EMC VSPEX COM EMC XTREMSF E EMC XTREMCACHE

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GUIA DE PROJETO

EMC VSPEX COM EMC XTREMSF E

EMC XTREMCACHE

EMC VSPEX

Resumo

Este guia de projeto descreve como usar o EMC®_{XtremSF™ e o EMC XtremCache™} em um ambiente virtualizado com EMC VSPEX™ Proven Infrastructure para VMware vSphere ou Microsoft Hyper-V. Este guia de projeto também ilustra como configurar o XtremSF, alocar os recursos do XtremCache seguindo as práticas recomendadas para obter o máximo de eficácia e usar todos os benefícios oferecidos pelo XtremCache. Dezembro de 2013

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Publicado em dezembro de 2013.

A EMC atesta que as informações apresentadas neste documento são precisas e estão de acordo com suas práticas comerciais na data de publicação. As

informações estão sujeitas a alterações sem prévio aviso.

As informações nesta publicação são fornecidas no estado em que se encontram. A EMC Corporation não garante nem representa qualquer tipo de informação contida nesta publicação e especificamente se isenta das garantias implícitas de

comercialização ou uso a um propósito específico. O uso, a cópia e a distribuição de qualquer software da EMC descrito nesta publicação exige uma licença de software. EMC 2_{, EMC e o logotipo da EMC são marcas registradas ou comerciais da EMC} Corporation nos Estados Unidos e em outros países. Todas as outras marcas comerciais aqui utilizadas pertencem a seus respectivos proprietários.

Para obter uma lista mais atualizada de produtos da EMC, consulte EMC Corporation Trademarks no site brazil.emc.com.

Guia de Projeto do

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Índice

Capítulo 1

Introdução

9

Finalidade ... 10 Valor comercial ... 10 Escopo ... 10 Público-alvo ... 11 Terminologia ... 11

Capítulo 2

Antes de Começar

13

Visão geral do fluxo de trabalho de implementação ... 14

Leitura essencial ... 14

Visões gerais da solução VSPEX ... 14

Guias de Implementação VSPEX ... 14

VSPEX Proven Infrastructure ... 15

Capítulo 3

Visão Geral da Solução

17

Introdução ... 18

Infraestrutura comprovada do EMC VSPEX ... 18

EMC XtremCache: o Business Case ... 19

XtremSF e XtremCache ... 20

XtremSF ... 20

XtremCache ... 20

Benefícios de negócios do XtremSF e do XtremCache ... 21

XtremSF ... 21

XtremCache ... 21

Recursos do XtremCache ... 22

Gerenciamento do XtremCache ... 27

Integração com VNX ... 30

Suporte a Oracle RAC ... 30

Recurso exclusivamente de software ... 31

Suporte do AIX ... 31

Arquitetura da solução ... 32

Como o XtremCache funciona ... 32

XtremCache em um ambiente virtualizado ... 35

Capítulo 4

Práticas Recomendadas e Considerações de

Projeto da Solução

39

VISÃO GERAL ... 40

(4)

Requisitos ... 40

Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache ... 41

Ambientes VSPEX que podem se beneficiar do XtremCache ... 44

Seleção de uma placa do XtremSF ... 46

Práticas recomendadas de projeto ... 46

MLC versus SLC ... 46

Considerações de projeto de virtualização ... 47

Recomendações sobre tamanho ... 47

Recomendações de desempenho ... 48

Considerações de posicionamento do XtremCache ... 48

Flexibilidade ... 48

Práticas recomendadas de projeto ... 49

Considerações sobre VMware ... 50

Considerações sobre Hyper-V ... 52

Capítulo 5

Solução XtremCache para Aplicativos

55

VISÃO GERAL ... 56

Arquitetura da implementação do XtremCache em VMware ... 56

Arquitetura de implementação do XtremCache em Hyper-V ... 58

XtremCache para banco de dados SQL Server OLTP ... 59

Benefícios do XtremCache em um ambiente SQL Server OLTP ... 59

Práticas recomendadas ... 60

Projeto e implementação de caso de uso ... 60

Configuração do XtremCache no ambiente VMware ... 62

Resultados do teste ... 62

XtremCache para Exchange Server ... 64

Benefícios do XtremCache em um ambiente Exchange ... 64

XtremCache para SharePoint ... 74

Benefícios do XtremCache em um ambiente SharePoint ... 75

XtremCache para Banco de Dados Oracle OLTP ... 79

Benefícios do XtremCache em um ambiente Oracle ... 79

(5)

XtremCache para nuvem privada ... 82

Benefícios do XtremCache em um ambiente de nuvem privada ... 83

Capítulo 6

Referências

89

Documentação da EMC ... 90

Outra documentação ... 91

Links ... 91

Apêndice A

Informações sobre pedidos

93

Pedido o XtremSF e do XtremCache ... 94

(6)

Figuras

Figura 1. Infraestrutura comprovada do VSPEX ... 18

Figura 2. Intervalo de I/O entre o processador e os subsistemas de armazenamento ... 19

Figura 3. Migração em tempo real do VMware ... 23

Figura 4. Desduplicação de dados do XtremCache ... 24

Figura 5. Visão geral da arquitetura de desduplicação de dados do XtremCache ... 25

Figura 6. Modo split-card usado para configuração do SQL Server ... 27

Figura 7. Centro de gerenciamento do XtremCache ... 29

Figura 8. Implementação do XtremCache em um ambiente Oracle RAC ... 31

Figura 9. Exemplo de Read Hit com o XtremCache ... 32

Figura 10. Exemplo de Read Miss com XtremCache ... 33

Figura 11. Exemplo de gravação com o XtremCache ... 34

Figura 12. Implementação do XtremCache em um ambiente VMware ... 35

Figura 13. XtremCache em ambientes VMware ... 36

Figura 14. XtremCache em ambientes Hyper-V ... 37

Figura 15. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache: coleta de dados de desempenho ... 41

Figura 16. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache: distribuição de tamanho de I/O ... 42

Figura 17. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache: previsão da taxa de acesso ao cache ... 43

Figura 18. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache: previsão de latência de disco... 44

Figura 19. Casos de uso do XtremCache ... 45

Figura 20. Comparação entre o armazenamento de dados em célula SLC e MLC flash ... 46

Figura 21. Tela de configuração do dispositivo de cache ... 50

Figura 22. Configuração do XtremCache com o plug-in do EMC VSI ... 51

Figura 23. Implementação do XtremCache em um ambiente VMware para VSPEX ... 51

Figura 24. Implementação do XtremCache em um ambiente Hyper-V para VSPEX ... 53

Figura 25. Arquitetura da VSPEX Proven Infrastructure para implementação do XtremCache em VMware ... 57

Figura 26. Arquitetura da VSPEX Proven Infrastructure para implementação do XtremCache em Hyper-V ... 58

Figura 27. Projeto de arquitetura para o XtremCache ativado no ambiente virtual SQL Server ... 61

Figura 28. Implementação do SQL Server AlwaysOn XtremCache ... 62

Figura 29. Impulsionamento do desempenho após a ativação do XtremCache ... 63

(7)

Figura 31. Implementação do XtremCache para Exchange

2010 no vSphere ... 68

Figura 32. Ativação da desduplicação de dados no dispositivo XtremCache ... 69

Figura 33. Desempenho do Exchange 2010 com o XtremCache e carga de trabalho do LoadGen ... 72

Figura 34. Estatísticas do XtremCache com desduplicação de dados ... 72

Figura 35. Utilização da CPU do Exchange Server com a desduplicação de dados do XtremCache ... 73

Figura 36. Latências do disco do Exchange Server com a desduplicação de dados do XtremCache ... 74

Figura 37. Desempenho das LUNs do banco de dados Exchange com a desduplicação de dados do XtremCache ... 74

Figura 38. Projeto de arquitetura para o XtremCache ativado no ambiente SharePoint ... 76

Figura 39. Implementação do XtremCache para SharePoint 2010 no vSphere ... 77

Figura 40. Diminuição da latência do banco de dados de conteúdo após a ativação do XtremCache ... 78

Figura 41. Aprimoramento do desempenho da localização completa após a ativação do XtremCache ... 78

