White. paper. Optimización del centro de datos virtual con pools de rutas de datos. EMC PowerPath/VE. Febrero de 2011

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1 White paper Optimización del centro de datos virtual con pools de rutas de datos EMC PowerPath/VE Por Bob Laliberte Febrero de 2011 Este informe técnico de ESG fue encargado por EMC y distribuido bajo la licencia de ESG.

2 Contenido Informe técnico: Optimización del centro de datos virtual con pools de rutas de datos 2 Expandir la virtualización de la infraestructura... 3 La virtualización viene con obstáculos... 4 Crear pools de rutas de datos con EMC PowerPath/VE... 6 La importancia de las múltiples rutas en los centros de datos dinámicos... 9 La gran verdad Todos los nombres de marcas comerciales pertenecen a sus respectivas empresas. La información incluida en esta publicación se ha obtenido de fuentes que The Enterprise Strategy Group (ESG) considera confiables, pero ESG no garantiza su plena veracidad. Esta publicación puede contener opiniones de ESG, que están sujetas a cambios periódicos. Los derechos de esta publicación pertenecen a The Enterprise Strategy Group, Inc. Cualquier reproducción o redistribución de esta publicación, de forma total o parcial, ya sea en formato impreso, electrónico o de otro tipo, a personas no autorizadas para recibirla sin el consentimiento expreso de Enterprise Strategy Group, Inc. constituye una violación de las leyes de derechos de autor de los Estados Unidos y estará sujeta a una acción por daños civiles y, en caso de ser pertinente, a un juicio penal. Si tiene alguna pregunta, póngase en contacto con ESG Client Relations llamando al (508)

3 Informe técnico: Optimización del centro de datos virtual con pools de rutas de datos 3 Expandir la virtualización de la infraestructura Los presupuestos limitados y los recursos subutilizados de los centros de datos llevan a muchas compañías a implementar tecnologías de virtualización para obtener una mayor eficiencia. A decir verdad, de acuerdo con la encuesta IT Spending Intentions Survey de 2011 de ESG, el aumento de la virtualización de servidores sigue siendo la prioridad número uno entre las organizaciones empresariales y de tamaño mediano, tal como lo fue en Para ahondar un poco más, a los encuestados se les preguntó cuáles son las iniciativas de negocios que se espera que tengan el mayor impacto en las decisiones de gastos en TI en los próximos 12 a 18 meses. Como se muestra en la figura 1, las iniciativas que apuntan a la reducción de costos y las mejoras en el proceso de negocios se mantienen en el segundo lugar. Esta tendencia está en concordancia con la revolución que representa la virtualización de servidores, que está diseñada para reducir tanto los gastos de capital como los de operaciones; la virtualización de servidores requiere de algunos recursos físicos, mantenimiento y costos de licencias que generalmente son más bajos. También ofrece mejoras en el proceso del negocio como el aprovisionamiento más rápido, una mayor disponibilidad de las aplicaciones, y mejores recuperación y respaldo. Figura 1. Iniciativas de negocio con mayor influencia en las decisiones de gastos en TI Fuente: Enterprise Strategy Group, Debería considerarse que la brecha entre la reducción de los costos y la mejora de los procesos de negocios está disminuyendo. La importancia de la reducción de los costos bajó de un 54% a un 42% de los encuestados desde el 2009, mientras que la importancia de la mejora de los procesos de negocios aumentó de un 31% a un 33%. Esto indica que las organizaciones se enfocan en las mejoras, como la virtualización y la automatización, que aumentan la eficiencia. 1 Fuente: Informe de investigación de ESG, 2011 IT Spending Intentions Survey, enero de 2011.

