NetApp Tech OnTap NetApp Logo
NetApp Tech OnTap
     
Оптимизация производительности виртуальных рабочих станций с помощью СХД all-flash от NetApp
Крис Гебхардт (Chris Gebhardt),
ведущий инженер по техническому маркетингу компании NetApp

Это вторая статья из серии материалов, посвященных вопросам развертывания систем хранения данных all-flash в неспециализированных средах, включая базы данных, виртуализацию серверов и VDI

Виртуальная инфраструктура рабочих станций (virtual desktop infrastructure, VDI) предлагает множество преимуществ. Для ИТ-отдела это возможность заменить сотни и даже тысячи физических компьютеров, установленных в разных помещениях и подразделениях организации, единой, централизованной инфраструктурой — более безопасной, удобной в обслуживании и эффективной.

Для конечного пользователя это рабочая среда с возможностью постоянного доступа независимо от времени и места — а также с любого устройства — и возобновления работы без потери результатов. Пользователь может в любой момент проверить важный файл или открыть презентацию, созданную в прошлом месяце.

Окончание поддержки Windows XP в 2014 году делает переход к инфраструктуре VDI актуальным как никогда, однако в этом случае она должна отвечать двум требованиям по сравнению с физическими компьютерами:

  • VDI должна обеспечить аналогичную производительность;
  • VDI должна стоить столько же или дешевле.

Решение этих двух задач напрямую связано с производительностью СХД. В этой статье мы поговори о том, как СХД all-flash позволяет решить проблемы производительности и стоимости, которые не позволяют вам сделать выбор в пользу инфраструктуры виртуальных рабочих станций.

Максимальная производительность виртуальных рабочих станций

Особенности рабочих нагрузок виртуальных рабочих станций

Чтобы разобраться в том, как система хранения данных влияет на производительность и стоимость виртуальных рабочих станций, сначала необходимо узнать количество операций ввода-вывода в секунду, требуемое для функционирования инфраструктуры виртуальных рабочих станций. В стабильном режиме — со множеством пользователей, использующих рабочие станции в обычной работе — операции записи могут составлять до 80% нагрузки — а это больше, чем при всех остальных видах нагрузки для СХД.

А теперь представим, что происходит с инфраструктурой VDI, когда необходимо загрузить сотни виртуальных машин. Одновременная загрузка всех этих машин приводит к резкой пиковой нагрузке (называемой boot storm), так как данные каждой пользовательской операционной системы считываются из СХД и загружаются в виртуальную машину. Аналогичное явление происходит в момент, когда множество пользователей одновременно авторизуются в своих системах (login storm). За счет эффекта мультипликации, создаваемого большим числом виртуальных рабочих станций, то же происходит и при выполнении стандартных действий, например при антивирусной проверке и обновлении. Система хранения данных должна выдерживать подобные пиковые нагрузки без повышения латентности до недопустимого уровня, который для конечного пользователя выражается в виде «заторможенности» рабочей станции и приложений.

Удовлетворение требований рабочих нагрузок виртуальных рабочих станций с помощью СХД all-flash

Оптимальная среда хранения данных для виртуальных рабочих станций должна быть рассчитана на большое число операций записи, а также выдерживать пиковые нагрузки одновременных операций чтения и записи без заметного для пользователей снижения производительности.

Если дополнить инфраструктуру VDI дисковой или гибридной СХД, то при увеличении количества пользователей до нескольких сотен в системе могут возникнуть проблемы. Расширение СХД и чрезмерное выделение ресурсов в качестве «стандартного» способа решения проблемы приводит к повышению стоимости решений VDI, особенно в случае с крупномасштабными проектами. Вот почему дисковые решения для хранения данных VDI могут стоить сотни долларов в расчете на одного пользователя.

Решить эту проблему можно с помощью СХД all-flash. Правильно подобранный all-flash массив способен выдерживать нагрузки виртуальных рабочих станций, связанные с большим количеством операций ввода-вывода, обеспечивая при этом низкую латентность, удовлетворяющую требования конечных пользователей.

