Экологичные ИТ в действии: консолидация серверов SQL в подразделении Microsoft IT

Марк Похтоу (Mark Pohto)

Краткое содержание.

Инициативы корпорации Microsoft, позволяющие существенно уменьшить негативное воздействие на окружающую среду, влияют на все стадии жизненного цикла и этапы разработки программного обеспечения. Над оптимизацией использования ресурсов работает сразу несколько групп. В настоящее время осуществляется сбор и анализ информации, чтобы выявить области для улучшения, стандартизации платформ, расширения возможностей управления, консолидации и обес­печения энергоэффективных средств и оборудования. В этой статье рассказывается о том, каким образом консолидация серверов SQL в подразделении Microsoft IT позволяет эффективнее использовать ресурсы и снизить негативное воздействие на окружающую среду.

Содержание

Тенденции потребления энергии в центрах обработки данных

Возможности

Начальное положение дел

Желаемое положение дел

Описание решения

Реализация решения

Результаты

Основные преимущества

Заключение

Ресурсы

Тенденции потребления энергии в центрах обработки данных

Согласно последнему отчету, предоставленному Конгрессу США Агентством по охране окружающей среды и Energy Star, центры обработки данных потребляют около 1,5 % от общего объема электроэнергии в США, что составляет 61 млрд кВт·ч. Согласно предварительным оценкам, к 2011 году потребление электроэнергии центрами обработки данных возрастет почти в два раза. В отчете представлено несколько стратегий, направленных на изменение этой тенденции: программы финансового стимулирования, руководство по передовым практикам, создание рейтинга потребления электроэнергии устройствами центра обработки данных.

Стратегии снижения энергопотребления предлагают множество мероприятий, которые при совместном применении смогут воспрепятствовать росту энергопотребления. Исследование показало, что если эти мероприятия будут реализованы, объем электро­энергии, потребляемой центром обработки данных, снизится на величину, равную объему энергии, вырабатываемой пятнадцатью новыми электростанциями. Сокращение выбросов углекислого газа составит в этом случае от 15 до 47 млн т. (Более подробная информация о тенденциях энергопотребления центрами обработки данных и рекомендации пред­ставлены в «Отчете Конгрессу США касательно Публичного закона 109-431 об энерго­эффективности серверов и центров обработки данных», см. раздел Ресурсы.)

Возможности

Социальная ответственность и инициатива настоятельно необходимы, когда речь идет о защите окружающей среды. Подразделение Microsoft IT вот уже несколько лет движется в этом направлении. Проведенные мероприятия касались центров обработки данных, различных слоев стека приложений, а также конкретных рабочих нагрузок сервера. Основные усилия по консолидации были сосредоточены на стратегии RightSizing, предоставлении вычислительных услуг (Compute Utility), услуг хранения (Storage Utility) и услуг файлового сервера (File Server Utility), а в последнее время была запущена инициатива по консолидации серверов SQL. Все принятые меры позволили значительно сократить площадь, занимаемую центрами обработки данных, снизив таким образом негативное воздействие на окружающую среду. Проект по консолидации серверов SQL включает в себя следующие инициативы:

• устройства с низким потреблением электроэнергии;
• консолидация аппаратных ресурсов;
• грамотное распределение аппаратных ресурсов;
• энергосберегающая архитектура центров обработки данных;
• продуманное расположение центров обработки данных;
• использование только необходимого аппаратного обеспечения;
• управление питанием в случае необходимости.

Помимо снижения негативного воздействия на окружающую среду, консолидация серве­ров SQL дает вполне определенные финансовые преимущества.

• Уменьшение капиталовложений и эксплуатационных расходов.Мощность нового аппаратного обеспечения намного выше того, которое практически исчерпало свой ресурс. Обычно новые устройства меньше нагреваются и потребляют меньше электроэнергии.
• Снижение негативного воздействия на окружающую среду.Основными направ­лениями, где услуга сервера SQL (SQL Server Utility) позволит улучшить экологичность, являются снижение энергопотребления и требования к охлажде­нию. Однако улучшению экологической ситуации в долгосрочной перспективе будет способствовать также сокращение площади, занимаемой центрами обработки данных.
• Обеспечение непрерывности, масштабируемости и доступности бизнес-процес­сов. Требования к услуге сервера SQL не меняются; цель в данном случае – найти возможности стандартизации и совершенствования лучших практических методов в этих сферах.
• Предоставление библиотеки стандартизированных конфигураций сервера. Новые технологии, такие как Hyper-V, открывают новые возможности для стандар­тизации. Одной из функций услуги сервера SQL является упрощение или устра­нение выполняемых вручную операций, необходимых для создания среды приложений. Добиться этого можно путем создания гостевых операционных систем на Hyper-V со стандартной конфигурацией ПО: операционная система, SQL Server, инструменты и утвержденные конфигурации, используемые на разных стадиях жизненного цикла разработки ПО.