Figura 42. Projeto de arquitetura para o XtremCache ativado no ambiente Oracle 11g R2. ... 80

Figura 43. Implementação do XtremCache para Oracle 11g R2 no vSphere .... 81

Figura 44. Aperfeiçoamento do TPM no OLTP ... 82

Figura 45. Projeto de arquitetura para o ambiente de nuvem privada habilitado para o XtremCache com vários aplicativos ... 85

Figura 46. Estatísticas de desduplicação do SQL Server OLTP ... 87

Tabelas

Tabela 1. Terminologia ... 11

Tabela 2. Processo de implementação: sobreposição do XtremSF e do XtremCache na VSPEX Proven Infrastructure ... 14

Tabela 3. Características de desempenho de placas XtremSF selecionadas ... 20

Tabela 4. Grupo de placas do dispositivo XtremSF para pool de cache em ambiente ESXi ... 26

Tabela 5. Utilitários de gerenciamento do XtremCache ... 27

Tabela 6. Utilitários de gerenciamento do XtremCache ... 29

Tabela 7. Comparação entre SLC e MLC flash ... 47

Tabela 8. Cache recomendado para cada aplicativo ... 48

Tabela 9. Dados de desempenho com carga OLTP ... 64

Tabela 10. Implementação do XtremCache em um ambiente de nuvem privada ... 86

(8)

(9)

Capítulo 1

Introdução

Este capítulo apresenta os seguintes tópicos:

Finalidade ... 10

Valor comercial ... 10

Escopo ... 10

Público-alvo ... 11

(10)

Finalidade

As EMC®_{VSPEX™ Proven Infrastructures são otimizadas para a virtualização de} aplicativos essenciais aos negócios. A VSPEX oferece aos parceiros a capacidade de planejar e projetar os ativos virtuais a fim de dar suporte a aplicativos, como Microsoft SQL Server, Microsoft SharePoint, Microsoft Exchange e Oracle Database, em uma nuvem privada VSPEX.

A solução EMC VSPEX com EMC XtremSF™ e EMC XtremCache™ oferece aos parceiros uma solução de armazenamento em cache baseada em servidor que reduz a latência dos aplicativos e aumenta o throughput. Esta solução funciona em uma camada de virtualização do VMware vSphere ou do Microsoft Hyper-V, apoiada pela família EMC VNX®_{de sistemas de armazenamento de alta}

disponibilidade. Os componentes de computação e de rede, enquanto podem ser definidos pelo fornecedor, são projetados para serem redundantes e são

suficientemente avançados para manipular as necessidades de processamento e de dados do ambiente de máquina virtual.

Este guia de projeto descreve como selecionar e configurar os recursos do XtremCache para uma VSPEX Proven Infrastructure e inclui as práticas recomendadas e os resultados dos testes de caso de uso.

Valor comercial

Os administradores de TI estão sempre lutando para melhorar o desempenho de aplicativos que executam cargas de I/O (input/output) pesadas e, ao mesmo tempo, continuar a diminuir o custo de suporte dos sistemas. Normalmente, esses aplicativos sensíveis ao I/O são limitados pela latência do armazenamento e pelos tempos de resposta. O XtremCache é um software de cache inteligente que usa a tecnologia flash baseada em servidor para melhorar o desempenho reduzindo a latência e acelerando o throughput a fim de proporcionar uma melhoria significativa do desempenho dos aplicativos.

O XtremCache acelera o desempenho das leituras colocando os dados mais próximos do aplicativo. Ele também protege os dados usando um cache de write-through para o storage array em rede a fim de proporcionar HA (alta

disponibilidade) persistente, integridade e recuperação de desastres. Acoplado com o software EMC FAST baseado em array, o XtremCache cria o caminho de I/O mais eficiente e inteligente desde o aplicativo até o datastore. O resultado é uma infraestrutura em rede otimizada dinamicamente para o desempenho, a

inteligência e a proteção de ambientes físicos e virtuais.

Escopo

Este guia de projeto é uma solução geral que descreve como projetar e implementar os recursos do XtremCache em uma VSPEX Proven Infrastructure para VMware vSphere ou Microsoft Hyper-V. Além disso, este guia ilustra as práticas recomendadas e recomendações para o uso do XtremCache a fim de melhorar o desempenho de aplicativos virtualizados em execução em uma VSPEX Proven Infrastructure.

(11)

Público-alvo

Este guia se destina a parceiros qualificados da EMC VSPEX. No guia, os parceiros do VSPEX que pretendem implementar o XtremSF e o XtremCache nos respectivos aplicativos são:

• Qualificados para vender e implementar os aplicativos que serão usados em conjunto com a solução XtremCache

• Qualificados pela EMC para vender, instalar e configurar a família EMC VNX de sistemas de armazenamento

• Certificados para venda de infraestruturas comprovadas do VSPEX • Qualificado para vender, instalar e configurar os produtos de rede e de

servidor necessários para as Infraestruturas comprovadas VSPEX

• Treinados e familiarizados com o hardware do XtremSF da EMC e o software XtremCache

Os leitores também devem ter o treinamento técnico necessário e as informações relevantes para instalar e configurar:

• As soluções de nuvem privada do EMC VSPEX para VMware vSphere ou Microsoft Hyper-V, dependendo do hipervisor que estiver sendo usado • Windows Server 2012 com Hyper-V ou VMware vSphere como as

plataformas de virtualização

Referências externas são fornecidas quando aplicável, e a EMC recomenda que os leitores conheçam esses documentos. Para obter detalhes, consulte Leitura essencial.

Terminologia

A Tabela 1 inclui a terminologia usada neste guia. Tabela 1. Terminologia

Termo Definição

Conjunto de trabalho

Os dados acessados com frequência que provavelmente serão promovidos para o XtremCache

CSV Cluster-shared volume (volume compartilhado colocado em ambiente de cluster). Um recurso de clustering do Windows Server que permite que várias máquinas virtuais clusterizadas usem a mesma LUN.

DAS Direct-attached storage (armazenamento de conexão direta) DSS Decision support system (Sistema de suporte a decisões) IOPS Input/output operations per second (I/O por segundo) MLC Multi-level cell flash (Flash de célula de vários níveis). Uma

tecnologia de memória flash que utiliza vários níveis por células para permitir que mais bits sejam armazenados com o uso do mesmo número de transistores.

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Termo Definição

PCIe Peripheral Component Interconnect Express (interconexão expressa de componente periférico)

SLC Single-level cell flash (flash de célula de nível único). Um tipo de SSD (Solid State Drive, unidade de estado sólido) que armazena um bit de informação por célula de mídia flash.

Tamanho da

página do cache A menor unidade de alocação que está dentro do cache, normalmente alguns kilobytes de tamanho. O tamanho da página padrão do XtremCache é 8 KB.

tempdb Refere-se a um banco de dados de sistema usado pelo Microsoft SQL Server como uma área de trabalho temporária durante o

processamento.

VHDX Formato de disco rígido virtual Hyper-V VMDK Formato de disco de máquina virtual VMware

XtremCache Software de armazenamento em cache flash de servidor EMC XtremSF Placas Flash PCIe (Peripheral Component Interconnect Express,

interconexão expressa de componente periférico) da EMC com desempenho líder do setor

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Capítulo 2

Antes de Começar

Visão geral do fluxo de trabalho de implementação ... 14 Leitura essencial ... 14

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Visão geral do fluxo de trabalho de implementação

A EMC recomenda que você consulte o fluxo de processo na Tabela 2 para projetar e implementar sua sobreposição de XtremSF e XtremCache na VSPEX Proven Infrastructure.

Tabela 2. Processo de implementação: sobreposição do XtremSF e do XtremCache na VSPEX Proven Infrastructure

Etapa Ação Referência

1 Analisar os produtos e os recursos do Xtrem. Documentação da EMC

2 Determinar se a solução XtremCache é adequada

para seu aplicativo. Práticas Recomendadas e Considerações de Projeto da Solução

3 Escolher e solicitar a infraestrutura comprovada VSPEX apropriada.

VSPEX Proven Infrastructure

4 Escolher o hardware do XtremCache necessário e

determinar onde colocar as placas. Solução XtremCache para Aplicativos

5 Implementar e testar seus aplicativos

virtualizados. Guias de Implementação VSPEX

Leitura essencial

A EMC recomenda que você leia os documentos a seguir, disponíveis no espaço do VSPEX no EMC Community Network ou no VSPEX Enablement Center.