Дополнительные факторы выбора СХД

При выборе массива all-flash помимо производительности следует учитывать и другие факторы. Они также будут определять общую стоимость решения VDI и его преимущества для организации.

  • Сокращение объемов данных Технологии сокращения объемов данных, такие как компрессия, дедупликация и клонирование данных в реальном времени, позволяют значительно уменьшить общий объем СХД, необходимый для конкретной группы виртуальных рабочих станций, а значит, и стоимость. Сотни или тысячи копий одних и тех же гостевых ОС приводят к высокой степени дупликации данных, а значит на этом можно сэкономить.
  • Высокая готовность, бесперебойность операций и аварийное восстановление. При наличии сотен или даже тысяч виртуальных рабочих станций, использующих одну и ту же систему хранения данных, стоит задуматься о надежности и готовности этой СХД. Как часто придется выполнять ее обслуживание или обновление? Какие существуют варианты аварийного восстановления?
  • Управление данными. Эффективность сред VDI можно значительно повысить с помощью таких функций управления данными в СХД, как создание снапшотов, клонирование и репликация. Важнейшее значение приобретает возможность тесной интеграции с инструментами управления, например, VMware® vCenter.
  • Масштабирование. Масштабируется ли решение для хранения данных или же по мере расширения инфраструктуры потребуется установка дополнительных СХД?

NetApp All-Flash FAS для рабочих нагрузок виртуальных рабочих станций

Если говорить о производительности СХД all-flash, существуют различные мнения. Специалисты NetApp® выяснили, что проще оптимизировать производительность существующей корпоративной архитектуры, чем добавлять дополнительные функции СХД корпоративного класса в новую архитектуру all-flash. Другие поставщики решений all-flash говорят о необходимости создания архитектуры all-flash с нуля, но ни один из них не может предложить ни набор функций, ни экосистему партнеров и приложений, которые могли бы сравниться с решениями Сlustered Data ONTAP® и All-Flash FAS. Как показывает практика, заказчикам нужна не разрекламированная марка, а система хранения данных, которая позволяет решать их бизнес-задачи.

На протяжении двух десятилетий компания NetApp занималась разработкой функциональных возможностей Data ONTAP, в том числе связанных с управлением и защитой данных, уменьшением их объема, а также совместимостью с приложениями и партнерской поддержкой. На наш взгляд, система All-Flash FAS под управлением Clustered Data ONTAP — это оптимальное решение для сред VDI, позволяющее в полной мере оценить все указанные преимущества.

Как показано на рис. 1, All-Flash FAS представляет собой многопротокольную, многопользовательскую среду с возможностью масштабирования с помощью гетерогенных или гомогенных СХД, а также функциями управления данными и уменьшения их объема, включая компрессию, дедупликацию, клонирование и репликацию.

Рис. 1. Совместимость All-Flash FAS и VDI в полнофункциональной и гибкой платформе корпоративного класса

Источник: NetApp, 2015 г.

Clustered Data ONTAP и флеш-технологии: идеальный тандем

Операционная система Clustered Data ONTAP от компании NetApp с файловой структурой WAFL (Write Anywhere File Layout) по определению совместима с флеш-технологией и благодаря оптимизированной архитектуре записи идеально подходит для виртуальных рабочих станций.

  • Система обрабатывает входящие записи в памяти, сохраняет их в NVRAM и мгновенно подтверждает их. Такой механизм обеспечивает минимальное время отклика для операций записи и снимает пиковую нагрузку с твердотельных накопителей.
  • Записи объединяются в памяти и переносятся оттуда длинными цепочками последовательных блоков на SSD-накопители, что максимально повышает производительность и сокращает расходы на память RAID, а также предотвращает неравномерный износ твердотельных накопителей.
  • Перезаписываемые блоки автоматически записываются в другое место; файловая структура WAFL никогда не перезаписывает существующие блоки данных и таким образом уменьшает износ носителя.

В Data ONTAP 8.3 компания NetApp усовершенствовала тракт чтения для оптимизации производительности флеш-технологии. Эти изменения позволили добиться повышения производительности чтения до 70% для существующих систем.