Начальное положение дел

В настоящее время в портфеле подразделения Microsoft IT представлено около 2700 при­ложений. Кроме того, он содержит почти 100 000 баз данных и 5000 экземпляров SQL Server, большинство из которых являются выделенными хостами. Каждый год около 20 % этих хостов исчерпывают свой ресурс и подлежат замене. Средняя загруженность процессора хостов не превышает 10 %, что открывает большие возможности для кон­солидации.

К счастью, в последние несколько месяцев ситуация с консолидацией SQL Server карди­нально изменилась. Новые технологии – такие как Windows Server 2008, SQL Server 2008, Hyper-V, System Center Virtual Machine Manager, System Center Operations Manager – улучшают методы хранения данных, а новые мощные серверы обеспечивают куда более широкие возможности для консолидации, чем раньше.

Помимо консолидации серверов существуют и другие возможности виртуализации. На них мы в этой статье подробно останавливаться не будем, однако их краткое описание дается в разделе «Основные преимущества».

Желаемое положение дел

Цель – разработка и развертывание услуг сервера SQL, которые позволяют снизить эксплуатационные и капитальные затраты с помощью консолидации и использования архитектуры обслуживания одним экземпляром приложения нескольких развертываний (Multi-Tenancy). Проект по консолидации серверов SQL будет основываться на успешно работающих моделях общих услуг хранения, вычислений и услуг файлового сервера. Каждая из этих служб способствовала стандартизации инфраструктуры Microsoft IT, и каждая предоставляет более предсказуемую и надежную платформу для других приложений и служб. Услуги хранения и вычислительные услуги мы обсудим более подробно позже, но обе они очень важны для работы услуги сервера SQL.

Не все экземпляры SQL Server подходят для консолидации. Первоначально это решение будет разрабатываться для наиболее типичных баз данных OLTP. Сценарии Multi-Tenancy будут поддерживаться и для тех пользователей, которые захотят работать только с одной базой данных. Мы полагаем, что консолидация уместна для тысяч экземпляров, а архитектура обслуживания одним экземпляром приложения нескольких развертываний подойдет для сотен баз данных.

Целью 2009 финансового года является проектирование и ввод в действие таких услуг сервера SQL, которые позволят уменьшить количество выделенных единичных экзем­пляров хостов SQL Server на 10 % и подготовить подразделение Microsoft IT к продол­жению консолидации.

Описание решения

Принятие решения требует поддержки руководства, предметного обсуждения на основе имеющихся данных, согласованной платформы для хранения данных и вычислений, а также четкой стратегии консолидации.

Поддержка руководства.Важнейшим моментом является одобрение и желание руко­водства максимизировать использование центров обработки данных, а также снизить негативное воздействие на окружающую среду. В данном разделе описано несколько мер, которые лежат в основе консолидации. Ни одно из этих мероприятий не имело бы ника­ких шансов на успех без поддержки руководства и инвестиций.

Предметное обсуждение на основе имеющихся данных. В подразделении Microsoft IT разработали инициативу RightSizing специально для того, чтобы обеспечить эффективное использование серверов в центрах обработки данных и управляемых лабораториях. В связи со значительной недозагрузкой оборудования, одной из первых задач проекта стало выявление мало используемых серверов, подходящих для виртуализации (более подробно о выборе оптимальной платформы см. в разделе «Ресурсы»). Группа по управ­лению мощностями опирается на данные выбора оптимальной платформы.

Чтобы сравнивать производительность серверных платформ различных архитектур максимально точно, в Microsoft IT была разработана формула вычислительного блока (CU) для каждой серверной платформы, в которой используется стандартный, независимый от архитектуры набор тестов от корпорации Standard Performance Evaluation Corporation (SPEC). Они обеспечивают возможность повторения тестов с жесткими требованиями к представлению результатов. Формула CU от Microsoft IT использует базовые (не пиковые) тесты, измеряющие количество операций с целыми числами, которые серверная платформа способна выполнить в заданный промежуток времени.

Серверы, доступные на рынке на сегодняшний день, демонстрируют значительный прирост производительности по сравнению с системами, приобретенными ранее. Сегодня двухпроцессорный сервер обеспечивает вычислительную мощность равную той, которую 12–18 месяцев назад развивал четырехпроцессорный, и соответствует по мощи вычислительного блока восьмипроцессорным серверам, выпускавшимся восемь лет назад. Собрав информацию об имеющемся аппаратном обеспечении и использовании процессора, группа RightSizing, отвечающая за выбор оптимальной платформы, дает рекомендации, как улучшить использование серверов.

