Ottimizzazione del data center virtuale con i pool di percorsi dati

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1 White paper Ottimizzazione del data center virtuale con i pool di percorsi dati EMC PowerPath/VE di Bob Laliberte Febbraio 2011 Il presente white paper di ESG è stato commissionato da EMC ed è distribuito su licenza di ESG.

2 Sommario White paper: Ottimizzazione del data center virtuale con i pool di percorsi dati 2 Espansione della virtualizzazione dell'infrastruttura... 3 La virtualizzazione ha i suoi ostacoli... 4 Generazione di pool di percorsi dati con EMC PowerPath/VE... 6 L'importanza del multipathing nei data center dinamici... 8 Una verità più ampia... 9 Tutti i marchi utilizzati appartengono ai rispettivi proprietari. Le informazioni contenute nella presente pubblicazione provengono da fonti che Enterprise Strategy Group (ESG) considera affidabili, ma che non garantisce. Essa può contenere opinioni espresse da ESG, soggette a possibili cambiamenti nel tempo. Pubblicazione protetta dal copyright di The Enterprise Strategy Group, Inc. La riproduzione o la distribuzione integrale o parziale della pubblicazione, in formato cartaceo, elettronico o altro, rivolta a persone non autorizzate e senza l'espresso consenso di The Enterprise Strategy Group, Inc., costituisce violazione della legge sul copyright vigente negli Stati Uniti ed è passibile di azione legale per il risarcimento dei danni e, se applicabile, di azione penale. Per ulteriori domande, contattare ESG Client Relations al numero (001)

3 White paper: Ottimizzazione del data center virtuale con i pool di percorsi dati 3 Espansione della virtualizzazione dell'infrastruttura Budget sempre più limitati e risorse dei data center sottoutilizzate stanno spingendo molte organizzazioni ad implementare le tecnologie di virtualizzazione per ottenere maggiore efficienza. In effetti, secondo quanto rilevato dal sondaggio di ESG 2011 IT Spending Intentions Survey, l'incremento della virtualizzazione dei server rimane prioritario per le medie imprese e le organizzazioni di grandi dimensioni, così come lo era nel Nel dettaglio, agli intervistati è stato chiesto quali iniziative di business avrebbero avuto maggiore impatto sulle decisioni dell'azienda di investire in soluzioni IT in un periodo compreso tra i 12 e i 18 mesi successivi. Come mostrato in figura 1, la riduzione dei costi e il miglioramento dei processi aziendali rimangono le due iniziative più citate. Questo è coerente con la cosiddetta rivoluzione della virtualizzazione dei server, il cui scopo è ridurre sia le spese di capitale che operative (CAPEX e OPEX). La virtualizzazione dei server richiede un numero inferiore di risorse fisiche, meno manutenzione e anche i costi delle licenze sono in genere più bassi. Consente inoltre di migliorare i processi aziendali: ad esempio favorisce provisioning più rapido, maggiore availability delle applicazioni, nonché backup e ripristino migliori. Figura 1. Iniziative di business con maggiore impatto sulle decisioni di investire in soluzioni IT Fonte: Enterprise Strategy Group, È importante notare che il divario delle priorità tra la riduzione dei costi e il miglioramento dei processi aziendali è in diminuzione. L'importanza attribuita dagli intervistati alla riduzione dei costi è scesa dal 54% al 42% dal 2009, mentre l'importanza associata al miglioramento dei processi aziendali è aumentata dal 31% al 33%. Questo indica un maggiore interesse delle aziende nei confronti di miglioramenti quali virtualizzazione e automazione, che aumentano l'efficienza. 1 Fonte: report di ricerca ESG, 2011 IT Spending Intentions Survey, gennaio 2011.