Consulte os documentos de Visão geral da solução VSPEX a seguir: • Virtualização de Servidor do EMC VSPEX para Empresas Midmarket

• Virtualização de Servidor do EMC VSPEX para Pequenas e Médias Empresas

Consulte os Guias de Implementação do VSPEX a seguir:

• EMC VSPEX para Microsoft Exchange 2010 Virtualizado com Microsoft Hyper-V

• EMC VSPEX para Microsoft Exchange 2010 Virtualizado com VMware vSphere

• EMC VSPEX para Microsoft Exchange 2013 Virtualizado com Microsoft Hyper-V

• EMC VSPEX para Microsoft Exchange 2013 Virtualizado com VMware vSphere

• EMC VSPEX para Microsoft SharePoint 2010 Virtualizado com Microsoft Hyper-V

• EMC VSPEX para Microsoft SharePoint 2010 Virtualizado com VMware vSphere

• EMC VSPEX para Microsoft SharePoint 2013 Virtualizado com Microsoft

Visões gerais da solução VSPEX

Guias de Implementação VSPEX

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• EMC VSPEX para Microsoft SharePoint 2013 Virtualizado com VMware vSphere

• EMC VSPEX para Microsoft SQL Server 2012 Virtualizado com Microsoft Hyper-V

• EMC VSPEX para Microsoft SQL Server 2012 Virtualizado com VMware vSphere

• EMC VSPEX para Oracle Database 11g OLTP Virtualizado

Consulte as infraestruturas comprovadas do VSPEX a seguir:

• Nuvem Privada do EMC VSPEX VMware vSphere 5.1 para até 100 Máquinas Virtuais

• Nuvem Privada do EMC VSPEX VMware vSphere 5.1 para até 500 Máquinas Virtuais

• Nuvem Privada do EMC VSPEX VMware vSphere 5.1 para até 1.000 Máquinas Virtuais

• Nuvem Privada do EMC VSPEX VMware vSphere 5.5 para até 1.000 Máquinas Virtuais

• Nuvem Privada do EMC VSPEX para Microsoft Windows Server 2012 com Hyper-V para até 100 Máquinas Virtuais

• Nuvem Privada do EMC VSPEX para Microsoft Windows Server 2012 com Hyper-V para até 500 Máquinas Virtuais

• Nuvem Privada do EMC VSPEX para Microsoft Windows Server 2012 com Hyper-V para até 1.000 Máquinas Virtuais

VSPEX Proven Infrastructure

(16)

(17)

Capítulo 3

Visão Geral da Solução

Introdução ... 18

Infraestrutura comprovada do EMC VSPEX ... 18

EMC XtremCache: o Business Case ... 19

XtremSF e XtremCache ... 20

Benefícios de negócios do XtremSF e do XtremCache ... 21

Recursos do XtremCache ... 22

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Introdução

Este guia de projeto descreve os requisitos e processos para implementar p EMC XtremSF e o XtremCache em VSPEX Proven Infrastructures. A orientação se aplica a todas as infraestruturas comprovadas VSPEX, a menos que seja

especificamente indicado de outra forma.

Este capítulo oferece uma visão geral da VSPEX Proven Infrastructure, do XtremSF e do XtremCache, bem como das principais tecnologias usadas na sobreposição do XtremSF e do XtremCache para o VSPEX Proven Infrastructure. A infraestrutura comprovada VSPEX inclui servidores, armazenamento, componentes de rede e de aplicativos que se concentram em ambientes pequenos e médios de nuvem privada corporativa. A sobreposição do XtremSF e do XtremCache fornece redução da latência e acelera o throughput a fim de proporcionar uma melhoria significativa do desempenho dos aplicativos.

Infraestrutura comprovada do EMC VSPEX

Uma VSPEX Proven Infrastructure, conforme mostrado na Figura 1, é uma

infraestrutura virtualizada modular validada pela EMC e oferecida pelos parceiros da EMC. O VSPEX inclui componentes que dão suporte a servidores, virtualização, rede, armazenamento e backup projetados pela EMC a fim de oferecer

desempenho confiável e previsível. O VSPEX permite que as empresas

transformem seus ambientes de TI, de aplicativo e de usuário final ao apresentar soluções completas de virtualização que foram dimensionadas e testadas pela EMC.

Figura 1. Infraestrutura comprovada do VSPEX

O VSPEX permite escolher as tecnologias de rede, servidor e virtualização que sejam apropriadas para o ambiente de um cliente, criando uma solução completa de virtualização. O VSPEX oferece implementação mais rápida para os clientes dos parceiros da EMC, com mais simplicidade e eficiência, mais opções e menores riscos para os negócios dos clientes.

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EMC XtremCache: o Business Case

Os recursos dos processadores modernos continuam a ampliar a lacuna de desempenho entre CPUs e discos. Com certa frequência, o datastore do disco se transforma em um gargalo em qualquer solução implementada.

À medida que a capacidade e as cargas de trabalho aumentam, o sistema de armazenamento luta para manter o ritmo com as crescentes demandas de I/O. O desempenho do disco magnético permanece relativamente estático, enquanto o desempenho da CPU melhora em 100 vezes a cada década, conforme mostrado na Figura 2. Os Flash drives do XtremSF podem ajudar a preencher a lacuna.

Figura 2. Intervalo de I/O entre o processador e os subsistemas de armazenamento

A tecnologia flash pode ser usada de diferentes maneiras no ambiente de armazenamento para compensar as limitações de desempenho de

armazenamento baseado em disco. A abordagem da arquitetura da EMC é usar a tecnologia certa, no local certo e no momento certo. Isso inclui o uso de flash das seguintes maneiras:

• No storage array

• Como um cache no array • Como um cache no servidor • Como um nível

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XtremSF e XtremCache

O XtremCache (anteriormente conhecido como VFCache ou EMC XtremSW Cache) é a primeira etapa da estratégia de flash de servidor de longo prazo da EMC. Essa estratégia oferece um produto de armazenamento no servidor com uma

combinação de software de armazenamento em cache inteligente — o XtremCache — e hardware Flash PCIe baseado em servidor — o XtremSF. O software XtremCache transforma a placa XtremSF em um dispositivo de armazenamento em cache para melhorar o desempenho de uma grande variedade de aplicativos críticos transacionais e de suporte a decisões. O XtremCache pode ser executado com uma grande variedade de placas Flash XtremSF MLC e SLC.

Os parceiros do VSPEX podem solicitar o software XtremCache e o hardware XtremSF pelo Channel Express. Para obter mais informações, consulte Apêndice A: Informações sobre pedidos.

O XtremSF é uma placa flash de hardware de servidor discreta que se encaixa em qualquer servidor montado em rack dentro do envelope de alimentação de um só slot PCIe, disponível com um amplo conjunto de recursos MLC e SLC. Ele pode ser implementado:

• Como armazenamento local que se encaixa no servidor para oferecer alto desempenho

• Em combinação com o software XtremCache a fim de melhorar o desempenho do storage array em rede, mantendo, ao mesmo tempo, o nível de proteção exigido por ambientes de aplicativos críticos

Você pode usar o software XtremCache da EMC para criar armazenamento em cache no servidor para dados. O XtremCache foi projetado com os seguintes princípios básicos:

• Desempenho: reduza a latência e aumente o throughput para melhorar drasticamente o desempenho do aplicativo.

• Inteligência: adicione outro nível de inteligência estendendo a tecnologia FAST baseada em array para o servidor.

• Proteção: ofereça desempenho com proteção usando a alta disponibilidade e a recuperação de desastres do armazenamento em rede da EMC.

A Tabela 3 mostra as características de desempenho de algumas placas XtremSF selecionadas.