Помимо стандартных возможностей Data ONTAP, компания внедрила новейшие решения из платформы следующего поколения FlashRay, обеспечив дополнительную эффективность, производительность и удобство в использовании.

  • Эффективная компрессия данных в реальном времени. Наш протокол компрессии данных превосходит по показателям алгоритмы компрессии (такие например, как широко используемый LZ4), обеспечивая сокращение затрат на декомпрессию более чем на 40% и ускоряя операции чтения. Функция обнаружения несжимаемых данных (Incompressible data detection, IDD) уменьшает число циклов работы процессора, мгновенно определяя не поддающиеся компрессии данные.
  • Дедупликация нулевых блоков в реальном времени. Дедупликация нулевых блоков ускоряет выделение ресурсов виртуальных машин на 20–30%. При вводе в систему все данные хэшируются и сопоставляются друг с другом, и нулевые блоки мгновенно удаляются. Похожие данные отмечаются для более тщательной побитовой проверки, при этом дедупликация выполняется каждую минуту. Работа клиента имеет первостепенное значение, и такой подход обеспечивает стабильно низкую латентность.

Data ONTAP предлагает непревзойденные возможности развертывания и программно-определяемого управления, которыми не могут похвастаться другие решения all-flash.

  • Хранение дополнительных копий на жестких дисках или в облаке. Для аварийного восстановления требуется копия данных VDI. Система Data ONTAP позволяет сохранять дополнительные копии данных на дисковом накопителе или в облаке, обеспечивая экономию средств (см. рис. 2).
  • Экономия дискового пространства с помощью компактных клонов. Технология клонирования NetApp позволяет создавать перезаписываемые «копии» виртуальных машин VDI. Эти клоны требуют дополнительной емкости только при внесении изменений, обеспечивая экономию дискового пространства в соотношении 584:1 и значительные преимущества по сравнению с другими массивами all-flash. Например, при создании снапшота гипервизора требуется дополнительно 20% дискового пространства под метаданные. Стандартная функция клонирования NetApp позволяет обойтись в этом случае без дополнительных ресурсов и обеспечивает повышенную плотность данных (при работе с VMware View мы рекомендуем использовать клоны VAAI для постоянных виртуальных рабочих станций и клоны VCAI и NFS — для временных).
  • Размещение данных на ресурсах, выбираемых пользователем. Clustered Data ONTAP позволяет в любой момент перенести данные в СХД all-flash без прерывания работы используемых приложений. Среду виртуальных рабочих станций можно вначале развернуть на гибридной системе хранения данных, а в будущем при необходимости расширения перенести ее на СХД all-flash.

Рис. 2. All-Flash FAS позволяет реплицировать инфраструктуру VDI в гибридную или дисковую среду для экономии средств

Источник: NetApp, 2015 г.

Производительность All-Flash FAS с VDI

Компания NetApp провела подробное тестирование всей линейки продуктов All-Flash FAS8000 с нагрузкой VDI. В ходе тестирования измерялась обычная и пиковая производительность при рабочих нагрузках с 80% операций записи и 20% операций чтения. На рис. 3 представлено оптимальное распределение нагрузки между четырьмя моделями. На графике также показаны конкурентные системы. Можно увидеть, что производительность FAS8060 сопоставима с производительностью решения XtremIO, а FAS8080 EX обгоняет конкурента на 30%. Возможность превзойти конкурентов в условиях интенсивных операций записи демонстрирует преимущество оптимизированной архитектуры All-Flash FAS.

Рис. 3. Производительность All-Flash FAS на виртуальных рабочих станциях в сравнении с конкурентной системой

Источник: NetApp, 2015 г.