4 White paper: Ottimizzazione del data center virtuale con i pool di percorsi dati 4 Ci sono altri elementi che danno impulso alla virtualizzazione, come ad esempio i costi del software, che sono spesso inferiori utilizzando server virtuali anziché più server fisici nel cloud. Gli standard per la virtualizzazione dei server rendono più rapide le implementazioni e il supporto di più sistemi operativi su una singola piattaforma hypervisor riduce la complessità. Il risultato è che le aziende possono trarre beneficio da tempi di attività delle applicazioni più lunghi, gestione semplificata, costi di gestione ridotti e migliore preparazione per affrontare guasti irreparabili. Inoltre, da una recente ricerca di ESG sulla virtualizzazione dei server è emerso un trend interessante: più vasta è l'esperienza delle organizzazioni nella virtualizzazione dei server, maggiori sono i vantaggi ottenuti. 2 Ciò significa che le organizzazioni che hanno appena iniziato ad implementare la virtualizzazione dei server (valutata in base all'ambito dell'implementazione, alla percentuale di macchine virtuali di produzione, all'efficienza e alla diffusione dei carichi di lavoro) usufruiscono di meno vantaggi rispetto alle organizzazioni con implementazioni estese della virtualizzazione. Si tratta di buone notizie, perché tutti gli indizi suggeriscono una massiccia virtualizzazione dei server nei prossimi due anni: i soggetti intervistati da ESG hanno dichiarato di prevedere un aumento delle implementazioni di virtualizzazione dei server, il consolidamento di un numero sempre maggiore di macchine virtuali su ciascun server fisico e l'implementazione di più carichi di lavoro di produzione mission critical sulle macchine virtuali. Cosa serve per creare un data center ottimizzato per tutto questo? La maggior parte degli esperti di settore concorda nel sostenere che la risposta consiste in un approccio completo che includa server, rete e domini di storage. Molte aziende cominciano con l'utilizzare al meglio la virtualizzazione dei server per creare un pool di risorse dei server che è possibile distribuire e condividere, oltre che con l'ottimizzare lo storage creando pool di capacità, che possono anch'essi essere condivisi. Ma tali carichi di lavoro virtualizzati di solito si traducono in un maggiore consolidamento degli IO da un singolo server fisico e dai relativi percorsi dati. Per ottimizzare completamente il data center, anche i percorsi dati di rete devono essere trasformati in pool di risorse (tramite multipathing). In caso contrario, gli IO possono trasformarsi in colli di bottiglia che si collocano tra il server diventato più efficiente e gli storage pool. La virtualizzazione ha i suoi ostacoli La creazione di un data center dinamico e completamente ottimizzato non è semplice da realizzare, perché è necessario superare diverse problematiche prima di ottenere i vantaggi desiderati. Tali problematiche sono trasversali a tutti i domini e includono: Impatto della virtualizzazione sui processi e sugli strumenti di gestione. Le organizzazioni devono essere consapevoli dell'impatto derivante dalla creazione dei pool di risorse sui processi e sugli strumenti di gestione esistenti. Come illustrato in figura 2, in un recente survey sulla virtualizzazione dei server, la gran parte dei partecipanti ha dichiarato di avere assistito ad un impatto da moderato a significativo su gestione dei server, storage management e network management, mentre meno del 10% ha risposto che la virtualizzazione ha avuto un impatto minimo o nullo. Con la progressiva maturazione degli ambienti di virtualizzazione dei server, le organizzazioni virtualizzeranno sempre più carichi di lavoro di produzione mission critical, richiederanno ulteriore integrazione e strumenti di gestione maggiormente interfunzionali, con riconoscimento della virtualizzazione. Percorsi di IO che diventano colli di bottiglia con l'incremento dei rapporti di consolidamento. In ambienti virtuali dinamici, sarà sempre più importante per l'it ottenere il massimo dai percorsi dati. Con l'aumentare dei rapporti di consolidamento delle macchine virtuali sui singoli server, di cui sono responsabili le organizzazioni, gli IO possono trasformarsi in colli di bottiglia. Tra le complicazioni vi sono l'invio nel percorso dati di un numero di IO superiore a quello gestibile, il monitoraggio e il tuning manuali e costanti, poiché l'it cerca di ottimizzare gli IO a mano a mano che scalano le macchine virtuali, e l'incapacità di visualizzare gli IO end to end. Infine, i problemi correlati agli IO hanno impatto sulle prestazioni e sull'availability delle applicazioni, per cui già esiste poca tolleranza. Ce ne sarà ancora meno con il progredire della virtualizzazione dei carichi di lavoro di produzione. È doveroso segnalare che gli utenti della virtualizzazione si aspettano un aumento vertiginoso dei rapporti di consolidamento delle macchine virtuali sui server fisici nei prossimi due anni. Mentre tre quarti delle organizzazioni 2 Fonte: report di ricerca ESG, The Evolution of Server Virtualization, novembre Tutti i riferimenti alle ricerche sono tratti da questo report se non indicato diversamente.

