Starnberg, 3. Juli 2014 – Notwendige Voraussetzungen und wie sich Performance-Probleme und zusätzliche Kosten beim Einsatz von Virtual Desktops vermeiden lassen…
Zum Hintergrund: Falls keine Cloud-basierten Projekte zum Einsatz kommen, ist das Thema Storage und VDI in größeren Umgebungen (viele hunderte User aufwärts) aus Infrastruktursicht nicht trivial. Aber: "nichts wird so heiß gegessen, wie es gekocht wird", d.h. mit der richtigen Planung lassen sich IT-seitig mögliche Storage- und I/O-Engpäße gezielt vermeiden und gleichzeitig die Kundenzufriedenheit für Endanwender erhöhen (user experience). Ein wichtiges Kriterium sind konsistent IOPS-Performancewerte, also eine gleichmäßig hohe E/A-Leistung. Ideal sind natürlich kurze User-Response-Zeiten bei konstant hoher Kapazitätsauslastung. Werden dafür 300.000 IOPS und mehr benötigt…? Sehr selten, aber auch die isolierte Betrachtung von $/€ / Desktop als Hauptbeschaffungs-Kriterium steht für sich isoliert so ohne Mehrwert.
Wie relevant ist "Storage", um im Rahmen einer optimierten Storagelösung das "VDI-ROI Versprechen" einlösen zu können?
Bezogen auf die VDI-Gesamtkosten, repräsentiert Storage zwischen 45 bis 60 Prozent, ist also sehr wichtig; das gleiche gilt für die Parameter Performance und Verfügbarkeit. Referenzarchitekturen sollen das Übel an der Wurzel packen, jedoch stehen Anwenderseitig oft veraltete Storage-Landschaften zur Verfügung, die für diese Art von Anwendungen ursprünglich nicht entwickelt wurden. Reine Benchmark-Ergebnisse liefern zwar Anhaltspunkte, können aber nicht als primäres Kriterium genommen werden (unterschiedlichste Block-sizes und existierende Systeme (SAN, NAS / Netzwerke, NICs/HBAs etc) werden die Gesamtleistung beeinflussen).
Potentieller Engpaß "Array": Festplatten-Subsysteme sind gerne für hohe Workloads beim Lesen (70-80% Read-Anteil), Read-Caching sowie hohe Speicherkapazitäten (pro Drive) ausgelegt. Das VDI-I/O-Profil verlangt aber nicht nach sehr großer Kapazität, sondern ist vor allem schreibintensiv (>60% Write-Anteil) und gefordert werden konsistent hohe I/O-Performancewerte (ideal: sub-ms Latenzen), sowohl für persistente Desktops als auch linked Clones (Faustregel: pro User sind E/A-seitig rund 50+ IOPS anzusetzen; PowerUser benötigen mehr). Als Folge ist der Versuch, die geforderte Leistung mit immer mehr HDDs zu erschlagen nur bedingt zielführend – auch im Hinblick auf steigende Verwaltungs- und Speicher-Infrastrukturkosten (CAPEX, OPEX). Wichtiges VDI-Designziel ist neben der Performance ferner eine hohe Desktop pro Server-Dichte (>> RAM).
Folgende Systemvoraussetzungen sollten bei der Planung größerer VDI-Projekte berücksichtigt werden:
- Einsatz einer redundanten und hochverfügbaren Infrastruktur (z.B. SAN Storage mit aktiv-aktiv SAS Controller; Verfügbarkeit unabhängig von Switch-port, Controller- oder Controller-Port)
- Hohe Durchsatzraten im Speichernetz (falls SAN Switches, dann bevorzugt über 8 Gb FibreChannel bzw. mehrere 10 GBE Verbindungen)
- Server-Cluster-Konfiguration mit komplett redundanten Netzwerk-Komponenten-/Anschlüssen
- Vereinfachtes, skalierbares LUN sizing (scale-up Storage z.B. bei vSphere VAAI ATS)
- Reduzierung von Boot-, User-LogIn-/Out und Recompose-Zeiten (Patch Management)
- Einsatz automatisierter Management Tools (dynamisches Ressource Managment, APM, IPM)
- Kapazitätsoptimierung mit Hilfe intelligenter Werkzeuge wie Compression, Thin Provisioning, Deduplizierung (bei VDI typischerweise Raten von 1:10 bis 1:20 beobachtet / je nach Algorithmus)
- Minimierte Kosten pro IOPS und pro Desktop (Storage und Server)
Die aktuellen Lösungsvorschläge der Hersteller dazu lassen sich grob in drei Kategorien einteilen:
- Out-of-the-Box Konfigurationen, sog. konvergente Infrastrukturlösungen, die bereits vorkonfiguriert alle wesentlichen Elemente, sprich Server, Storage, Netzwerk, Management SW etc. beinhalten (z.B. HP, IBM Pure, DELL, EMC VCE, Fujitsu VDI, NetApp FlexPod, SimpliVity, Nutanix etc.). Vorteil: schnelle Einsatzbereitschaft; optimierte Konfiguration. Nachteil: je nach Angebot begrenzt skalierbar (black-box); Kosten / Integration.
- Performance-optimierte Storage mit Angeboten zu Dienstleistungen (auch für die Integration in vorhandene Systemlandschaften), die auf Grund ihrer Architektur VDI skalierbar und kosteneffizient bedienen sollen. Beispiele: NetApp (Flash/hybrid), EMC (Flash, hybrid), Fujitsu (Flash, hybrid) PureStorage, Violin Memory, Nimbus Data, Kaminario, Tegile, IBM (Flash/hybrid), X-IO Storage (hybrid), DELL, HP (Flash(hybrid) etc. Vorteil: flexible Konfigurationsmöglichkeiten z.B. Kombinationen aus SSD/Flash, Flash Cache und Tiering Software: Nachteil: zum Teil komplexe Konfigurationen; Integrationsaspekte mit bereits existierenden Storagesystemen; Serviceaspekte bei kleineren Anbietern.