Tabela 3. Características de desempenho de placas XtremSF selecionadas

350 GB MLC 550 GB MLC 700 GB MLC 1.4 TB MLC 2.2 TB MLC SLC de 350 GB SLC de 700 GB Largura de banda de leitura (MB/s) 3.175 1.555 3.215 3.215 2.600 3.215 3.215 Largura de banda de gravação (MB/s) 330 512 570 605 1.000 756 1.900 XtremSF XtremCache

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350 GB MLC 550 GB MLC 700 GB MLC 1.4 TB MLC 2.2 TB MLC SLC de 350 GB SLC de 700 GB IOPS de gravação aleatória de 4 K 23 K 50 K 50 K 95 K 110 K 95 K 205 K IOPS mista e aleatória de 4 K 105 K 110 K 190 K 200 K 220 K 415 K 415 K Latência do acesso de leitura (4 kB) μs 100 76 100 100 76 50 50 Latência do acesso de gravação (4 kB) μs 13 30 13 13 30 13 13

Benefícios de negócios do XtremSF e do XtremCache

O XtremSF oferece desempenho extremamente alto com baixa latência e permite que os aplicativos atinjam um desempenho baseado em classe de memória. Ele elimina a necessidade de aquisição de memória adicional ou capacidade de armazenamento ajudando, com isso, a reduzir o espaço físico de implementação geral. A família XtremSF de placas PCIe Flash baseadas em servidor oferece aos clientes os seguintes benefícios:

• Desempenho líder: os dispositivos Flash XtremSF fornecem,

comprovadamente, uma quantidade recorde de 1,13 milhões de IOPS em um fator-forma padrão — um feito incomparável no setor. O projeto de última geração do dispositivo XtremSF fornece duas vezes o throughput de outros produtos do mercado, aprimorando as cargas de trabalho reais em escala Web e outros aplicativos.

• Flexibilidade incomparável: O dispositivo Flash XtremSF está disponível em uma vasta gama de recursos eMLC (de 350 GB a 2.2 TB) e SLC (350 GB e 700 GB). Além disso, quando implementados com o XtremCache, os dispositivos XtremSF podem ser usados como dispositivos de armazenamento em cache, proporcionando um desempenho acelerado com proteção de array para aplicativos, como Oracle, Microsoft SQL Server e Microsoft Exchange.

• Novos níveis de eficiência: os dispositivos Flash XtremSF oferecem o menor TCO (Total Cost of Ownership, custo total de propriedade) do setor — um TCO 58% melhor do que de outras ofertas. Todos os produtos XtremSF são placas PCIe de 25 W padrão com metade da altura e metade do

comprimento, proporcionam a maior capacidade de armazenamento com o menor espaço ocupado e o desempenho máximo, bem como a melhor densidade e o mais baixo consumo de energia, reduzindo, dessa maneira, a utilização de CPU em até 50%.

O XtremCache fornece os seguintes benefícios principais:

• Proporciona aceleração de desempenho para cargas de trabalho com leitura intensiva

• Com a gravação no cache e na memória principal (write through), ele permite um desempenho acelerado com a proteção do storage array de back-end em rede.

XtremSF

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• Fornece um caminho inteligente para as operações de I/O e garante que os dados certos estejam no lugar certo e na hora certa

• No modo split-card, permite que você use parte do server flash para cache e a outra parte como armazenamento de conexão direta (DAS) para dados temporários

• Transferindo o flash e o gerenciamento do nível de desgaste para a placa PCIe, ele usa o mínimo de CPU e de recursos de memória do servidor • Atinge o maior valor econômico quando a desduplicação de dados é

habilitada pelo fornecimento de um tamanho de cache efetivo maior do que o tamanho físico e uma expectativa de vida útil mais longa da placa

• Funciona em ambientes físicos e virtuais

• Integrado com plug-ins do EMC Virtual Storage Integrator (VSI) para vSphere, ele facilita o gerenciamento e o monitoramento do XtremCache em um ambiente VMware

• Funciona em ambientes de clustering ativos/passivos • Funciona com a migração em tempo real do VMware

• Proporciona um modelo de desempenho altamente dimensionável no ambiente de armazenamento

Recursos do XtremCache

O software XtremCache armazena os dados consultados com mais frequência em cache na placa PCIe XtremSF com base em servidor, aproximando, assim, os dados do aplicativo.

A otimização do armazenamento em cache do XtremCache adapta-se

automaticamente a cargas de trabalho dinâmicas determinando quais dados são consultados mais frequentemente e colocando-os no cache do server flash. Isso significa que os dados mais ativos residem automaticamente na placa PCIe do servidor para proporcionar acesso mais rápido.

O XtremCache acelera leituras e protege os dados usando gravação no cache e na memória principal (write through) para o storage array a fim de oferecer alta disponibilidade, integridade e recuperação de desastres persistentes.

O XtremCache é transparente para os aplicativos, portanto, não é necessário regravar, testar nem certificar novamente para implementar o XtremCache no ambiente.

O XtremCache funciona com qualquer storage array no ambiente. Seja qual for o fornecedor ou o tipo do armazenamento, ele funciona perfeitamente a fim de aprimorar o desempenho do storage array.

O XtremCache descarrega uma grande parte do tráfego de leitura do storage array, o que permite alocar uma maior capacidade de processamento a outros

aplicativos. Embora um aplicativo seja acelerado com o XtremCache, o

desempenho do array para os outros aplicativos é mantido ou mesmo um pouco

Armazenamento em cache flash no servidor para obter a velocidade máxima Armazenamento de gravação em cache e na memória principal (write through), oferecendo proteção total Aplicativo e armazenamento independente

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O XtremCache aprimora os ambientes virtualizados e físicos. A integração com plug-ins do EMC Virtual Storage Integrator para vSphere facilita o gerenciamento e o monitoramento do XtremCache.

Migração em tempo real automatizada do VMware

O XtremCache é compatível com migração de máquina virtual em tempo real (vMotion), HA, DRS e SRM (Storage Resource Management, gerenciamento de recursos de armazenamento). Você pode continuar a usar essas tecnologias exatamente como são usadas sem a presença do XtremCache.

Durante o processo de migração, a máquina virtual permanece operacional e o cache é limpo, causando um impacto temporário no desempenho das operações de I/O.

O software XtremCache deve ser instalado nas máquinas virtuais e no host ESX. O dispositivo XtremCache é criado como um dispositivo de RDM no pool do

XtremCache, e passa através da máquina virtual atribuída. O dispositivo de cache aparece para os hosts ESX de origem e de destino como recursos compartilhados com um MPP (Massively Parallel Processing, processamento paralelo em grande escala) sobre RDM.

Em cada máquina virtual, um dispositivo SCSI virtual é criado com um ID fixo. Esse ID é o mesmo em todos os hosts ESX dentro do cluster. A máquina virtual acessa o dispositivo flash usando um disco RDM sobre esse dispositivo SCSI. A atividade de gravação para o cache flui através do disco RDM até o MPP no ESX Server e, de lá, ela flui diretamente para o dispositivo flash.

A Figura 3 ilustra a migração em tempo real com o XtremCache.

Figura 3. Migração em tempo real do VMware

Pós-migração

Após a migração, o cache, que sempre inicia estático, deve "se aquecer" novamente, pois a máquina virtual agora usa um novo dispositivo físico. Este processo de ativação também evita que os dados no dispositivo de origem fiquem fora de sincronia com os dados em cache. A máquina virtual migrada pode então seguir as políticas de HA/DRS sem problemas, independentemente da disponibilidade do XtremCache no novo servidor ESXi.

Integração do XtremCache com vSphere

(24)

O XtremCache funciona perfeitamente com o host do Windows Hyper-V e com as máquinas virtuais que são implementadas a partir dele.

O XtremCache não exige uma quantidade significativa de memória nem de ciclos de CPU, pois todo o gerenciamento do nível de desgaste e do flash é feito na placa PCIe e — diferente de outras soluções PCIe — não usa recursos do servidor. O XtremCache cria o caminho de I/O mais eficiente e inteligente do aplicativo para o datastore, o que resulta em uma infraestrutura dinamicamente otimizada para desempenho, inteligência e proteção para ambientes físicos e virtuais.