Серверы центров обработки данных не используются полностью – общая загрузка процессора в среднем составляет 9,75 %. По мере появления новых серверных платформ, далеко превосходящих по производительности своих предшественников, и без того небольшая загрузка процессоров будет падать еще ниже.

В таблице 1 и на рисунке 1 изображено текущее использование процессоров в опытном наборе серверов Microsoft IT. Каждой категории потребления была назначена «температура» для использования при обсуждении оптимальной платформы в рамках инициативы RightSizing. Эти цифры указывают на большие возможности для консоли­дации хостов.

Таблица 1. Температура серверов

Температура сервера	Использование ЦП (среднее значение, в %)	Использование ЦП (максимальное значение, в %)
Вечная мерзлота	<=1	<=5
Холодный	<=5	<=20
Теплый	<=20	<=50
Горячий	>20	>50

Рисунок 1. Температура серверов из опытного набора

Основание для выбора хранилища. Услуги хранения обеспечивают общие или выде­ленные сетевые хранилища SAN, к которым могут подключаться серверы центров обработки данных. Услуги хранения предоставляют сетевые хранилища SAN, а также устройства, необходимые для подключения сервера к SAN. Кроме того, эти услуги обеспечивает техническое обслуживание и управление, однако сам сервер не предо­ставляют.

Назначение услуг хранения состоит в том, что вместо разработки и приобретения малых, средних и больших серверов с ожидаемой затем покупкой хранилища DAS для SQL Server и других типов серверов они позволяют изменить стандартные конфигурации таким образом, чтобы включить в комплект покупки хранилище DAS минимального объема. А это означает, что группам технической поддержки приложений больше не придется прогнозировать емкость диска на весь срок эксплуатации сервера, что обычно и при­водило к его недостаточному использованию.

Основа для вычислений.Стратегия вычислительных услуг абстрагирует услуги, предоставляемые посредством аппаратного обеспечения в центрах обработки данных Microsoft. Новый подход означает следующее. Теперь подразделения удовлетворяют свои потребности в вычислительных мощностях не посредством покупки нового сервера, а просто сообщая об этом в подразделение Microsoft IT, где определяют, какой сервер – виртуальный или физический – сможет удовлетворить эти требования, и предоставляют его. Цель стратегии вычислительных услуг заключается в создании такого уровня абстракции для бизнес-подразделений, который позволит им получать вычислительные мощности и хранилища, не беспокоясь о серверном оборудовании.

Другие услуги, такие как услуги файлового сервера, полагаются на данные RightSizing и зависят от услуг хранения и вычислительных услуг. Консолидация серверов SQL позволит снизить негативное воздействие на окружающую среду и также зависит от этих услуг.

Стратегия консолидации.Существует несколько подходов к консолидации баз данных. Наиболее общий из них подразумевает консолидацию экземпляров серверов либо кон­солидацию хостов. При консолидации экземпляров серверов базы данных из нескольких экземпляров SQL Server объединяются на меньшем количестве экземпляров. Этот процесс затрагивает как процессор, память и подсистемы ввода/вывода, так и операции последовательностей сверки/сортировки и использование конечных точек. Когда приме­няется консолидация хостов, хост делится на разделы (как правило, с помощью Hyper-V или диспетчера системных ресурсов Windows (Windows System Resource Manager, WSRM)) таким образом, что на нем располагается большее количество экземпляров. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, но несколькими участками гораздо проще управлять с помощью консолидации хостов.

Сравнив оба подхода, подразделение Microsoft IT остановилось на консолидации хостов, потому что именно она позволяет достичь намеченных целей при минимальном риске. Поскольку при консолидации хостов требуются общие ресурсы – процессор, память, устройства ввода-вывода и сеть, – выбор управляемого и гибкого метода разделения хостов оказывает большое влияние на повседневную деятельность. В разделе «Основные преимущества» этой статьи описаны важнейшие преимущества от использования Hyper-V по сравнению с использованием диспетчера системных ресурсов Windows с несколькими именованными экземплярами.

Услуга сервера SQL использует все уровни существующего стека служб Microsoft IT (рисунок 2). На более поздних этапах проекта консолидации будут рассматриваться и другие формы консолидации, а также архитектура обслуживания одним экземпляром приложения нескольких развертываний.

