Virtualizace (5.8.2008)

Situace

Prostředí klienta bylo postaveni na několika serverech firmy HP, které zastávali jednotlivé funkce (fileserver, mail server, print server, doménový řadič, terminálový server, SQL server, FTP server) v celkové infrastruktuře samostatně. Z důvodu stability systému je nutné funkce držet odděleně. Jednak je systém stabilnější a v případě hardwarové či softwarové poruchy klient přichází pouze o jednu službu a není kompletně ochromen chod sítě. S rostoucím počtem systémů si klient začal uvědomovat rostoucí náklady na provoz a údržbu serverů, na jejich obnovu a smluvní zajištění servisu v případě hardwarové závady. Z tohoto důvodu bylo nutné provést kompletní restrukturalizaci stávající serverové infrastruktury resp její virtualizaci.

Obchodní cíle

Hlavním cílem realizovaného projektu u klienta je tedy virtualizace serverového prostředí klienta. Jednotlivé dílčí cíle byly následující:

  • snížení spotřeby elektrické energie
  • snížení nákladů na hardwarovou obnovu a údržbu serverů 
  • zvýšení dostupnosti serverů
  • zvýšení výkonu
  • implementace platformy, která by vyhovovala i nárokům kladeným v budoucnosti 
  • zjednodušení správy

Úvodní situace

Serverová část se skládá s devíti samostatných serverů HP. Čtyři z těchto serverů nejsou již v záruce a nekryje je žádná servisní smlouva v případě havárie. Některá data jsou uložena na výkonném diskovém poli Hitachi. Některá data jsou na lokálních discích jednotlivých serverů. Některé servery jsou připojeny přes FC switch k diskovému poli. 

Řešení

Na základě požadavků klienta byla navržena změnu infrastruktury serverů. Hlavním krokem bylo nasazení produktu VMWARE 4.0 pro virtualizaci prostředí serverů a současně bylo navržena také vizualizace datového úložiště. Celý proces byl rozložen do několika postupných kroků.

  1. Prvním krokem bylo uvolnění celého diskového pole přesunem dat na zapůjčené diskové pole.
  2. Následuje kompletní přeformátování pole. Diskové pole bylo rozděleno na dvě části. Část disků v RAIDu 5 pro fileserver a jiná data a aplikace nenáročné na výkon a druhou RAID 10 pro databáze a operační systémy.
  3. Instalace wmware a migrace fyzických serverů na virtuální. Data, která zůstala na fyzických serverech vyžadující vyšší výkon a systémové disky jsou migrovány na část pole s disky uspořádaným v RAIDU 10 a ostatní je migrováno na disky v RAIDu 5
  4. Přesun dat ze zapůjčeného diskového pole zpět na pole Hitachi

Snížení počtů fyzických serverů má výrazný vliv jednak na spotřebu elektrické energie, tak i na náklady na jejich údržbu a obnovu. Nasazené řešení wmware umožňuje v případě havárie jednoho z fyzických serverů automatický start virtuálních serverů na druhém stroji.

Infrastruktura po provedení virtualizace

Všechny fyzické servery jsou přesunuty do virtuálního prostředí. Devět fyzických serverů bylo nahrazeno dvěma novými servery HP DL380G6 (šestá generace serverů má výrazně nižší spotřebu el. energie než její předchůdce) se dvěma čtyřjádrovými procesory. Každý server je osazen dvěma oddělenými FC kartami a celkem osmi síťovými kartami pro zvýšení výkonu a redundanci směrem k diskovému poli resp. směrem do LAN/DMZ. V případě vizualizace je nejdůležitějším kritériem velikost paměti. Oba servery mají tedy kapacitu 24GB RAM. Z předchozí infrastruktury jsou dále ponechány dva nejnovější servery, kde jeden slouží pro řízení virtuálního prostředí a na druhém je sekundární doménový řadiče.

Přínosy

U klienta byl úspěšně realizován přechod serverové infrastruktury do virtuálního prostředí včetně virtualizace diskového pole. Bylo nasazeno řešení s těmito přínosy:

  • Snížení spotřeby energie - devět fyzických serverů a dva stolní počítače jsou nahrazeny dvěma výkonnými servery a dvěma pomocnými, celá změna je podpořena nižšími náklady na chlazení místnosti
  • Snížení nákladů na hardwarovou údržbu a obnovu serverů  - místo 9 fyzických serverů může být pod smluvní hardwarovou podporou drženy pouze čtyři servery. Stejně tak záruka může být nižší úrovně a tedy nižší ceny vzhledem k funkci vmware high availability.
  • Zvýšení dostupnosti serverů - vmware high availability, která zajistí přesun virtuálních serverů na funkční fyzický server.
  • Zvýšení výkonu - procesorový výkon dvou nových serverů v součtu vysoce překračuje výkon stávajících serverů a stejně tak velikost paměti RAM je v součtu vyšší než paměť RAM stávajících serverů. Servery jsou připojeny přes dvě FC karty k FC switchi. Všechny servery tedy mohou přistupovat k datům rychlostí 2×4Gb/s. Výrazně byla zvýšena propustnost do lokální sítě díky „týmovému“ spojení síťových karet na úrovni wmware (4×1Gb/s do lokální sítě).
  • implementace platformy, která by vyhovovala i nárokům kladeným v budoucnosti  - nasazení produktu VMWARE umožňuje přidání libovolného počtu dalších serverů pouhým zakoupením licence na serverový systém. Není nutné nakupovat již další hardware. V případě potřeby vyšší diskové kapacity lze rozšířit pouze diskové pole o další disky či servery o další paměť při vyšších nárocích na paměť RAM jednotlivých serverů
  • zjednodušení správy - monitoring a administrace všech fyzických a virtuálních serverů přes jednotné prostředí Virtual Center
  • ostatní druhotné přínosy - virtualizace stolních počítačů pro řízení a správu telefonní ústřeny a docházkového systému

Možnosti rozvoje

Systém byl navržen s možností jeho následného rozšiřování a zdokonalování, které dále bude zvyšovat bezpečnost, stabilitu a dostupnost serverů. Některé z možností rozšíření:

  • Rozšíření infrastruktury o druhý FC switch pro zvýšení redundance zařízení a tedy další zvýšení dostupnosti serverů
  • Rozšíření diskového pole o další polici pro SATA disky pro snížení nákladů na uložená data přesunem druhořadých dat na levnější diskové úložiště
  • Rozšíření stávajícího pole o další disky pro využití možnosti snímkování stávajících serverů
  • Rozšíření zálohovacího software Bakbone o plagin pro zálohování virtuálních serverů v prostředí vmware což bude mít za následek zrychlení zálohování a následně obnovy dat
  • V případě zásadního nárůstu počtu serverů zakoupená licence umožňuje rozšířit počet fyzických serverů až na 3 fyzické dvouprocesorové.
  • Přechod na vyšší verze VMWARE, které umožňují vyšší dostupnost a dynamické přesouvání virtuálních serverů za chodu dle aktuálního zatížení fyzických serverů

Produkty a technologie

VMWARE 4.0
Microsoft Windows Server 2003 (verze R1 a R2 ve 32 i 64bitovém provedení)

Zpět na Případové studie