- VDI ohne external Storage (Atlantis Computing ILIO virtual Appliance / Server DRAM, Software) oder Virsto (VMware). Vorteil: Write-I/O-Offoad, vereinfachtes Management, da keine SSD- oder HDD Arrays für virtual desktop images; OPEX/CAPEX; Scale-out-Architektur. Nachteil: extensive RAM-Utilization (Kosten), ggf. > Hosts-/ILIO-Licencing; limitierte Anzahl von VDI-Usern pro Appliance; Komplexität in Kombination mit hybrid-/Flash - Systemen; derzeit noch Start–Up in Privatbesitz). Technische Anmerkung zu Konzepten wie Atlantis ILIO oder auch Virsto Hypervisor Storage: Neu-Anordnung von Read/Write Operations; von kleinen (random) IOs auf (grosse) sequentielle I/Os (Real-time I/Os werden lokal vom Host MainMemory ausgeführt (bei ILIO: I/Os basieren auf Windows NTFS file system Charakteristika).
Fazit: Die Auswahl ist groß und Flash stellt für VDI eine neue, wertvolle Storageoption dar. In Kombination mit den notwendigen Tools zur Dateneffizienz kann der Preis pro Desktop bei All-Flash Arrays wettbewerbsfähig dargestellt werden, während die Performance mehr als ausreichend ist. Hybride Konfigurationen sind hinsichtlich der Kriterien Preis-/Leistung optimale Optionen für alle gängigen VDI-Implementierungen; sie unterscheiden sich hauptsächlich durch herstellerspezifische Data-/Storage Management - Services, die je nach Anbieter mit (Auto-) Tiering, Thin Provisioning und Deduplizierung kosteneffizient arbeiten, aber zum Teil zusätzliche Lizenzkosten beinhalten. Dies gilt in anderer Form auch für reine Software Defined Storage Lösungen, die im Zusammenspiel mit SSDs, HDDs und Caching-Optionen arbeiten (siehe z.B. ZFS mit open Source Varianten). Hier gilt es, geeignete Storage-/Server-Optionen mit DRAM, Caching, SSDs etc. sorgfältig auszuwählen-/zu planen und die TCO-Aspekte (Maintainance, Operations, Tuning...) mit einzubeziehen.
Ressourcen (nachfolgend eine begrenzte Link-Auswahl zu Referenzen-Dokumentationen):
Citrix VDI Capacity Validation Program
http://www.citrix.com/cms/ready/citrix-vdi-capacity-program/
VMware View 5 Performance and Best Practices
http://www.vmware.com/files/pdf/view/vmware-horizon-view-best-practices-performance-study.pdf
Microsoft Desktop Virtualization TechCenter (US)
http://technet.microsoft.com/en-US/windows/gg276319.aspx
10,000-User Reference Implementation with Atlantis ILIO and Vmware Horizon View at a Global Service Provider
Pure Storage All-Flash Performance for XenDesktop
http://www.purestorage.com/blog/author/ravi/
http://www.citrix.com/cms/ready/files/6013/9826/9720/CR_VDI_Whitepaper_PureStorage.pdf
IBM SmartCloud Virtual Desktop Infrastructure Reference Architecture for System x
https://www.youtube.com/watch?v=eTH-8oQfIIM
http://www-03.ibm.com/systems/de/storage/storwize/index.html
Netapp virtual desktop infrastructure - 750 Seats Citrix XenDesktop On NetApp Storage at $37 storage per desktop
http://www.citrix.com/cms/ready/files/4213/9827/0167/CR_VDI_Whitepaper_Netapp.pdf
http://www.netapp.com/de/solutions/virtualization/desktop/
Citrix XenDesktop on NetApp Storage Solution Guide
http://www.netapp.com/us/media/tr-4138.pdf
Fujitsu VDI Bundles - VDI zum "Mitnehmen"
http://www.fujitsu.com/de/products/computing/pc/thin-clients/bundles/
http://www.fujitsu.com/de/products/computing/storage/disk/
Violin Memory Flash Arrays for Maximum VDI Performance
http://www.citrix.com/cms/ready/files/1313/9827/1077/CR_VDI_Whitepaper_ViolinMemory.pdf
Nexenta Liberates Storage to Deliver a Better ROI
http://www.citrix.com/cms/ready/files/5713/9936/3291/CR_VDI_Whitepaper_Nexenta.pdf
http://blogs.gartner.com/gunnar-berger/the-real-cost-of-vdi-storage/
Redefine VDI with XtremIO
http://www.emc.com/collateral/solution-overview/h12463-revolutionary-VDI-storage-so.pdf
Neu bei X-IO ist das sog. „Emergency Response Program“: Organisationen, die unter dem Ausfall oder einer schlechten Performance ihrer Infrastruktur leiden, erhalten von X-IO in der Region Deutschland, Österreich und Schweiz (DACH) - unterstützt von seinem lokalen Distributor Comstor - eine kostenlose Beratung durch VDI-Spezialisten innerhalb von 24 Stunden. Bei Bedarf bekommen Unternehmen VDI-optimierten Speichertechnologien von X-IO laut Anbieter innerhalb von 72 Stunden geliefert und implementiert. Unternehmen, die Desktops mit VMware oder Citrix virtualisieren, können sich melden, um ihre Probleme analysieren und lösen zu lassen. VDI-Anwender können die Performance-Diagnose für den nächsten Arbeitstag buchen.