Рисунок 2. Стек консолидации серверов SQL в подразделении MSIT

При консолидации хостов необходимо управлять ресурсами на одном хосте таким образом, чтобы каждый экземпляр был прогнозируемо и надежно обеспечен памятью, вычислительной мощью процессора, сетевыми устройствами и устройствами ввода-вывода. После оценки технологий разделения хостов – диспетчера системных ресурсов Windows и Hyper-V – был сделан выбор в пользу технологии Hyper-V благодаря ее функциям управляемости, масштабируемости и стандартизации. Поскольку Hyper-V в Windows 2008 максимально масштабируется на четыре процессора на одной гостевой ОС (в Windows 2003 – на два процессора), то для консолидации экземпляров, требующих свыше четырех процессоров, будет использована также консолидация физических экземпляров SQL Server. Физические экземпляры SQL Server являются менее управ­ляемыми по сравнению с виртуальными, однако обеспечат последовательный и проверен­ный подход к консолидации, пока Hyper-V не сможет поддерживать масштабируемость свыше, чем на четыре процессора.

Указанный подход к консолидации хостов в первую очередь направлен на серверы, срок службы которых подходит к концу. Он обеспечивает минимальный перерыв в предос­тавлении услуг (замена сервера будет производиться в любом случае – с консолидацией или без нее).

Экземпляры приложения, обслуживающие несколько клиентских организаций, будут разворачиваться на Hyper-V и масштабироваться с целью максимизации ресурсов хоста. По мере развития технологий серверов и виртуализации, подход Hyper-V Multi-Tenancy обеспечит лучшую управляемость и масштабируемость.

На рисунке 3 изображены шесть серверов, срок службы которых подходит к концу. Вычислительная мощь каждого из них оценена в 30 единиц, они заменены эквивалент­ными гостевыми системами Hyper-V на одном сервере.

Рисунок 3. Разделение хостов на виртуальные экземпляры в Hyper-V
или физические экземпляры в диспетчере системных ресурсов Windows

На рисунке 4 показаны предложения услуги сервера SQL, охватывающие различные потребности клиентов. Hyper-V будет использовать разделение ресурсов хоста для тех клиентов, которым необходимо до четырех процессоров. Именованные экземпляры для общего и выделенного серверов будут применяться в случаях, когда потребуется дополнительный процессор и ресурсы памяти. По мере развития Hyper-V, аппаратного обеспечения и других технологий с помощью Hyper-V можно будет удовлетворять все больше потребностей клиентов.

Рисунок 4. Предложения услуги сервера SQL в подразделении MSIT

В таблице 2 приведены стандартные конфигурации гостевой ОС Hyper-V, которые будут использоваться услугой сервера SQL.

Таблица 2. Предложения услуги сервера Server Utility в подразделении MSIT

Предложение	Память (ГБ)	Процессоры
Виртуальный экземпляр (низкий)	2–4	1
Виртуальный экземпляр (средний)	4–8	2
Виртуальный экземпляр (высокий)	16	4
Физический экземпляр	переменная	>4

Реализация решения

Основной задачей консолидации серверов SQL является снижение эксплуатационных и капитальных затрат за счет более эффективного использования ресурсов центра обработки данных. Такие качества системы, как доступность, существовали и в неконсолидированных средах, и они по-прежнему необходимы в новой консоли­дированной среде. Эта архитектура соответствует основным рекомендациям IEEE-1471 по выявлению заинтересованных сторон, сбору и согласованию требований, выбору и разработке конкретных  архитектурных представлений. Архитектурные представления отобраны из традиционных функций управления ИТ-служб и прошли сравнение с жизненным циклом ИТ-службы Microsoft Operations Manager 4.0 и других современных технологий, чтобы оценить эффективность разработки и определить возможности для оптимизации. Уменьшение негативного воздействия на окружающую среду стало важным моментом в промышленном и жилищном строительстве, автомобилестроении и других отраслях. Об этом следует помнить и при разработке представлений архитектуры для ИТ-среды.

Доступность и непрерывность бизнеса– эти требования позволяют группе разработки прикладных программ и оперативным группам быть более гибкими и применять любую подходящую для приложения функцию SQL Server. На момент написания статьи поддержка кластеризации SQL Server на Hyper-V еще не была утверждена. Однако поддерживаются зеркалирование базы данных и ведение журналов. Как только в SQL Server появится поддержка кластеризации, данная функция будет незамедлительно представлена в услуге сервера SQL. Этот проект будет реализовываться поэтапно, а развертывание – происходить по мере доступности поддержки. Таким образом, некластеризованное развертывание завершится раньше, чем развертывание, для которого требуется кластеризация.

На рисунке 5 изображены гостевые системы SQL Server Hyper-V, развернутые из стан­дартной библиотеки сборки с дополнительными функциями, обеспечивающими непре­рывность бизнеса и высокую степень доступности. Экземпляры клиента будут размещены вместе таким образом, чтобы распределять нагрузку в зависимости от требований
бизнес-цикла приложения.