В нашем тестировании средний размер записываемых блоков данных составлял 12 КБ, а средний размер считываемых — 16 КБ, в то время как у конкурентов размеры блоков составляли 8 КБ. Отличающийся размер блоков — результат нашей методологии тестирования. Для тестирования производительности и масштабируемости инфраструктуры виртуальных рабочих станций мы использовали Login Virtual Session Indexer (Login VSI) — стандартный отраслевой инструмент для тестирования нагрузкой. Полную информацию о нашем тесте FAS8060 с виртуальными рабочими станциями можно получить в статье TR-4307: Решение NetApp All-Flash FAS для временных виртуальных рабочих станций с VMware Horizon View.

По результатам тестирования выяснилось, что FAS8060 обладает достаточным запасом производительности для поддержки 4000 рабочих станций (в режиме аварийного переключения контроллерной пары) и обходится в 55 долларов США за одну рабочую станцию для хранения данных. Это очень привлекательная цена системы хранения данных для виртуальных рабочих станций. Важно также отметить, что данные о производительности инфраструктуры виртуальных рабочих станций NetApp, представленные на рис. 3, относятся к двухузловым конфигурациям. Установка 4 узлов в кластере позволит вдвое повысить производительность и число используемых рабочих станций. При работе с виртуальными рабочими станциями мы рекомендуем применять модульную архитектуру, строя систему из стандартных блоков. Такой подход позволит развертывать виртуальные рабочие станции в виде отдельных групп: например, 4000 виртуальных машин за один раз. All-Flash FAS поддерживает последовательное горизонтальное масштабирование по мере добавления узлов в кластеры.

Фирма, оказывающая финансовые услуги, развертывает All-Flash FAS для виртуальных рабочих станций

Крупная страховая и инвестиционная фирма провела оценку основных игроков на рынке all-flash и выбрала All-Flash FAS для своей среды виртуальных рабочих станций Citrix. ИТ-отдел компании отдал предпочтение системе All-Flash FAS благодаря доказанной производительности и наличию встроенных возможностей управления данными Clustered Data ONTAP, включая NetApp SnapMirror для репликации данных и FlexClone® для создания клонов с низкими издержками. Сочетание этих технологий также позволяет компании выполнять бесперебойное тестирование аварийного восстановления.

Универсальные возможности для развертывания виртуальных рабочих станций

В компании NetApp понимают, что развертывание виртуальных рабочих станций может быть сложным и что система хранения данных — это лишь одно звено в цепи. Мы провели обширное исследование, чтобы подтвердить совместимость наших решений для хранения данных с самым широким спектром программного обеспечения для инфраструктуры VDI, включая VMware Horizon View, Citrix XenDesktop и Microsoft VDI. Мы полностью протестировали и определили характеристики All-Flash FAS для многих из исследованных сред. Все конфигурации VDI оценивались при нагрузке 50%, а значит, они способны обеспечить полную производительность даже в случае сбоя контроллера.

Рис. 4. Интеграция NetApp Clustered Data ONTAP с популярными гипервизорами

Источник: NetApp, 2015 г.

Подробные сведения о развертывании СХД NetApp в различных VDI-средах содержатся в разделе «Справочные материалы» в конце данного документа.

Развертывание виртуальных рабочих станций на платформе FlexPod

Процесс разработки и развертывания инфраструктуры виртуальных рабочих станций (VDI), а также управления ими, усложняется из-за большого числа задействованных компонентов решений. Эта проблема побудила компании NetApp и Cisco к сотрудничеству для создания эталонных архитектур FlexPod® для сред VDI. Решения для интегрированной инфраструктуры FlexPod от NetApp и Cisco позволяют создать инфраструктуру виртуальных рабочих станций, содержащую все необходимые аппаратные и программные компоненты для оперативного развертывания и удобного администрирования (перечень существующих эталонных архитектур FlexPod приведен в разделе «Справочные материалы»).

Медицинское учреждение выбирает All-Flash FAS для своих виртуальных рабочих станций

В сфере здравоохранения быстрый доступ к данным и высокая готовность систем определяют качество ухода за пациентами. Медицинская организация сделала выбор в пользу All-Flash FAS для всех своих приложений, включая среду виртуальных рабочих станций и систему электронных медицинских карт. Обе системы имеют чрезвычайно важное значение для клинической практики, так как они позволяют медицинскому персоналу работать как внутри системы учреждения, так и в общей сети, обеспечивая полный доступ к информации о пациентах и защиту данных в соответствии с нормативными требованиями.