5 White paper: Ottimizzazione del data center virtuale con i pool di percorsi dati 5 hanno raggiunto rapporti di consolidamento di almeno 5:1, quasi un terzo pensa che tra due anni questo rapporto sarà di 25:1. A causa di tale iper consolidamento degli ambienti virtuali, si verificano alcuni problemi. Le applicazioni ad intensa attività di IO possono provocare interruzioni e diventa estremamente difficile eseguire il mapping manuale dell'ambiente per garantire tempi di risposta sufficienti degli IO. Figura 2. L'impatto della tecnologia di virtualizzazione sui processi e sugli strumenti di gestione Fonte: Enterprise Strategy Group, Mantenimento dei livelli di availability e delle prestazioni in ambienti dinamici. Anche estendere al massimo i tempi di attività delle applicazioni per soddisfare sia la gestione che gli utenti può diventare problematica negli ambienti dinamici altamente virtualizzati. I processi manuali sono inefficienti e non bastano a bilanciare velocemente i carichi di IO. In ambienti dinamici con elementi mobili è difficile vedere dove è necessaria l'attività di IO e come arrivarci; funzionalità quali VMware vmotion, High Availability, Dynamic Resource Scheduler e VAAI (vstorage APIs for Array Integration) contribuiscono a complicare il Performance Management degli IO. Si tratta di un problema non indifferente per gli utenti, come si evince dal terzo posto occupato dai problemi delle prestazioni nell'elenco dei fattori che impediscono alle organizzazioni un utilizzo più pervasivo della tecnologia di virtualizzazione. Se l'it intende fornire i livelli di prestazioni richiesti dal business, le implementazioni di scarsa qualità non decolleranno mai. Analogamente, l'it deve essere in grado di garantire un failover dei percorsi di IO senza interruzioni durante l'upgrade degli array, gli errori imprevisti dei percorsi e le interruzioni delle attività non pianificate o i guasti irreparabili. A causa dell'aumentata densità delle macchine virtuali, dei carichi di lavoro misti e del supporto delle applicazioni di produzione attesi, prestazioni e availability saranno sempre più richieste e sempre più difficili da garantire. Riduzione del costo per la creazione di un ambiente dinamico altamente virtualizzato. ESG ha rilevato che i "prezzi e le licenze dei vendor per le tecnologie virtuali" fanno parte dei principali fattori che fanno desistere le organizzazioni da un impiego più pervasivo della virtualizzazione. Per le aziende con più ambienti hypervisor, la messa a punto di standard relativi al multipathing in reti SAN condivise rappresenta un problema. Senza standard, l'implementazione e la gestione diventano complesse e inaffidabili. Inoltre, dover gestire l'ambiente fisico con un set di strumenti e l'ambiente virtuale con un altro set di strumenti implica costi ulteriori, sforzi maggiori e causa inefficienze. Gli strumenti standardizzati che consentono la gestione di entrambi gli ambienti in una sola soluzione sono quindi decisamente preziosi.