Рисунок 5. Гостевые системы SQL Server Hyper-V, обеспечивающие непрерывность бизнес-процессов и высокую доступность (щелкните рисунок, чтобы увеличить изображение)

Управляемость в консолидированной среде улучшается, но все же напоминает управляемость в среде неконсолидированной. Новые и будущие решения, такие как SystemCenter Virtual Machine Manager, Data Protection Manager и System Center Operations Manager, помогут обеспечить постоянную оптимизацию в области управления.

Подготовка к работе. Одно из ключевых преимуществ архитектуры консолидации – возможность быстрого развертывания новых гостевых экземпляров SQL Server. Посколь­ку серверы хранения данных и хост-серверы будут предварительно сконфигурированы, время на предоставление нового экземпляра SQL Server будет сокращено на несколько недель по сравнению со временем, необходимым для приобретения выделенных физи­ческих серверов.

Virtual Machine Manager Library – стандартная библиотека сборки, разработанная Microsoft IT, с последовательной установкой и конфигурацией Windows Server и SQL Server – является еще одним ключевым улучшением в сфере управляемости при консо­лидации посредством Hyper-V. С ее помощью ИТ-разработчики, тестировщики и группы производственной поддержки смогут обеспечить согласованную работу на всех этапах жизненного цикла разработки программного обеспечения.

Представьте себе замену неэффективных процессов сборки стандартизированным и, воз­можно, автоматизированным процессом развертывания. Коллеги с многолетним опытом в области развертывания и поддержки производственных систем были восхищены повышением экологичности и стабильности, которое обеспечивает этот подход.

Переместить виртуальный экземпляр SQL Server проще и менее рискованно, чем раз­вернуть сервер, установить на него Windows Server и SQL Server, а затем выполнить миграцию баз данных на новый физический экземпляр SQL Server.

При выполнении основных задач администрирования баз данных для консолидированной среды SQL Server будут по-прежнему использоваться утилиты резервного копирования Microsoft IT (см. статью о скриптах автоматизации SQL Server в журнале «SQL Server Magazine», сентябрь 2007 г.). В подразделении Microsoft IT было развернуто решение Data Protection Manager. Его адаптация для создания резервных копий SQL Server является частью данного проекта.

И, наконец, функция создания моментальных снимков операционной системы, имею­щаяся в Hyper-V, позволит оптимизировать развертывание и откат изменений хоста. Она дает возможность создавать моментальные снимки в ключевых точках, благодаря чему появляется возможность откатить изменения, вместо того чтобы восстанавливать сервер с нуля. Создание снимков гостевой системы ведет к издержкам, в то время как функции получения моментальных снимков Hyper-V в качестве тактического инструмента раз­вертывания превосходят возможности отката, выполняемого вручную.

Требования к производительности и возможности в консолидированной среде очень похожи на аналогичные для неконсолидированной среды. Поскольку стратегия услуг хранения ранее применялась для консолидации серверов SQL, то уже имеются сведения о производительности уровня хранилищ. В консолидированной среде оперативная группа SQL Server по-прежнему сможет обеспечить для группы Storage Utility ожидаемую производительность ввода-вывода и получить от группы Compute Utility гостевые системы Hyper-V с достаточной мощностью процессора и объемом памяти. Ниже приведено несколько принципов повышения производительности, используемых в проек­те консолидации.

1.  Ползать, ходить, бегать. Не стоит стараться сразу же достичь максимальной степени консолидации. Начинайте с небольшой нагрузки, проверяйте разверты­вание и оптимизируйте план. Увеличивайте использование ресурсов на этапах, следующих за установкой и оценкой их фактического применения.
2. Используйте для хранения данных диски сквозного режима Hyper-V или фикси­рованные виртуальные жесткие диски VHD (рисунок 6). Фиксированные диски VHD лучше управляются, однако их производительность немного ниже. Пере­мещение гостевой ОС на другой хост, например при использовании виртуальных жестких дисков, упрощается.
3. Не перегружайте процессоры гостевыми системами SQL Server. Начните с одного логического процессора на каждый физический. Проверьте производительность и при необходимости измените конфигурацию. В какой-то момент это приведет к перерасходу ресурсов, однако в начале работы его следует избегать.
4. Избегайте использовать в Hyper-V эмулированные устройства. Отдавайте пред­почтение синтетическим устройствам, которые повышают производительность и уменьшают перегрузку процессора.
5. Заключите соглашение об уровне операционной поддержки, содержащее требо­вания к рабочим характеристикам, с поставщиком хранилища, если услуги поставляются отдельно. Услуги сервера SQL подразделения Microsoft IT требуют, чтобы среднее время чтения/записи на диск составляло 1 мс для журнала и 8 мс – для данных OLTP.