Atualmente, a EMC é a única empresa que fornece aos clientes uma opção de desduplicação em uma placa flash de cache de servidor. A desduplicação pode oferecer os seguintes benefícios:

• Melhor custo por gigabyte: usando um tamanho de cache efetivo que é maior do que o tamanho de cache físico

• Maior expectativa de vida útil da placa: redução da quantidade de operações de gravação na placa flash, resultando em menos desgaste Ao armazenar apenas uma cópia de fragmentos idênticos de dados, a

desduplicação pode eliminar a redundância permitindo, ao mesmo tempo, que os dados sejam referidos. Conforme mostrado na Figura 4, quando a

desduplicação está ativada, somente uma cópia dos dados é realmente armazenada no XtremCache. Com algum espaço de memória adicional para indicadores, a quantidade de dados que pode ser armazenada em cache aumenta drasticamente.

Figura 4. Desduplicação de dados do XtremCache

A desduplicação de dados usa a memória do servidor para processar a função de desduplicação e maximizar a capacidade do XtremCache. Você pode ativar ou desativar essa função conforme necessário. Figura 5 mostra a arquitetura de desduplicação no XtremCache. Integração com Hyper-V Impacto mínimo nos recursos do sistema Desduplicação de dados

(25)

Figura 5. Visão geral da arquitetura de desduplicação de dados do XtremCache

O XtremCache é compatível com vários tipos comuns de clustering ativo/passivo de sistema operacional nativo.

Clustering ativo/passivo compatível

Alguns ambientes (Pacote de clusters RHEL, VCS e AIX PowerHA) requerem a configuração do script de clustering do XtremCache fornecido para garantir que dados obsoletos nunca sejam recuperados. Os scripts usam eventos de

gerenciamento de cluster que se relacionam com uma transição de

início/interrupção de serviços de aplicativos a fim de acionar um mecanismo que limpa o cache. Outros ambientes, como Microsoft Cluster Service e Oracle Real Application Clusters, não requerem configuração do script.

Obs.: ao usar o XtremCache em um cluster, não defina discos de quórum como dispositivos de origem.

Suporte a clusters ativo/passivo da Microsoft

Para o XtremCache versão 2.0 e superior, vários aplicativos em um cluster podem usar XtremCache para ambientes do Microsoft Cluster Server. Os scripts

necessários são instalados automaticamente durante a instalação do

XtremCache. Os recursos de cluster são automaticamente definidos quando você define um dispositivo de origem.

O serviço de cluster da Microsoft Cluster Service requer o seguinte:

• O Windows PowerShell deve ser instalado em todos os nós de cluster. Geralmente, o PowerShell é instalado por padrão durante uma instalação típica do Windows.

• O driver do XtremCache deve ser instalado em todos os nós do cluster, inclusive nós sem qualquer dispositivo de servidor.

Suporte a clustering ativo/passivo

(26)

• Aplicativos e discos compartilhados com dependências devem ser definidos antes de adicionar ou iniciar o dispositivo de origem do XtremCache. Recursos aparecerão automaticamente na janela do MSCS (Microsoft Cluster Services, serviços de cluster da Microsoft) depois que as fontes forem definidas.

Em clusters ativo/passivo da Microsoft, quando o nó passivo de um cluster também é configurado como o nó ativo de um outro cluster de banco de dados, o XtremCache torna-se compatível com essa configuração especificando diferentes dispositivos do XtremCache para os dois clusters diferentes em dois nós

diferentes.

Você pode instalar várias placas XtremSF em um só servidor e configurá-las como dispositivos de cache para aprimorar o desempenho do aplicativo.

Pool do XtremCache em um servidor ESXi

Em ambientes VMware, cada servidor ESXi pode ter um ou mais pools do XtremCache. Você pode adicionar dispositivos de um fornecedor específico e moldá-los para o mesmo pool de cache.

Você pode usar uma placa flash em ambientes ESXi para DAS ou para armazenamento em cache, mas não para ambos (split-card). Quando você adiciona placas ao pool de cache local, todas as placas do mesmo grupo são adicionadas de acordo com aqueles definidos na Tabela 4:

Tabela 4. Grupo de placas do dispositivo XtremSF para pool de cache em ambiente ESXi Nome do dispositivo XtremSF Membro do grupo

XtremSF550 Grupo A XtremSF2200 XtremSF300S _{Grupo B} XtremSF700 Grupo C XtremSF1400 XtremSF350S XtremSF700S

Uso de placas flash para DAS

Se você usar um cartão flash para DAS, qualquer cartão do mesmo grupo será usado como o cartão do DAS pretendido e não para armazenamento em cache. Por exemplo:

• Para um host ESX no qual o XtremSF550 e o XtremSF2200 estão instalados, se ambas as placas forem do mesmo grupo, elas deverão ser usadas para armazenamento em cache ou para DAS.

• Para um host ESX no qual o XtremSF550 e o XtremSF700 estão instalados, se as placas forem de diferentes grupos, elas poderão ser usadas em qualquer combinação de armazenamento em cache e DAS sem limitações.

Várias placas por servidor

(27)

O XtremCache inclui uma opção de software exclusiva que permite dividir a placa XtremSF entre o cache e o armazenamento local. Você pode usar

simultaneamente a placa como um dispositivo de armazenamento em cache para dados críticos, como um dispositivo de armazenamento de leitura e de gravação para dados temporários. Você pode otimizar totalmente sua carga de trabalho ajustando o armazenamento em cache ou o armazenamento sem precisar alterar a implementação da placa.

Com esse recurso, as operações de leitura e gravação do aplicativo para o armazenamento local são realizadas diretamente no recurso flash do servidor. Como os dados no armazenamento flash local não persistem em nenhum storage array, ele é mais adequado apenas para dados efêmeros, como espaço de swap do sistema operacional e espaço de arquivos temporários.

A Figura 6 mostra um exemplo de caso de uso para o modo split-card do XtremCache. Em um SQL Server, onde o tempdb precise de aceleração das operações de leitura e gravação, mas o arquivo de banco de dados precise somente de aceleração das leituras, o XtremSF pode ser configurado de maneira que essa parte da placa seja usada para o armazenamento local como tempdb e parte dela possa ser usada como cache. No entanto, há uma limitação nessa configuração, pois o vMotion não é viável quando o armazenamento tempdb é local.

Figura 6. Modo split-card usado para configuração do SQL Server

O XtremCache inclui os utilitários de gerenciamento descritos na Tabela 5. Tabela 5. Utilitários de gerenciamento do XtremCache

Utilitário de gerenciamento Descrição

CLI (Command Line

Interface, interface de linha de comando)

Você pode usar a CLI para executar os comandos vfcmt a fim de configurar e gerenciar o XtremCache. Ele está incluído na instalação do XtremCache.

Plug-in do VSI O EMC VSI Storage Viewer para VMware vSphere™ (EMC Virtual Storage Integrator) é um plug-in vSphere Client do VMware que fornece uma única interface de gerenciamento usada para gerenciar o armazenamento da EMC com o XtremCache dentro do ambiente

vSphere.

Suporte ao modo split-card

Gerenciamento do XtremCache

(28)

Utilitário de gerenciamento Descrição

Lite Client O Xtrem Lite Client permite que você exiba, gerencie e monitore o XtremCache de uma máquina virtual ou física ou de um host ESX. Você também pode usar o Lite Client para gerenciar o XtremCache de um sistema individual.

A comunicação entre o Lite Client e sistemas

gerenciados usa o protocolo CIM/XML sobre HTTPS na porta 5989.

Centro de gerenciamento O centro de gerenciamento do XtremCache

Management oferece toda a funcionalidade do Lite Client. Além disso, ele retém o histórico da máquina e permite que você gerencie diversas máquinas (física, virtual hosts ESX) a partir de uma única exibição.

Os usuários do VNX podem se beneficiar da integração do centro de

gerenciamento com o Unisphere Remote para VNX. Para as LUNs do VNX que estão sendo aceleradas pelo XtremCache, essa integração simplifica o monitoramento do desempenho de armazenamento em cache ao exibir as

informações diretamente nas telas de gerenciamento do Unisphere Remote. Além disso, você pode ver a integridade das placas flash do XtremSF que são

gerenciadas pelo centro de gerenciamento do Unisphere Remote.

Para habilitar essa integração, registre o centro de gerenciamento do XtremCache no Unisphere Remote fornecendo as credenciais e os endereços IP do centro de gerenciamento.

(29)

A Figura 7 mostra a visualização do desempenho do centro de gerenciamento do XtremCache.