4 Informe técnico: Optimización del centro de datos virtual con pools de rutas de datos 4 También existen otros impulsores de la virtualización. Por ejemplo, los costos de software a menudo son más bajos con servidores virtuales que con los servidores físicos múltiples en la nube. Los estándares de virtualización de servidores están aumentando la velocidad de las implementaciones, y el soporte para sistemas operativos múltiples en una sola plataforma de hipervisores reduce la complejidad. Como resultado, las organizaciones están experimentando un aumento en el tiempo activo de las aplicaciones, una administración más simple, una reducción en los costos de administración y una mejor preparación para los desastres. Además, una reciente investigación de ESG que se enfoca en la virtualización de servidores mostró una tendencia interesante: cuanta más experiencia tengan las organizaciones en relación con la virtualización de servidores, sus beneficios serán mayores. 2 Es decir, las organizaciones que han comenzado a implementar la virtualización de servidores (medida por el alcance de la implementación, el porcentaje de máquinas virtuales (VM) de producción, la eficiencia y la penetración de la carga de trabajo) experimentan bastantes menos beneficios que aquellas organizaciones con implementaciones de virtualización extensas. Esto es una buena noticia, ya que todo apunta a un enorme crecimiento de la virtualización de servidores dentro de los próximos dos años: Los encuestados de ESG informaron que esperan aumentar la implementación de la virtualización de servidores, consolidando cada vez más máquinas virtuales en cada servidor físico e implementando más cargas de trabajo de producción de misión crítica en las máquinas virtuales. Qué se necesita para crear un centro de datos optimizado para todo esto? La mayoría de los expertos del sector están de acuerdo en que la respuesta está en un enfoque integral que incluya los dominios del servidor, las redes y el almacenamiento. La mayoría comienza aprovechando la virtualización de servidores para crear un pool de recursos de servidores que se pueda distribuir y compartir, y optimizando el almacenamiento con la creación pools de capacidad que también se puedan compartir. Pero estas cargas de trabajo virtualizadas por lo general se traducen en operaciones de I/O mucho más consolidadas de un único servidor físico y sus rutas de datos. Para optimizar completamente el centro de datos, las rutas de datos en red también deben convertirse en un pool de recursos (mediante múltiples rutas). Sin eso, las operaciones de I/O se pueden convertir en un cuello de botella entre los nuevos y eficientes servidores y pools de almacenamiento. La virtualización viene con obstáculos Crear un centro de datos completamente dinámico y optimizado no es una tarea fácil: se deben superar muchos desafíos para que los beneficios se hagan realidad. Estos desafíos abarcan todos los dominios e incluyen: El impacto de la virtualización en los procesos y las herramientas de administración. Las organizaciones deberían estar al tanto de cómo influirá la creación de estos pools de recursos en los procesos y herramientas existentes. Como se muestra en la figura 2, en una encuesta reciente sobre la virtualización de servidores, una gran mayoría de los encuestados informaron notar un impacto parcial a un impacto significativo en la administración de servidores, almacenamiento y red, y menos de un 10% indicó que la virtualización tuvo un impacto leve o ninguno. A medida que los ambientes de virtualización de servidores continúen madurando, las organizaciones virtualizarán cada vez más las cargas de trabajo de producción de misión critica y exigirán una integración más estrecha y herramientas de administración con funcionalidades transversales orientadas a la virtualización. Las rutas de las operaciones de I/O se convierten en cuellos de botella a medida que las relaciones de consolidación aumentan. En los ambientes virtuales dinámicos, TI tendrá la responsabilidad de sacar el mayor provecho posible de sus rutas de datos. A medida que las organizaciones continúan fomentando la consolidación de cada vez más máquinas virtuales en servidores individuales, las operaciones de I/O se pueden convertir en un cuello de botella. Estos son algunos de los factores que complican la situación: intentar que haya más operaciones de I/O de las admitidas por la ruta de datos; ajustes y supervisión manuales y constantes mientras TI intenta optimizar las operaciones de I/O a medida que las máquinas virtuales se multiplican; y la incapacidad de visualizar las operaciones de I/O end toend. En última instancia, los problemas de I/O impactan en el rendimiento y la disponibilidad de las aplicaciones, para lo que existe poca tolerancia actualmente e incluso menos a medida que se virtualizan más cargas de trabajo de producción. Cabe señalar que los usuarios de la virtualización esperan aumentar drásticamente la cantidad de máquinas virtuales consolidadas por servidor físico 2 Fuente: Informe de investigación de ESG, The Evolution of Server Virtualization, de noviembre del Todas las referencias de investigación provienen de este informe a menos que se indique lo contrario.