6 White paper: Ottimizzazione del data center virtuale con i pool di percorsi dati 6 Risoluzione dei problemi dei percorsi dati nei pool delle risorse virtualizzate. La configurazione della gestione dei percorsi è un altro aspetto chiave da considerare: è complesso e costoso configurare manualmente i percorsi con macchine virtuali che variano continuamente, aumentano di numero e vengono modificate. La correzione degli errori dei percorsi e delle configurazioni eseguite approssimativamente richiede l'interruzione delle operazioni, oltre che tempo e sforzi al personale. In parte il problema è dovuto alla difficoltà, in un ambiente dinamico multilivello, di poter contare su un'adeguata visibilità per individuare le cause degli errori, la cui risoluzione rapida ed efficiente risulta di conseguenza ardua. Mancanza di competenze in materia di virtualizzazione, di strumenti e di visione approfondita. Secondo il personale addetto a reti, server e storage, le problematiche non riguardano solo il costo dell'infrastruttura di virtualizzazione in ogni categoria, ma anche la mancanza di conoscenze e competenze relativamente alla virtualizzazione. Inoltre, il personale che si occupa delle reti ha precisato che gli strumenti di network management esistenti sono stati creati per i dispositivi fisici, non per quelli virtuali, sottolineando la difficoltà di dimensionamento della larghezza di banda richiesta per supportare l'ambiente dei server virtuali. E anche per quanto riguarda l'impatto della virtualizzazione dei server sull'area tecnologica di cui si occupa, il personale addetto a storage e reti ha evidenziato l'aumentata esigenza di collaborazione con altri gruppi dell'infrastruttura in aggiunta all'incrementato utilizzo di storage basato su SAN e alla generazione di un maggior traffico di rete. Tutti questi dati dimostrano l'importanza della visibilità end to end per l'intero stack di virtualizzazione. Gli strumenti in grado di aumentare la visibilità e consentire all'it di vedere cosa succede dalla prospettiva di qualsiasi tipo di tecnologia renderanno più agevole il percorso verso una maggiore virtualizzazione. Come affermato in precedenza, l'estensione dell'implementazione della virtualizzazione sembra fare ottenere più benefici, di conseguenza, gli strumenti e le tecnologie che favoriscono tale espansione costituiscono evidentemente un vantaggio. Tuttavia, non tutte le soluzioni sono uguali e le organizzazioni devono tenere presente che molte delle soluzioni native "gratuite" fornite in bundle con la tecnologia di virtualizzazione spesso richiedono il tuning manuale e offrono monitoraggio ridotto, per non parlare della nuova curva di apprendimento e del supporto per i soli ambienti virtuali. Le organizzazioni dovrebbero quindi valutare soluzioni ben collaudate, che sono state adattate per il passaggio dall'ambiente fisico al mondo virtuale. Generazione di pool di percorsi dati con EMC PowerPath/VE In base alle problematiche riportate relativamente all'espansione della virtualizzazione, che tipo di soluzione multipathing serve agli utenti? Secondo i risultati della ricerca di ESG le organizzazioni cercano: Un unico set di strumenti per gestire la configurazione dei percorsi dati, il provisioning e il failover degli ambienti sia fisici che virtuali Visibilità end to end degli IO nell'ambiente virtuale Automazione del multipathing e bilanciamento del carico di IO Ripristino e failover dei percorsi senza interruzioni Prestazioni migliorate e ottimizzazione dei percorsi Costi inferiori, indipendentemente dalle dimensioni Le organizzazioni sono alla ricerca di maggiore efficienza, costi inferiori e della possibilità di sfruttare al massimo i canali di IO, nonché di crescere senza doversi preoccupare dei flussi dei dati. Maggiore è il livello di automazione e di intelligence di uno strumento, tanto più gli amministratori IT saranno sollevati da attività come il monitoraggio costante e la regolazione dell'utilizzo dei percorsi dati per garantire prestazioni e availability. La virtualizzazione sta causando uno spostamento dalle singole funzioni amministrative basate su archivi a quelle affidate a generalisti IT che provvedono alla gestione sullo stack. Strumenti completi con visibilità end to end, che forniscono automazione e intelligence, renderanno tutto questo possibile. Con PowerPath/VE gli utenti dispongono di un set di strumenti per affrontare le problematiche di gestione degli ambienti virtuali dinamici utilizzando VMware vsphere e Microsoft Hyper V. Progettato sulla base di EMC PowerPath Multipathing per ambienti fisici (gold standard), PowerPath/VE protegge anche lo storage e i server eterogenei, inclusi gli array non EMC. PowerPath ha costituito un benchmark per le soluzioni di gestione