Figura 7. Centro de gerenciamento do XtremCache

A Tabela 6 mostra as diferenças entre os utilitários de gerenciamento do XtremCache que você pode escolher para se adequar às necessidades específicas de seu ambiente.

Tabela 6. Utilitários de gerenciamento do XtremCache

CLI Plug-in do VSI Lite Client Centro de _{gerenciamento}

Ambiente Todos VMware Físico, exceto AIX Todos, exceto AIX Instalação Instalado por

padrão com software de armazenamento em cache é executado no servidor Plug-in do VMware para vSphere Client Client desktop instalado é e executado em máquina com Windows É executado com um vApp (virtual appliance, dispositivo virtual), interface Web, sem instalação no client Escala Gerencia máquinas

unitárias Gerencia diversas máquinas Gerencia máquinas unitárias Gerencia diversas máquinas Recomendado

para Scripting, quando o acesso a GUI não é necessário, ou para AIX Gerenciamento de diversas máquinas virtuais aceleradas Acesso de GUI a uma única máquina, com custos mínimos de configuração Gerenciamento de diversas máquinas, ou quando o histórico e a auditoria sobre alterações são importantes

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Se o VNX Unisphere Remote estiver implementado, o XtremCache pode ser gerenciado e monitorado diretamente por meio do Unisphere Remote. A configuração e o monitoramento, como os recursos de link e de lançamento para aprofundamento e configuração de qualquer dispositivo de cache no sistema, podem ser feitos em um painel de gerenciamento único com:

• Seleção de LUN com base na análise de tendências do VNX • Desempenho e monitoramento de integridade

• Detecção e configuração

O suporte do XtremCache para Oracle RAC permite o armazenamento compartilhado ativo/ativo em um ambiente Oracle com um algoritmo de coerência de cache distribuído. O XtremCache dá suporte aos Oracle RAC no seguinte ambiente:

• Oracle 11g em Windows, RHEL ou OEL (que executam as mesmas versões do SO que são compatíveis com o XtremCache)

• Oracle Clusterware 11g em execução com interconexão de Ethernet • Até oito nós por cluster

No momento da instalação, XtremCache reconhece automaticamente a presença do Oracle RAC e alterna a operação para o modo de clustering.

Quando um determinado block de informações é substituído no armazenamento compartilhado e em um dispositivo de cache, outros dispositivos de cache no cluster apagarão esse block de seus dispositivos de cache para impedir o uso de dados inválidos.

Quando um nó se junta ao cluster, o XtremCache deve saber disso para fornecer modificação para o armazenamento compartilhado por esse nó. A integração com o gerenciamento de cluster do Oracle usa reservas persistentes SCSI-3 para notificar o armazenamento de back-end a esperar até que o XtremCache “aprove” o nó de associação antes de acessar o armazenamento.

Quando um nó deixa o cluster, todos os dispositivos de cache mudarão para o modo de passagem e são limpos para garantir a coerência.

Recomendamos usar esse recurso para armazenar em cache suas LUNs de

arquivo de dados. Não o use para armazenar em cache redo logs, arquivos, dados temporários ou dados da grid.

Obs.: O XtremCache é compatível com ambientes AIX, mas não damos suporte ao XtremCache para Oracle RAC em ambientes AIX.

Integração com VNX

Suporte a Oracle RAC

(31)

A Figura 8 mostra como um ambiente Oracle RAC implementa o XtremCache.

Figura 8. Implementação do XtremCache em um ambiente Oracle RAC

O recurso exclusivamente de software do XtremCache permite que você use o XtremCache para servir como dispositivo de cache com qualquer outro

dispositivo. Por exemplo, você pode usá-lo em servidores blade, assim como em muitas outras formas de dispositivos, inclusive todos os dispositivos SATA ou SAS e SSD (Solid State Drive) e placas PCIe, como HHHL (Half-Height, Half-Length) e HHFl. Você também pode usar dispositivos com configurações de barramento SCSI, ATA ou SATA. Os ambientes do VMware são compatíveis apenas a

dispositivos SCSi.

As versões 2.0 e superior do XtremCache são compatíveis com servidores IBM Power 7 com AIX 6.1 e 7.1. A edição padrão do PowerVM, o clustering nativo (PowerHA ativo/passivo) e os SSDs com certificação AIX são aceitos como hardware subjacente.

Recurso

exclusivamente de software

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Arquitetura da solução

Se as operações de I/O do aplicativo forem para um volume de origem no qual o XtremCache não tenha sido habilitado, o driver do XtremCache será transparente para as operações de I/O e funcionará como se não houvesse driver do

XtremCache no pacote de discos de I/O do servidor. Nos exemplos a seguir, as operações de I/O do aplicativo são para um volume de origem que está sendo acelerado pelo XtremCache.

Exemplo de read hit

Neste exemplo, o XtremCache está em execução há algum tempo, e o conjunto de trabalho do aplicativo já foi promovido para o XtremCache. O aplicativo emite uma solicitação de leitura, e os dados estão presentes no XtremCache. Esse processo é denominado “Read Hit”, conforme mostrado na Figura 9.

Figura 9. Exemplo de Read Hit com o XtremCache

A sequência das etapas na Figura 9 é a seguinte:

1. O aplicativo emite uma solicitação de leitura que é interceptada pelo

driver do XtremCache.

2. Como o conjunto de trabalho do aplicativo já foi promovido para o

XtremCache, o driver do XtremCache determina que os dados solicitados pelo aplicativo já existem no XtremCache. Dessa maneira, a solicitação de leitura é enviada para a placa PCIe XtremSF e não para o armazenamento de back-end.

3._{Os dados são lidos no XtremCache e retornados ao aplicativo.}

O Read Hit fornece ao aplicativo todos os benefícios de throughput e latência do XtremCache porque a solicitação de leitura é atendida dentro do servidor em vez de incorrer em latências na transmissão indo pela rede até o armazenamento de

Como o XtremCache funciona

(33)

Exemplo de falha de leitura

Neste exemplo, o aplicativo emite uma solicitação de leitura, e os dados não estão presentes no XtremCache. Esse processo é denominado “Falha de Leitura”, conforme mostrado na Figura 10. Os dados não estão presentes no XtremCache porque a placa acabou de ser instalada no servidor ou o conjunto de trabalho do aplicativo foi alterado, e o aplicativo ainda não consultou esses dados.

Figura 10. Exemplo de Read Miss com XtremCache

1._{O aplicativo emite uma solicitação de leitura que é interceptada pelo} driver do XtremCache.

2. O driver do XtremCache determina que os dados solicitados não estão no

XtremCache e encaminha a solicitação para o armazenamento de back-end.

3. Os dados são lidos no armazenamento de back-end e são retornados

para o aplicativo.

4._{Uma vez concluída a solicitação de leitura do aplicativo, o driver do} XtremCache grava os dados solicitados na placa XtremSF. Esse processo é denominado “promoção”. Isso significa que quando o aplicativo ler os mesmos dados novamente, será um Read Hit para o XtremCache, conforme descrito no exemplo anterior.

Se todas as páginas de cache do XtremCache já estiverem usadas, o XtremCache usará um algoritmo LRU (Last Recent Used, menos utilizado recentemente) para gravar novos dados. Se necessário, os dados que apresentarem menos

probabilidade de serem usados no futuro serão descartados primeiro a fim de criar espaço para as novas promoções do XtremCache.

Exemplo de gravação

Neste exemplo, o aplicativo emitiu uma solicitação de gravação, conforme mostrado na Figura 11.

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Figura 11. Exemplo de gravação com o XtremCache

1._{O aplicativo emite uma solicitação de gravação que é interceptada pelo} driver do XtremCache.

2. Como se trata de uma solicitação de gravação, o driver do XtremCache a

transmite para o armazenamento de back-end para conclusão. Os dados na solicitação de gravação são gravados na placa XtremCache

paralelamente.

Se o aplicativo estiver gravando em uma área de armazenamento que já tiver sido promovida para o XtremCache, a cópia desses dados no XtremCache será substituída. Dessa maneira, o aplicativo não receberá do XtremCache uma versão obsoleta ou antiga dos dados em resposta a futuras solicitações de leitura. Os algoritmos do XtremCache garantem que, se o aplicativo gravar alguns dados e, em seguida, ler os mesmos dados posteriormente, as solicitações de leitura localizem os dados solicitados no XtremCache.