5 Informe técnico: Optimización del centro de datos virtual con pools de rutas de datos 5 en los próximos dos años. Mientras que cerca de tres cuartos de las organizaciones han alcanzado relaciones de consolidación de al menos 5:1, cerca de un tercio espera que en dos años sean de 25:1. A medida que los ambientes virtuales avanzan hacia la hiperconsolidación, se producen problemas. Las aplicaciones que realizan gran cantidad de operaciones de I/O pueden generar interrupciones y se vuelve extremadamente difícil mapear manualmente el ambiente para garantizar tiempos de respuesta de I/O suficientes. Figura 2. El impacto de la tecnología de virtualización en los procesos y herramientas de administración Fuente: Enterprise Strategy Group, Mantener la disponibilidad y el rendimiento en los ambientes dinámicos. Maximizar el tiempo activo de las aplicaciones para satisfacer tanto a la administración como a los usuarios también puede ser un reto en ambientes dinámicos altamente virtualizados. Los procesos manuales ineficientes no son suficientes para equilibrar rápidamente las cargas de I/O. Los ambientes dinámicos con piezas movibles hacen difícil ver donde se necesita I/O y cómo llevarlo hasta ahí; las características tales como VMware vmotion, High Availability, Dynamic Resource Scheduler, y vstorage API Array Integration (VAAI) contribuyen a complicar la administración del rendimiento de I/O. Esto no es de poca importancia para los usuarios, como lo señala el hecho de que los problemas de rendimiento aparecen en tercer lugar en la lista de los factores que evitan que las organizaciones utilicen la tecnología de virtualización de forma más generalizada. Si TI pretende entregar los niveles de rendimiento solicitados por el negocio, estas implementaciones insuficientes nunca funcionarán. Asimismo, TI debe ser capaz de asegurar un failover perfecto de la ruta de I/O durante actualizaciones de los arreglos, fallas de ruta inesperadas y desastres o interrupciones imprevistas. Dado el aumento en la densidad de la máquina virtual, las cargas de trabajo mezcladas y el soporte esperado para las aplicaciones de producción, el rendimiento y la disponibilidad tendrán una mayor demanda y serán más difíciles de asegurar. Reducir el costo de crear un ambiente dinámico y altamente virtualizado. ESG señaló que las licencias/fijación de precios de los proveedores para las tecnologías virtuales son otros de los factores principales que no permiten que las organizaciones usen de forma más generalizada la virtualización. Para aquellas organizaciones en ambientes con hipervisores múltiples, la elaboración de estándares acerca del uso de múltiples rutas en SAN compartidos también es un problema; sin ellos, la implementación y administración es compleja y poco fiable. Además, tener que administrar el ambiente físico con un conjunto de herramientas y el ambiente virtual con otro requiere un costo y esfuerzo

6 Informe técnico: Optimización del centro de datos virtual con pools de rutas de datos 6 adicionales que llevan a la ineficiencia. Las herramientas que se puedan estandarizar en una solución única para administrar ambos tipos de ambientes son altamente valoradas. Resolución de problemas de rutas de datos en pools de recursos virtualizados. La configuración de la administración de las rutas también es un elemento clave: es difícil y caro configurar manualmente las rutas con máquinas virtuales que van y vienen, creciendo y cambiando. La corrección de las fallas de rutas y las configuraciones inadecuadas interrumpe las operaciones y toma tiempo y esfuerzo del personal. Parte del problema es que en este ambiente dinámico y de múltiples niveles es difícil tener la visibilidad adecuada para encontrar las causas de las fallas, haciendo que sea difícil resolverlas de manera rápida y eficaz. Falta de conocimientos, herramientas y habilidades de virtualización. Los empleados de almacenamiento, servidores y redes informaron de desafíos que no solo incluyeron el costo de la infraestructura de la virtualización en cada categoría, sino también la falta de conocimiento y habilidades de virtualización. Además, los empleados de redes indicaron que las herramientas de administración