7 White paper: Ottimizzazione del data center virtuale con i pool di percorsi dati 7 dei percorsi lungo un intero decennio. Con più di aziende che la utilizzano e un milione di server host, PowerPath è una soluzione comprovata. Forse non sarà il prodotto più brillante di EMC, ma di sicuro è uno dei più apprezzati. Come spiegato in precedenza, la virtualizzazione dei server crea un pool condiviso di risorse server e l'ottimizzazione dello storage crea pool condivisi di capacità di storage in grado di supportare le applicazioni. PowerPath/VE fornisce il multipathing dinamico richiesto per generare pool di percorsi dati nello stesso paradigma. Con PowerPath/VE le organizzazioni possono creare data center totalmente ottimizzati, basati su pool condivisi di risorse: dai server, ai percorsi dati, allo storage. PowerPath/VE aumenta il numero di initiator sempre attivi, da cui derivano più flussi di dati per host. L'IT può ignorare la complessità dell'ambiente virtuale e assegnare semplicemente tutti i dispositivi a tutti i percorsi; sarà PowerPath/VE ad ottimizzare automaticamente le prestazioni di IO. Poiché risiede nell'hypervisor (sottostante le applicazioni e i sistemi operativi guest e soprastante gli HBA e lo storage), PowerPath/VE offre il supporto eterogeneo di storage array e sistemi operativi guest. In questo modo non è necessario qualificare le macchine virtuali per i prodotti di gestione dei percorsi. PowerPath/VE funge da punto di controllo dell'infrastruttura e funziona con qualsiasi raw storage device, gestore di volumi, file system e applicazione. Rende disponibile un'interfaccia utente simile in più sistemi operativi, oltre a monitoraggio integrato mediante VMware vcenter Server e la nuova CLI remota di PowerPath. Il valore reale di PowerPath/VE è costituito dalla gestione dei percorsi intelligente nell'intera SAN condivisa. Associa funzionalità di IO multipath, bilanciamento automatico dei carichi, ripristino e failover dei percorsi e, unitamente a PowerPath, offre un unico set di strumenti che funziona negli ambienti di storage e server virtuali o fisici eterogenei: un solo strumento per tutte le funzioni. Una soluzione di gestione dei percorsi comune fornita su più sistemi operativi assicura prevedibilità e stabilità nella SAN e negli ambienti Fibre Channel, iscsi e FCoE. PowerPath/VE è stato progettato per massimizzare l'availability delle applicazioni, ottimizzare le prestazioni, automatizzare la gestione dei percorsi e ridurre al contempo la complessità. Le funzionalità e gli algoritmi brevettati di PowerPath/VE lo rendono un prodotto unico tra le soluzioni di gestione dei percorsi dati. Sono inclusi: Policy di bilanciamento del carico ottimizzate per gli array EMC Symmetrix VMAX, VNX e CLARiiON, un algoritmo proprietario che utilizza il riconoscimento della SAN e l'instradamento intelligente per adattarsi alle variazioni di carico nella SAN. PowerPath/VE verifica il modo in cui vengono utilizzati I percorsi, l'entità del carico e instrada gli IO di conseguenza. Un algoritmo proprietario di bilanciamento del carico per array non EMC. Failback (ripristino) e failover dei percorsi automatici e senza interruzioni sono una sicurezza per quanto riguarda le applicazioni mission critical. Test dei percorsi, per verificare in particolare la possibilità di errore e la capacità di restore automatico dei percorsi recuperati. L'individuazione proattiva degli errori è una funzionalità esclusiva di PowerPath, che consente di reinstradare le richieste di IO prima che si verifichi un errore. I percorsi danneggiati o su cui si sono verificati errori vengono rapidamente identificati e rimossi dal servizio, mentre i percorsi di cui è stato eseguito il restore vengono automaticamente reimmessi in funzione. Test periodici per stabilire quali percorsi dati sono attivi o inattivi. I test dei percorsi basati sul carico utilizzano al minimo i cicli della CPU, poiché i sistemi occupati con completamento corretto degli IO richiedono meno test dei percorsi. Impostazione automatica delle policy di bilanciamento del carico per l'ottimizzazione dei percorsi. Riconoscimento end to end della SAN per una maggiore visibilità. L'intelligence di PowerPath/VE fornisce un più alto livello di servizi di gestione dei percorsi. Ad esempio, nell'istradamento dei percorsi dati PowerPath/VE considera non solo il numero di IO, ma anche le dimensioni e il tipo di IO, nonché il ritardo delle code su ciascun percorso. Analogamente, per il failover, il failback o il ripristino PowerPath/VE considera il carico di lavoro corrente, la policy di bilanciamento del carico e quali percorsi sono disponibili, quindi sceglie il miglior percorso successivo dopo l'errore.

