notamment : 2 cartes réseau Ethernet 1 Gbit/s à quatre ports 2 cartes réseau Ethernet 10 Gbit/s 2 HBA FC 8 Gbit à 2 ports Switches LAN 2 10 GbE sans blocage, 32 ports Switches SAN 2 Switches FC 6 lames de classe directeur Ressources logicielles Le Tableau 3 répertorie les ressources logicielles utilisées dans cette solution. Tableau 3. Ressources logicielles Logiciels Version Remarques XtremIO 2.2.4 Stockage 100 % Flash VMware vsphere 5.5 Hypervisor hébergeant toutes les machines virtuelles 2 Dans ce livre blanc, «nous» désigne l équipe d ingénieurs EMC Solutions qui a validé la solution. 18
Logiciels Version Remarques VMware vcenter 5.5 Gestion de vsphere Microsoft Windows 2012 R2 Système d exploitation pour les serveurs de bases de données Microsoft SQL Server 2012 Édition entreprise SP1 Base de données Microsoft SQL Server 2014 Édition entreprise RTM Base de données Kit d outils Microsoft BenchCraft TPC-E 1.12.0-1026 BenchmarkTPC-E pour le benchmark et outil de charges applicatives OLTP 19
Couche de stockage : EMC XtremIO Présentation XtremIO s appuie sur sa conception scale-out multicontrôleur et son fabric RDMA pour conserver toutes les métadonnées en mémoire. Grâce à cela, les baies XtremIO sont insensibles aux modifications des charges applicatives. Peu importe la taille des LUN utilisées, s il existe des modèles d accès aléatoire ou séquentiel, ou s il existe une localité de référence ou non. Les performances sont toujours cohérentes et prévisibles. Ainsi, il n est plus nécessaire de concevoir le stockage de façon rigoureuse et fastidieuse pour optimiser les performances. Par exemple, les charges applicatives perturbatrices des bases de données tempdb peuvent coexister dans une même LUN dont les fichiers log des transactions présentent un taux d opérations d écriture élevé, tout en fournissant d excellentes performances. Grâce à l intégration de l allocation dynamique, le stockage est uniquement alloué lorsqu il est nécessaire. Cela permet aux administrateurs de bases de données de créer des LUN plus volumineuses qui seront adaptées à la croissance future ou prévue des bases de données, sans gaspillage d espace physique sur le stockage. Mieux encore, les opérations lourdes sur les métadonnées (réduction des données à la volée, allocations dynamiques et opérations internes de copie de baie, par exemple) sont entièrement exécutées en mémoire, instantanément, sans incidence sur les E/S. Conception du stockage Considérations relatives à la conception du stockage des bases de données Les performances sont le premier facteur pris en compte lors de la conception du stockage des bases de données Tier 1. Toutefois, les conceptions traditionnelles du stockage hautes performances se caractérisent par leur complexité et les coûts élevés qu elles engendrent. La conception du stockage des bases de données a généralement besoin d espace libre à tous les niveaux de la pile de stockage : des données que contiennent les bases de données à l espace alloué aux fichiers de données et aux fichiers log. Si une base de données manque d espace dans le fichier de données, l instance de base de données cesse de valider toutes les nouvelles transactions et une correction manuelle immédiate est nécessaire pour éviter que la base de données tombe en panne et que les données soient perdues. Il est crucial que la direction opérationnelle ne soit pas affectée. En cas d activation de la croissance automatique du fichier de base de données, SQL Server alloue automatiquement des segments de stockage supplémentaires sur le disque afin d éviter la saturation du fichier de base de données. Toutefois, cette opération a généralement une incidence sur les performances des bases de données. Si elle est utilisée de manière aléatoire, elle peut également provoquer la fragmentation répétée des fichiers de données sur les disques, ce qui peut dégrader encore davantage les performances. 20