de redes existentes están construidas para dispositivos físicos, no virtuales, y dicen tener dificultad al regular el ancho de banda requerida para dar soporte al ambiente de servidores virtuales. Asimismo, cuando se les preguntó sobre el impacto de la virtualización de servidores en sus áreas de tecnología, los empleados de redes y de almacenamiento notaron una mayor necesidad de colaborar con otros grupos de infraestructura además de aumentar el uso del almacenamiento basado en SAN y la creación de más tráfico de redes. Todos estos puntos de datos se combinan para demostrar la importancia de la visibilidad end to end a través del eje de la virtualización. Las herramientas que aumenten la visibilidad y permitan a TI ver lo que está pasando desde cualquier perspectiva tecnológica facilitarán el camino a una mayor virtualización. Como se mencionó anteriormente, ampliar la implementación de la virtualización parece aumentar los beneficios obtenidos, de modo que las herramientas y tecnologías que permitan esa expansión pueden ser una ventaja evidente. Sin embargo, no todas las soluciones son iguales: las organizaciones deben saber que muchas de las soluciones locales gratuitas que vienen incluidas con las tecnologías de virtualización a menudo requieren una afinación manual y ofrecen una supervisión menor, sin mencionar que requieren una nueva curva de aprendizaje y solo dan soporte para ambientes virtuales. En cambio, las organizaciones deben investigar las soluciones de calidad comprobada del mundo físico que se hayan adaptado al mundo virtual. Crear pools de rutas de datos con EMC PowerPath/VE En función de los desafíos informados para expandir la virtualización, qué tipo de solución de múltiples rutas necesitan los usuarios? La investigación de ESG indica que las organizaciones buscan: un conjunto de herramientas único para administrar la configuración de las rutas de datos, el aprovisionamiento y el failover para los ambientes virtuales y físicos visibilidad de I/O end to end a través del ambiente virtual automatización de múltiples rutas y balanceo de cargas de I/O failover y recuperación de rutas perfectos rendimiento y optimización de rutas mejorados costos más bajos, sin importar la escala Las organizaciones están buscando una mayor eficiencia, costos más bajos, la habilidad de maximizar el uso del canal de I/O y poder crecer sin tener que preocuparse de los flujos de datos. Cuanta más automatización e inteligencia incluya una herramienta, más se libera a los administradores de TI de la supervisión constante y de tener que ajustar el uso de las rutas de datos para el rendimiento y la disponibilidad. Cabe señalar que la virtualización está creando un cambio de las funciones administrativas individuales basadas en silos, en favor de los generalistas de TI que administran a través del eje. Las herramientas integrales con visibilidad end toend que entreguen inteligencia y automatización ayudarán a hacerlo posible. Con PowerPath/VE, los usuarios obtienen un conjunto de herramientas para enfrentar la administración de los ambientes virtuales dinámicos utilizando VMware vsphere y Microsoft Hyper V. Elaborado con los más altos

7 Informe técnico: Optimización del centro de datos virtual con pools de rutas de datos 7 estándares de calidad de EMC PowerPath Multipathing para los ambientes físicos, PowerPath/VE también protege a los servidores y el almacenamiento heterogéneos, incluso los arreglos que no son propiedad de EMC. PowerPath se ha mantenido como un punto de referencia para las soluciones de administración de rutas durante una década; con más de 30,000 clientes de PowerPath únicos y un millón de servidores host, es una solución comprobada. Puede que no sea el producto más glamoroso de EMC pero sin duda es uno de los más respetados. Como se observó anteriormente, la virtualización de servidores crea un pool compartido de recursos del servidor y optimización de almacenamiento crea los pools compartidos de capacidad de almacenamiento para dar soporte a las aplicaciones. PowerPath/VE proporciona las múltiples rutas requeridas para crear pools de rutas de datos en el mismo paradigma. Con PowerPath/VE, las organizaciones pueden elaborar