8 White paper: Ottimizzazione del data center virtuale con i pool di percorsi dati 8 L'importanza del multipathing nei data center dinamici Le funzionalità citate nella sezione precedente sono particolarmente importanti se viste in un contesto di virtualizzazione dei server estesa. ESG ha chiesto agli intervistati di vari segmenti tecnologici (server, storage, reti, applicazioni e protezione) quali sviluppi avrebbero consentito un utilizzo più ampio della virtualizzazione dei server. Un elemento ricorrente nelle risposte di questi professionisti è la necessità di una migliore visibilità endto end. È stato sottolineato il bisogno di semplificare e consolidare gli switch dei data center, di poter contare su più funzionalità degli switch virtuali, di una formazione più solida nella virtualizzazione e di una migliore integrazione tra server, storage, reti e tecnologie di virtualizzazione. La gestione dei percorsi dati automatizzata di PowerPath/VE soddisfa tutte queste esigenze. È interessante notare che una significativa percentuale di dipendenti in tutti i segmenti tecnologici ritiene necessaria una formazione supplementare per l'espansione della virtualizzazione dei server. È probabile che strumenti completi come PowerPath/VE, automatizzando le attività e ottimizzando le risorse, possano ridurre al minimo la formazione aggiuntiva richiesta. Un aspetto importante è che l'architettura di PowerPath/VE supporta implementazioni con più tenancy per il public e il private cloud. La larghezza di banda disponibile può essere segmentata in base alle applicazioni per garantire sufficienti prestazioni per ogni tenant. Le specifiche applicazioni possono essere assegnate a canali dedicati e alcune applicazioni possono utilizzare al meglio percorsi più attivi, in base alle necessità. Per questo PowerPath/VE dovrebbe risultare attraente per i service provider. Infine, PowerPath/VE è stato ampiamente testato da EMC E Lab in centinaia di scenari diversi e su più hardware e piattaforme OS, utilizzando protocolli differenti. Sono stati ottenuti buoni risultati dei test in implementazioni con utilizzo di cluster, thin provisioning, mobilità delle partizioni delle macchine virtuali, inserimento di diversi tipi di errore, upgrade senza interruzioni, avvio della SAN e molto altro ancora. Essendo uno dei prodotti EMC più testati, le prestazioni che offre in tutti questi scenari sono solide.

9 White paper: Ottimizzazione del data center virtuale con i pool di percorsi dati 9 Una verità più ampia Una soluzione di gestione dei percorsi automatizzata è essenziale per ottenere il massimo dall'investimento nel virtuale. La ricerca ESG indica chiaramente che le implementazioni di virtualizzazione dei server aumenteranno grandemente nei prossimi due anni. Proseguire con la gestione dei percorsi manuale non consente di supportare tale crescita. EMC PowerPath, incluso PowerPath/VE, fornisce un'unica soluzione di gestione dei percorsi per i server fisici e virtuali, per lo storage EMC e non EMC e per i sistemi operativi più utilizzati. 3 Gli utenti possono disporre di pool virtuali delle risorse dei percorsi da affiancare ai pool virtuali delle risorse dei server e dello storage. PowerPath/VE consente di utilizzare al meglio tutti i canali di IO per il bilanciamento del carico e il failover, fornendo prestazioni elevate prevedibili. La capacità di regolare costantemente l'utilizzo dei percorsi di IO in base alle variazioni dei carichi di IO delle macchine virtuali garantisce il mantenimento di prestazioni adeguate delle applicazioni. Si tratta di funzionalità che saranno di importanza critica nei prossimi due anni, perché la densità delle macchine virtuali aumenterà e le organizzazioni virtualizzeranno un maggior numero di carichi misti, incluse le applicazioni mission critical. Anziché impiegare il loro tempo nella gestione di IO e nel mapping della larghezza di banda per le applicazioni e le macchine virtuali, gli utenti di PowerPath/VE possono utilizzare al meglio l'automazione, l'intelligence e la visibilità end to end per poter contare su prestazioni ottimali, availability e maggiore efficienza. 3 PowerPath/VE supporta gli ambienti virtuali VMware vsphere e Microsoft Hyper V. PowerPath Multipathing supporta gli ambienti fisici Windows, Linux, AIX, Solaris e HP UX, oltre ad alcune loro varianti virtuali (per Linux, AIX e Solaris).

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