3. Uma vez concluída a operação de gravação no armazenamento de

back-end, uma confirmação de gravação é enviada de volta ao aplicativo. O processo de promoção de novos dados para o XtremCache, conforme descrito nos dois exemplos anteriores, é denominado “ativação de cache”. Qualquer cache precisa ser aquecido com o conjunto de trabalho do aplicativo para que o aplicativo comece a perceber os benefícios do desempenho. Quando o conjunto de trabalho do aplicativo é alterado, o cache é automaticamente aquecido com os novos dados por um determinado período.

(35)

A implementação do XtremCache em um ambiente virtualizado é um pouco diferente de uma implementação em um ambiente físico. Em um ambiente virtualizado, várias máquinas virtuais no mesmo servidor podem compartilhar as vantagens de desempenho de uma só placa XtremSF ou de várias placas XtremSF no pool de XtremCache.

Ambiente VMware

A Figura 12 mostra uma implementação do XtremCache em um ambiente virtualizado VMware.

Figura 12. Implementação do XtremCache em um ambiente VMware

Uma implementação do XtremCache em um ambiente VMware consiste nos seguintes componentes:

• Uma placa XtremSF física no VMware ESX Server

• Firmware e driver do XtremSF e software XtremCache no ESX Server

• O software XtremCache em cada máquina virtual que precisa ser acelerada com o uso do XtremCache. Isso inclui o driver do XtremCache, o pacote de CLI (interface de linha de comando) e o XtremCache Agent. Somente máquinas virtuais que precisam ser aceleradas com o XtremCache devem ter o software XtremCache instalado.

• O plug-in do Xtrem VSI para o gerenciamento do XtremCache no cliente do VMware vCenter

Tanto os volumes RDM (Raw Device Mapping, mapeamento de dispositivos brutos) quanto VMFS (Virtual Machine File System) são compatíveis com o XtremCache. Os sistemas de arquivos NFS em ambientes VMware também são compatíveis.

XtremCache em um ambiente

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A Figura 13 mostra detalhes de uma implementação de um ambiente VMware.

Figura 13. XtremCache em ambientes VMware

O dispositivo flash aparece para os hosts ESXi de origem e de destino como um recurso compartilhado através de um plug-in de múltiplos caminhos (MPP) sobre RDM. Em cada máquina virtual, um dispositivo SCSI virtual com um ID fixo que é idêntico em todos os hosts ESX no cluster é usado para acessar o dispositivo flash.

O XtremCache proporciona a flexibilidade de implementar seu recurso de armazenamento em cache para uma ou muitas máquinas virtuais no host ESX a partir do servidor vCenter, com o plug-in do VSI ou o centro de gerenciamento do XtremCache fornecendo uma só visualização para configuração e gerenciamento. Para configurar esse ambiente:

• O datastore compartilhado do Xtrem (denominado XtremSW_Cache_DS) deve ser criado em uma LUN que seja visível para todos os hosts ESXi no datacenter que pode hospedar uma máquina virtual com o XtremCache nele. A LUN não precisa ter mais de 1 GB.

• Adicione os dispositivos XtremSF ao pool do XtremCache do servidor ESXi. Placas diversas do mesmo grupo (consulte a Tabela 4) no mesmo servidor ESXi precisarão ser adicionadas ao mesmo pool de cache.

• Ative o monitoramento remoto do XtremCache a partir do plug-in do VSI. • Ative o mapeamento do UUID para dar suporte a vMotion, HA, DRS e SRM a

fim de criar um dispositivo de cache a partir do pool do XtremCache. Você pode determinar o tamanho do dispositivo de cache pelos requisitos de armazenamento em cache da máquina virtual específica.

• Depois de criar o dispositivo de cache, você pode usá-lo da mesma maneira que é usado no ambiente físico.

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O espaço do cache no pool de cache do ESX é consumido apenas quando a máquina virtual está ativa e não há espaço suficiente nesse servidor ESX. A atividade do vMotion será bem-sucedida mesmo se não houver nenhum cache ou espaço suficiente no servidor ESX. O espaço do cache para o XtremCache é alocado em uma base de ordem de chagada.

Se não houver nenhum espaço quando a máquina virtual estiver ativa, o XtremCache vai operar no modo de passagem (como se não houvesse nenhum XtremCache) até que haja espaço para ele. Isso permite que o vMotion mova as máquinas virtuais para outro servidor ESX, mesmo se não houver espaço suficiente de cache (ou se a placa de cache tiver falhado por algum motivo).

Ambiente Hyper-V

A Figura 14 mostra uma implementação em um ambiente virtualizado Hyper-V.

Figura 14. XtremCache em ambientes Hyper-V

Uma implementação do XtremCache em um ambiente Hyper-V consiste nos seguintes componentes:

• Uma placa XtremSF física no servidor Windows Hyper-V • Firmware e driver do XtremSF no servidor Windows Hyper-V • Software XtremCache no servidor Windows Hyper-V

Em um ambiente Hyper-V, todos os dispositivos que precisam ser acelerados são configurados no nível do servidor raiz do Hyper-V. O procedimento de instalação é idêntico ao procedimento descrito para o Windows Server físico.

Ao contrário da implementação do VMware, todas as máquinas virtuais no ambiente Hyper-V compartilham a mesma placa XtremSF física instalada no servidor Hyper-V. O armazenamento em cache é fornecido por meio do host Hyper-V.

(38)

No ambiente Hyper-V, o XtremCache fornece o recurso de armazenamento em cache para dar suporte a uma ou muitas máquinas virtuais no host Hyper-V:

• Os discos virtuais podem ser definidos antes ou após a configuração da LUN como um dispositivo de origem.

• Todos os discos virtuais alocados em uma LUN de dispositivo de origem serão acelerados.

• Todos os tipos de disco de passagem físicos, NFS e VHDX são compatíveis. Atualmente, volumes CSV- não são compatíveis.

(39)

Capítulo 4

Práticas Recomendadas e

Considerações de Projeto da Solução

VISÃO GERAL ... 40 Previsor de desempenho do XtremCache ... 40 Ambientes VSPEX que podem se beneficiar do XtremCache ... 44 Seleção de uma placa do XtremSF ... 46 Considerações de projeto de virtualização ... 47 Considerações de posicionamento do XtremCache ... 48 Considerações sobre VMware ... 50 Considerações sobre Hyper-V ... 52

(40)

VISÃO GERAL

Este capítulo apresenta as práticas recomendadas e as considerações sobre a implementação do XtremCache na VSPEX Proven Infrastructure para vários aplicativos. Nós1

• Previsor de desempenho do XtremCache

consideramos os seguintes aspectos durante a arquitetura de solução:

• Console de gerenciamento remoto do XtremCache • Seleção da placa XtremSF

• Projeto do layout do XtremCache • Projeto de virtualização

Previsor de desempenho do XtremCache

O Previsor de desempenho do XtremCache é uma ferramenta gratuita disponível no Suporte on-line da EMC. Você pode usar essa ferramenta para fazer uma estimativa dos benefícios da implementação do XtremCache em um ambiente específico. Ela coleta dados no lado do host usando ferramentas comuns de conjunto de rastreamento, e análise de rastreamento em um host ou em qualquer laptop que atenda aos requisitos de sistema. A ferramenta simula as operações do XtremCache e gera um arquivo de saída PDF descrevendo os benefícios.

Essa ferramenta não requer a aquisição de nenhuma placa ou software e é executado em todos os sistemas operacionais compatíveis com XtremCache. A ferramenta cria um conjunto de tabelas e gráficos que mostram se o ambiente pode se beneficiar do XtremCache, e fornece uma estimativa de melhoria de desempenho possível com base em:

• Tempo de resposta observado do host • Capacidade usada pelo host

• Nível de skew

(41)

Esta seção fornece um exemplo de resultado da ferramenta Previsor de

desempenho do XtremCache. Figura 15 mostra o conjunto de desempenho e a configuração de cache de um exemplo de PDF de resultado da ferramenta.