centros de datos completamente optimizados basados en pools compartidos de recursos de los servidores a través de las rutas de datos para el almacenamiento. PowerPath/VE aumenta el número de los iniciadores de actividad constante, lo que tiene como resultado múltiples corrientes de datos por host. TI puede ignorar la complejidad del ambiente virtual y simplemente asignar todos los dispositivos a todas las rutas: PowerPath/VE optimiza automáticamente el rendimiento de I/O. PowerPath/VE ofrece un soporte heterogéneo a los sistemas operativos y los arreglos de almacenamiento de guest, ya que reside en el hipervisor, bajo las aplicaciones y los sistemas operativos guest y sobre los HBA y el almacenamiento. Esto elimina la necesidad de calificar las máquinas virtuales para los productos de administración de rutas. PowerPath/VE sirve como un punto de control de la infraestructura y funciona con cualquier dispositivo de almacenamiento crudo, administradores de volúmenes, sistemas de archivos y aplicaciones. Ofrece un interfaz de usuario similar a través de múltiples sistemas operativos al igual que una supervisión integrada mediante VMware vcenter Server y el nuevo PowerPath CLI remoto. El verdadero valor de PowerPath/VE es la administración de rutas inteligente a través de todo el SAN compartido. Combina las capacidades de I/O de múltiples rutas, el balanceo de carga automático, el failover y recuperación de ruta, y, junto con PowerPath, proporciona un único conjunto de herramientas que funciona en muchos ambientes heterogéneos de almacenamiento y de servidores virtuales y físicos: una sola herramienta para todo el trabajo. Una solución común para la administración de rutas, que se entrega a través de múltiples sistemas operativos crea una previsibilidad y estabilidad en SAN, incluidos los ambientes Fibre Channel, iscsi y FCoE. PowerPath/VE está diseñado para maximizar la disponibilidad de las aplicaciones, optimizar el rendimiento y automatizar la administración de las rutas mientras reduce la complejidad. Los algoritmos y características patentados de PowerPath/VE lo hacen único entre las soluciones de administración de rutas de datos. Estos incluyen: Políticas de balanceo de carga optimizadas para los arreglos de EMC Symmetrix VMAX, VNX y CLARiiON; un algoritmo patentado usa la orientación a SAN y un enrutamiento inteligente para adaptar los cambios de carga en el SAN. PowerPath/VE comprueba el modo en que se están utilizando las rutas y qué tan pesada es la carga, y la enruta hacia el I/O según corresponda. Un algoritmo patentado que balancea la carga para arreglos que no pertenezcan a EMC. Failover y failback (recuperación) automáticos y no disruptivos que proporcionan tranquilidad al tratar con aplicaciones de misión crítica. Pruebas de rutas con sensibilidad hacia las rutas defectuosas y la habilidad de restaurar automáticamente las rutas recuperadas. La detección proactiva de fallas es una característica única de PowerPath y le permite redirigir las solicitudes de I/O antes de que ocurra una falla. Las rutas fallidas y deterioradas son identificadas y eliminadas rápidamente del servicio, y las rutas restauradas se devuelven automáticamente al servicio. Pruebas periódicas para determinar qué rutas de datos están activas o inactivas. Pruebas de rutas basadas en la carga minimizan el uso del ciclo de la CPU ya que cuando los sistemas ocupados completan exitosamente I/O, requieren menos pruebas de rutas. Configuración automática de políticas de balanceo de carga para la optimización de las rutas. Orientación a SAN end to end para mejor visibilidad.

8 Informe técnico: Optimización del centro de datos virtual con pools de rutas de datos 8 La inteligencia de PowerPath/VE brinda un alto nivel de servicios de administración de rutas. Por ejemplo, cuando se asignan las rutas de datos, PowerPath/VE tiene en cuenta no solo el número de I/O, sino que también el tamaño y tipo y el retraso de las líneas de espera en cada ruta. Del mismo modo, por failover y failback o recuperación, PowerPath/VE considera la carga de trabajo actual, la política de balanceo de carga y que rutas están disponibles y eligen la siguiente mejor ruta después del fallo.