Рисунок 6. Гостевые виртуальные жесткие диски SQL Server Hyper-V

Начиная с Windows 2008, гостевые системы Hyper-V могут использовать до четырех процессоров. Встроенную консолидацию экземпляров SQL планируется применять для нагрузок, для обработки которых требуется более четырех процессоров. Управление ресурсами собственного экземпляра SQL осуществляется эффективно с использованием как конфигурации SQL Server, так и диспетчера системных ресурсов Windows. После масштабирования Hyper-V более чем на четыре процессора экземпляры SQL, которым требуется больше вычислительной мощности, разворачиваются и управляются в среде Hyper-V (более подробные рекомендации представлены в недавно опубликованной работе «SQL Server 2008 в среде Hyper-V – передовые практики и рекомендации по повышению производительности», см. раздел Ресурсы.)

Предсказуемость и воспроизводимость могут быть оптимизированы путем разработки и применения стратегии конфигурации и развертывания, которая охватывает сразу несколько стадий жизненного цикла разработки ПО. Сегодня разработчики, тестировщики и группа производственной поддержки разворачивают серверы с использованием стан­дартных установочных файлов операционной системы, SQL Server и дополнительных инструментов. Этот трудоемкий подход иногда вызывает рассогласование между средами, что в конечном итоге может привести к непредвиденному и непредсказуемому поведению приложения после его развертывания в рабочей среде. Использование гостевых систем Hyper-V, предварительно сконфигурированных с помощью стандартной сборки, которую ожидает группа услуг сервера SQL, позволит снизить или устранить рассогласование на протяжении всего жизненного цикла разработки ПО.

Надежность была главной проблемой клиентов при консолидации серверов SQL. Она заключалась в том, что консолидированные нагрузки и конфигурации мешали друг другу, а изменения, сделанные в одном приложении либо для одного клиента, отражались на других и увеличивали время простоя. Hyper-V обеспечивает изоляцию операционной системы, позволяя группе производственной поддержки расставлять приоритеты при выполнении обновлений вне зависимости от других групп поддержки приложений. Это значительно увеличивает гибкость при тестировании, внесении изменений и выпуске, повышает надежность работы приложений за счет уменьшения количества конфликтов.

Масштабирование и управление мощностями легче осуществлять с помощью виртуализации. Группы RightSizing и управления мощностями получат более гибкие возможности при масштабировании. Если клиент запрашивает среднюю двухпроцес­сорную гостевую систему с 4 ГБ памяти, но после развертывания понимает, что недо­оценил свою потребность в ресурсах, то увеличить объем памяти и мощность процессора гостевой системы не трудно, даже если это означает перемещение системы на хост с имеющимися необходимыми ресурсами. Такая гибкость перенастройки и перемещения гостевых систем Hyper-V означает, что ИТ-специалистам больше не придется приобретать излишние аппаратные ресурсы, что может снизить нагрузку на ресурсы центров обработки данных.

Экземпляры SQL Server, которым требуется более четырех процессоров, также можно консолидировать – но с помощью физических, а не виртуальных экземпляров. Если на одном хосте располагается несколько физических экземпляров, будет задействован диспетчер системных ресурсов Windows. Физические хосты выделяются конкретным клиентам для улучшения уровня обслуживания согласно SLA, усиления безопасности и повышения удовлетворенности клиентов. По мере того как число поддерживаемых Hyper-V процессоров будет расти, на виртуальных экземплярах можно надлежащим образом размещать все больше баз данных.

Оптимизацияфизическихресурсов(Physical Resource Optimization, PRO). С помощью System Center Virtual Machine Manager 2008 и System Center Operations Manager 2007 администраторы смогут оценить ретроспективные данные о производительности и долж­ным образом разместить новые гостевые серверы SQL так, чтобы оптимизировать использование физических ресурсов и правильно распределить нагрузку.

Безопасность является одним из самых важных вопросов. Традиционно группы произ­водственной поддержки Microsoft IT имели доступ к конфигурациям хоста. Они несут ответственность и обязаны отчитываться за все изменения, сделанные на хостах. Данные изменения осуществляются посредством установленных процедур контроля изменений, однако эти группы хотели бы сохранить тот уровень доступа и контроля, который имели исторически. Подход к разделению хостов, предлагаемый Hyper-V, позволяет группам производственной поддержки максимально своевременно и гибко планировать, тестиро­вать, а также вносить изменения и исправления для устранения проблем безопасности.

Другие инструменты разделения хостов, такие как диспетчер системных ресурсов Windows, подразумевают, что все экземпляры одного хоста должны располагаться на одной сборке Windows Server. Кроме того, им, возможно, придется сосуществовать с другими клиентами, у которых, скорее всего, подписаны иные соглашения об уровне обслуживания, окнах обслуживания, приоритетах и бизнес-приложениях. Кроме того, другие методы разделения вызывают вопросы в отношении безопасности доступа к дан­ным, использования учетной записи службы, сертификатов, учетных записей и ролей, а также доступа к операционной системе и аппаратному обеспечению.