Figura 15. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache: coleta de

dados de desempenho Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache

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A Figura 16 mostra o resultado da ferramenta com relação à distribuição de disco I/O. Você pode usar essas informações para definir o tamanho da página e o tamanho máximo de I/O do XtremCache real para um melhor desempenho se necessário (o padrão para tamanho de página é 8 K e o tamanho máximo de I/O é de 64 k).

Figura 16. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache:

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A Figura 17 mostra a análise de leitura de cache. Se a ferramenta indica uma taxa de acesso ao cache muito alta, então o dispositivo sob carga é um bom

candidato para aceleração do XtremCache.

Figura 17. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache: previsão

(44)

A Figura 18 mostra uma estimativa da melhoria do desempenho obtida pelo disco a partir da aceleração do XtremCache. Este é um resultado simulado e serve como uma boa referência para perceber como o aplicativo se beneficiará da aceleração do XtremCache.

Figura 18. Exemplo de resultado do Previsor de desempenho do XtremCache: previsão

de latência de disco

Para obter o melhor desempenho, use o Previsor de desempenho do XtremCache como uma ferramenta de planejamento quando o XtremCache for incluído em um ambiente VSPEX.

Ambientes VSPEX que podem se beneficiar do XtremCache

Ambientes de cara de trabalho com estas características podem geralmente se beneficiar do XtremCache:

• Uma alta taxa de carga de trabalho de leitura-para-gravação. A eficácia máxima é obtida quando os mesmos blocks de dados são lidos muitas vezes e raramente gravados.

• Um reduzido conjunto de trabalho que recebe o impulso máximo possível. • Cargas de trabalho predominantemente aleatórias. Cargas de trabalho

sequenciais tendem a ter um conjunto de dados ativo e significativamente maior em relação ao tamanho disponível do XtremCache (como data warehousing) e, portanto, não se beneficiam muito do XtremCache. • Um alto grau de simultaneidade de I/O (ou seja, vários threads de I/O). • Tamanhos de I/O menores (8 KB ou menos). Aplicativos que geram uma

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O software XtremCache permite que você ajuste recursos, como o tamanho da página e os tamanhos máximos de I/O, que ajudam muito esses ambientes a continuar a acelerar I/O específicas e evitar outras I/O (como I/O de leitura de backup).

Conforme explicado em Capítulo 3: Visão Geral da Solução,o XtremCache pode acelerar operações de leitura enquanto todas as operações de gravação são gravadas no storage array e não são afetadas pelo XtremCache. Em muitos casos, é possível observar aprimoramento no desempenho do throughput de gravação à medida que o XtremCache descarrega as operações de leitura, permitindo que o array manipule mais operações de gravação como um benefício secundário. O XtremCache pode não ser adequado para aplicativos sequenciais ou com muita atividade de gravação, como data warehousing, fluxo contínuo, mídia ou aplicativos de big data. Figura 19 mostra estes casos de uso.

Figura 19. Casos de uso do XtremCache

O eixo horizontal representa uma proporção leitura-para-gravação típica para uma carga de trabalho de aplicativos. O lado esquerdo representa aplicativos com atividades intensas de gravação, como backups. O lado direito representa aplicativos com atividades intensas de leitura, como ferramentas de geração de relatórios.

O eixo vertical representa o conjunto de trabalho da carga de trabalho do

aplicativo. A extremidade inferior representa aplicativos que têm um conjunto de trabalho muito grande, e a parte superior do gráfico representa aplicativos com um conjunto de trabalho reduzido, em que a maior parte do I/O vai para um conjunto muito reduzido de dados. Em geral, os aplicativos com um conjunto de trabalho reduzido ocupam menos espaço no XtremCache.

A melhoria de desempenho mais importante pode ser obtida com o XtremCache em aplicativos com atividades intensas de leitura com um reduzido conjunto de dados de trabalho altamente concentrado.

(46)

Para resumir, você pode usar o XtremSF como o armazenamento local para aceleração de leitura e gravação, dados temporários e grandes conjuntos de trabalho, enquanto o XtremSF com XtremCache pode ser usado para a aceleração de leitura de dados essenciais com reduzidos conjuntos de trabalho que

requerem proteção de dados.

Seleção de uma placa do XtremSF

Em geral, as duas tecnologias mais importantes usadas em todos os flash drives são:

• Célula flash baseada em SLC NAND

• Célula flash baseada em NAND MLC (Multilevel Cell, célula de vários níveis) Esta seção discute qual placa selecionar ao projetar uma solução XtremCache. O EMC XtremSF tem placas SLC e MLC de diferentes tamanhos para atender a diferentes necessidades de um ambiente de cliente. Para obter mais informações sobre tamanhos de placas XtremSF, consulte Tabela 3 na página 20.

Os dispositivos de armazenamento flash guardam as informações em um conjunto de células flash criado a partir de transistores de porta flutuante. Os dispositivos SLC armazenam apenas um bit de informações em cada célula flash (binária). Os dispositivos MLC armazenam mais do que um bit por célula flash por meio da seleção de vários níveis de carga elétrica a ser aplicada nas portas flutuantes dos transistores, conforme mostrado na Figura 20.

Figura 20. Comparação entre o armazenamento de dados em célula SLC e MLC flash

Como cada célula em MLC flash tem mais bits de informação, um dispositivo de armazenamento baseado em MLC flash oferece maior densidade de

armazenamento em comparação a uma versão baseada em SLC flash. No entanto, a MLC NAND apresenta um desempenho e uma durabilidade inferiores devido às suas desvantagens arquitetônicas inerentes. A maior funcionalidade complica ainda mais o uso do MLC NAND, o que torna necessário implementar algoritmos e controladoras de gerenciamento flash mais avançados.

A Tabela 7 compara as características de SLC e de MLC flash com alguns valores

Práticas

recomendadas de projeto

(47)

Tabela 7. Comparação entre SLC e MLC flash

Recursos MLC SLC

Bits por célula 2 1

Durabilidade (ciclos de

eliminação/gravação) Cerca de 10.000 Cerca de 100.000 Tempo de serviço de leitura

(média)

129 μs 38 μs

Tempo de serviço de gravação (média)

1.375 μs 377 μs

Eliminação de blocos (média) 4.500 μs 1.400 μs

Embora a tecnologia SLC NAND Flash ofereça uma densidade inferior, ela também proporciona um nível aprimorado de desempenho na forma de leituras e

gravações mais rápidas. Como a SLC NAND Flash armazena apenas um bit por célula, a necessidade de correção de erros é reduzida. A SLC também permite uma maior durabilidade de ciclos de gravação e eliminação, tornando-a a opção mais adequada para uso em aplicativos que requeiram maior durabilidade e viabilidade em ciclos de vida de vários anos de produtos.

A SLC e a MLC NAND oferecem recursos que atendem a diferentes tipos de

aplicativos — os que requerem alto desempenho a um custo por bit atraente (MLC) e os que são menos sensíveis aos custos e buscam um desempenho ainda

melhor com o tempo (SLC).

Considerações de projeto de virtualização

O XtremCache é totalmente compatível quando implementado em um ambiente virtual com a tecnologia VMware vSphere ESXi ou Windows Server Hyper-V. A seguir, são descritas as práticas recomendadas e as considerações sobre projeto relativas ao XtremCache em ambientes virtualizados:

• Identifique as máquinas virtuais no servidor ESXi que seriam boas candidatas para que o XtremCache acelere seu desempenho a um custo razoável.

• Calcule a capacidade total necessária para o XtremCache.

• Se necessário, ajuste a colocação das máquinas virtuais no ambiente a fim de melhorar a utilização do XtremCache.

• Selecione a placa XtremSF apropriada em termos de capacidade e desempenho.

Recomendações sobre tamanho estão disponíveis para cada tipo de aplicativo diferente. A implementação também varia de acordo com o ambiente. Tabela 8 mostra as configurações mínimas recomendadas para cada aplicativo, com base em nossos testes em um ambiente controlado com carga de trabalho de

aplicativos e de banco de dados típicas. Use os números fornecidos como diretriz. Para determinar o tamanho ideal para um aplicativo e um ambiente específicos, é importante considerar o nível de desempenho necessário e o orçamento. Na

Recomendações sobre tamanho