Выбор оптимальной СХД для развертывания виртуальных рабочих станций

При выборе массива all-flash, соответствующего требованиям виртуальных рабочих станций, особое внимание следует уделить архитектуре. Оптимальное решение должно сочетать в себе высокую производительность по операциям записи со способностью выдерживать пиковые нагрузки в момент массовой загрузки систем и авторизации пользователей. Возможности уменьшения объема данных и гибкие возможности управления данными позволяют значительно снизить общие расходы на СХД. И наконец, такие функции, как готовность данных, горизонтальное масштабирование и бесперебойность операций, значительно влияют на эффективность рабочей среды.

Решение All-Flash FAS сочетает в себе оптимизированную архитектуру записи с проверенными функциями уменьшения объемов данных и управления данными, что позволяет создать идеальную среду для виртуальных рабочих станций. Благодаря полной поддержке популярных гипервизоров и доступных конфигураций FlexPod, разработанных для повышения эффективности инфраструктуры VDI, решение All-Flash FAS прекрасно подходит для решения задач среды рабочих станций.

Справочные материалы

О Крисе Гебхардте

Крис Гебхардт (Chris Gebhardt) работает в сфере ИТ на протяжении 17 лет, 11 из которых — в компании NetApp. Как ведущий инженер по техническому маркетингу компании NetApp, Крис руководит направлением вычислительных решений VMware для конечных пользователей в группе Partners, Solutions & Enablement Group. Он является автором целого ряда технических отчетов об инфраструктуре виртуальных рабочих станций, среди которых «Решение NetApp All-Flash FAS для временных виртуальных рабочих станций с VMware Horizon» (TR-4307), «Решение NetApp All-Flash FAS для постоянных рабочих станций с VMware Horizon» (TR-4335) и «Руководство по решениям NetApp и VMware View» (TR-4181). Крис имеет сертификаты VMware-Certified Professional и VMware vExpert.

Tech OnTap
Подписаться
Tech OnTap — это ежемесячные обзоры новейших информационных технологий, советы и практические рекомендации, знакомство с инструментарием, неформальные интервью с разработчиками, демонстрационные ролики, рецензии и многое другое.

Посетите Tech OnTap в сообществе NetApp, чтобы подписаться на рассылку.

Май 2015 г.

Будьте в курсе

Полноценное ускорение графики для виртуальных рабочих станций

Платформа FlexPod Datacenter с решениями Citrix XenDesktop и NVIDIA GRID сочетает в себе расширенные возможности Citrix XenDesktop HDX 3D Pro с технологией NVIDIA GRID GPU, обеспечивающие полноценное ускорение графики. Это позволяет использовать ее в качестве замены физических рабочих станций при работе с приложениями с большим объемом графических операций в таких отраслях, как добыча нефти и газа, производство и проектирование, СМИ и развлечения, здравоохранение и прочих сферах.

Подкаст: Запуск VMware vSphere 6 с Дунканом Эппингом

Дункан Эппинг (Duncan Epping) с ведущими Ником Хоуэллом (Nick Howell), Гленном Сайзмором (Glenn Sizemore) и Питом Флеча (Pete Flecha) обсуждают все, что необходимо знать о платформе vSphere 6, в том числе ее взаимодействие с решениями NetApp.

Подробнее

NetApp All-Flash FAS и VMware Horizon View 6 с томами VVOL

Сведения о VMware Horizon View 6, а также о полной поддержке томов VVOL в решениях NetApp, содержатся в статье по ссылке. На странице datacenterdude.com регулярно публикуются статьи и обсуждаются темы, связанные с решениями NetApp, а также размещаются актуальные новости и недавние статьи блога.

 
TRUSTe
Связаться с нами   |   Как купить   |   Обратная связь   |   Карьера в NetApp  |   Подписка   |   Политика конфиденциальности   |   © 2015 NetApp