Служба мониторинга и управления – изменения в этой службе на ранних стадиях проекта минимальны. Требования к мониторингу немного увеличиваются за счет введения дополнительного слоя виртуализации. Однако поскольку виртуализация широко принимается слоями других платформ, таких как файл-серверы и веб-серверы, служба мониторинга и контроля должна стать стандартизированной и эффективной частью нашей среды. Услуги мониторинга, которые в настоящее время обеспечивает  группа Microsoft IT Enterprise Monitoring с помощью System Center Operations Manager 2007 в некон­солидированной среде, также будут использоваться услугами сервера SQL. Группа услуг сервера SQL полагает, что мониторинг доступности баз данных и услуг сервера SQL является основным требованием для предоставления этих услуг. Таким образом, принятие системы отчетности, показателей доступности базы данных и оптимизация правил пакетов управления System Center Operations Manager SQL Server предусмотрены на ран­них стадиях проекта

Еще одним продуктом, применяемым для создания последовательной и оптимальной конфигурации, является System Center Configuration Manager. Благодаря его использо­ванию вместе с инструментом Desired Configuration Management, упрощается задача обнаружения конфигураций, которые отклоняются от удачной и утвержденной конфигурации.

Техническая поддержка крайне важна для владельцев приложений. При выполнении проекта услуг сервера SQL не будут развернуты неподдерживаемые конфигурации. Однако мы прогнозируем, какие сценарии конфигурации планируется поддерживать в будущем, и будем действовать соответствующим образом.

Результаты

Консолидация в центре обработки данных

Ожидается резкое снижение эксплуатационных расходов, однако энергопотребление и занимаемое пространство не уменьшатся так кардинально. В первую очередь это выз­вано тем, что даже при сокращении числа физических серверов расходы на управление гостевыми системами Hyper-V сохранятся. Ожидается, что благодаря консолидации ежегодные эксплуатационные расходы на услуги сервера SQL сократятся на 11 млн долларов в год.

Типичный хост SQL Server центра обработки данных Microsoft, срок службы которого подходит к концу, занимает 6,8 стойко-мест. Серверы, предоставляемые группой Compute Utility, занимают менее 1 стойко-места и обеспечивают достаточную вычислительную мощность, чтобы размещать до пяти-шести экземпляров SQL Server. Таким образом, экономится более 33 000 стойко-мест или около 700 стоек! И это без учета того, что замена DAS на SAN также ведет к значительной экономии!

В среднем в конце срока службы серверы потребляют 369 вольт-ампер, в то время как новые серверы – лишь 313 вольт-ампер и разогреваются до немного более высоких температур. Аналогичная ситуация складывается и с охлаждением. Все это означает резкое снижение потребляемой мощности – более чем на 3 миллиона вольт-ампер – и в итоге позволит изменить требования к охлаждению центра данных с целью даль­нейшего снижения энергопотребления.

Расходы на утилизацию по этому проекту были рассчитаны лишь ориентировочно, однако очевидно, что развертывание меньшего количества серверов положительно повлияет как на утилизацию, так и на окружающую среду. На рисунке 7 показано, как консоли­дация 5000 хостов SQL Server в соотношении 6:1 влияет на окружающую среду (ориентировочная оценка утилизации).

Рисунок 7. Влияние консолидации (щелкните рисунок, чтобы увеличить изображение)

Консолидация на протяжении всего жизненного цикла разработки ПО

На рисунке 8 изображен процесс оптимизации Hyper-V на протяжении всего жизненного цикла разработки ПО и на этапе производственной деятельности

Рисунок 8. Оптимизация процессов с Hyper-V

Основные преимущества

В таблице 3 указаны преимущества консолидации на гостевых системах Hyper-V по срав­нению с использованием собственных экземпляров SQL Server.

Таблица 3. Системные характеристики услуги сервера SQL – Hyper-V и физические экземпляры SQL Server

Системные характеристики	Функциональная возможность	Hyper-V	Экз. SQL
Управляемость	Способность к построению и предоставлению готовой среды	ДА	НЕТ
Управляемость	Возможности развертывания/отката	ДА	НЕТ
Управляемость	Использование полного цикла (от разработки до производства)	ДА	НЕТ
Управляемость	Простая миграция на новый хост в случае удаления/замены сервера	ДА	НЕТ
Управляемость	Простота масштабирования экземпляра	ДА	НЕТ
Управляемость	Простота клонирования рабочей среды (например, для тестирования)	ДА	НЕТ
Безопасность	Достигается ли такой же уровень безопасности, как на выделенном хосте?	ДА	НЕТ
Масштабируемость	Динамическое распределение ресурсов процессора	ДА	ДА
Масштабируемость	Количество поддерживаемых процессоров на среду	4	>32
Производительность	Приемлемая производительность	ДА	ДА
Доступность	Опция кластеризации (доступна в будущем для SQL Server на Hyper-V)	ДА	ДА
Непрерывность бизнеса	Поддерживается ли функция обеспечения непрерывности бизнеса SQL Business Continuity?	ДА	ДА
Техническая поддержка	Поддержка SQL 2005 и 2008 CSS (пока без кластеризации SQL Server)	ДА	ДА

Заключение

Эффективное использование ресурсов центра обработки данных – важная часть меро­приятий по охране окружающей среды. Сборка сервера, его транспортировка в центр обработки данных, использование пространства на стойках, питание, охлаждение и, наконец, утилизация по истечении срока службы (вне зависимости от того, развернут сервер или нет) – все это влияет на эффективность использования ресурсов и, в конечном счете, на экологическую обстановку.

Поддержка руководства имеет решающее значение для корпоративных проектов по кон­солидации. Экономическое обоснование проекта консолидации составить несложно, особенно если учесть выгоды от экономии на электропитании и стойко-местах центра обработки данных. Социализация, продвижение и бюджет, обеспечиваемые благодаря поддержке руководства, жизненно необходимы для развертывания и внедрения проекта.

В настоящее время возможностей для консолидации различных ИТ-слоев и функций стало больше, чем когда-либо прежде. Windows Server 2008, Hyper-V и SQL Server 2008 – это лишь те немногие продукты, которые действительно способны изменить правила игры в сфере эффективного использования ресурсов и консолидации.

Сегодня проект услуг сервера SQL подразделения Microsoft IT развивается и, согласно ожиданиям, внесет весомый вклад в снижение негативного воздействия на окружающую среду при достижении других важных преимуществ виртуализации и консолидации.

Ресурсы

Прогноз потребления электроэнергии центрами обработки данных
http://svlg.net/campaigns/datacenter/docs/DCEFR_report.pdf

Microsoft IT RightSizing – определение серверов, подходящих для виртуализации
https://technet.microsoft.com/en-us/library/cc700692.aspx

Microsoft IT Showcase – официальный документ по виртуализации
https://technet.microsoft.com/en-us/library/cc713312.aspx

Отчет Конгрессу о энергоэффективности серверов и центров обработки данных (Публичный закон 109-431)
http://www.energystar.gov/ia/partners/prod_development/downloads/EPA_Datacenter_Report_Congress_Final1.pdf

SQL Server 2008 в среде Hyper-V – передовые практики и рекомендации по повышению производительности
http://sqlcat.com/whitepapers/archive/2008/10/03/running-sql-server-2008-in-a-hyper-v-environment-best-practices-and-performance-recommendations.aspx

«Скрипты автоматизации SQL Server», журнал SQL Server Magazine (сентябрь, 2007 г.)
http://www.sqlmag.com/Article/ArticleID/96463/SQL_Server_Automation_Scripts.html

Корпорация Standard Performance Evaluation
http://spec.org

Об авторе

Марк Похтоу – старший системный инженер подразделения Microsoft IT. Марк работает в ИТ-сфере с 1987 года, обладает лидерскими качествами и увлекается технологиями баз данных. Он начал работать в отделе Redmond Platform Services корпорации Microsoft в 1999 году. Марк имеет разносторонний опыт работы и соответствующее образование: он обучался иностранным языкам в институте иностранных языков Министерства обороны США, несколько лет работал в системе разведывательных учреждений, прошел военную подготовку офицеров армии США и обучение администрированию инфор­мационных систем в университете Our Lady of the Lake (Сан-Антонио, штат Техас). В корпорации Microsoft он занимал должность старшего администратора баз данных в группе Database Operations Group и осуществлял руководство командой, ответственной за мониторинг приложений с помощью Microsoft Operations Manager. Он разработал и опубликовал средства автоматизации для управления базами данных, является соавтором книг «SQL Server 2000 High Availability» и «Pro SQL Server 2005 High Availability» (вместе с Алланом Хиртом). В центре повышения квалификации Microsoft SQL Server был руководителем группы, которая занималась разработкой следующих решений SQL Server: программы оценки рисков Risk Assessment Program и мониторинга уровня обслуживания Service Level Monitoring, а также SQL Server Microsoft Certified Architect. Он преподавал проектирование архитектуры для Exchange Server, Windows Server и SQL Server. Недавно Марк вернулся в подразделение Microsoft IT, чтобы руководить проектом по консолидации серверов SQL в рамках всей ИТ-среды.

В написании этой статьи также участвовали Джимми Мэй, старший инженер по экс­плуатации Microsoft IT, и Уорд Понд, технический архитектор Microsoft Services.