9 Informe técnico: Optimización del centro de datos virtual con pools de rutas de datos 9 La importancia de las múltiples rutas en los centros de datos dinámicos Las características mencionadas en la sección anterior son particularmente importantes cuando se ven en el contexto de la virtualización de servidores expandidos. ESG preguntó a los encuestados en varios segmentos tecnológicos (servidores, almacenamiento, redes, aplicaciones y seguridad) que desarrollos creen que serían capaces de permitir un uso más extendido de la virtualización de servidores. Un tema común entre los integrantes del personal fue la necesidad de una mejor visibilidad end to end. Mencionaron la necesidad de simplificar y consolidar el cambio de centros de datos; más características en los switch virtuales, y mejor integración entre el servidor, el almacenamiento y las tecnologías de virtualización. La administración de rutas de datos automatizada con PowerPath/VE da soporte a todas esas necesidades. Es interesante observar que un porcentaje significativo de empleados en todos los segmentos de tecnología están buscando capacitación adicional para expandir la virtualización de servidores, puede ser que las herramientas integrales como PowerPath/VE, mediante la automatización de tareas y la optimización de recursos, puedan minimizar la cantidad de capacitación adicional requerida. Es importante destacar que la arquitectura de PowerPath/VE da soporte a la implementación de multiusuarios para las nubes públicas y privadas. El ancho de banda disponible se puede segmentar según las aplicaciones para asegurar un rendimiento suficiente por cada grupo de usuarios. Se pueden asignar aplicaciones específicas a canales dedicados y algunas aplicaciones pueden aprovechar las rutas más activas según sea necesario. Esto hace atractivo a PowerPath/VE para los proveedores de servicios. Finalmente, EMC E Lab ha probado intensivamente a PowerPath/VE en cientos de escenarios a través de varios hardware y plataformas de sistemas operativos utilizando varios protocolos. Se ha probado exitosamente en implementaciones que utilizaban clusters, aprovisionamiento delgado, movilidad de particiones de máquinas virtuales, varias inserciones de fallos, actualizaciones no disruptivas, encendido de SAN, y muchas más. Como uno de los productos más ampliamente probados de EMC, su rendimiento en todos estos escenarios está bien establecido.

10 La gran verdad Informe técnico: Optimización del centro de datos virtual con pools de rutas de datos 10 Una solución de administración de rutas automatizada es esencial para sacar el máximo provecho a su inversión virtual. La investigación de ESG indica claramente que las implementaciones de virtualización de servidores se expandirán drásticamente en los próximos dos años; y si se continúa utilizando la administración manual de las rutas, esta no será capaz de sostener ese crecimiento. EMC PowerPath, incluido PowerPath/VE, entrega una solución única de administración de rutas para los servidores físicos y virtuales, para el almacenamiento tanto de EMC como que no pertenezca a EMC, y para los sistemas operativos más populares. 3 Los usuarios obtienen pools virtuales de recursos de rutas para acompañar a los pools virtuales para el almacenamiento y recursos del servidor. PowerPath/VE aprovecha todos los canales de I/O para el balanceo de carga y failover, brindando un alto rendimiento predecible. Su habilidad de ajustar constantemente el uso de las rutas de I/O de acuerdo con los cambios en las cargas de I/O de las máquinas virtuales asegura que las aplicaciones retengan el rendimiento que necesitan. Estas características serán fundamentales dentro de los próximos dos años a medida que la densidad de las máquinas virtuales aumenta y que las organizaciones virtualizan más cargas de trabajo mixtas que incluyen las aplicaciones de misión crítica. En vez de gastar tiempo administrando I/O y mapeando el ancho de banda para las aplicaciones y máquinas virtuales, los usuarios de PowerPath/VE pueden aprovechar su automatización, inteligencia y visibilidad end to end para garantizar el rendimiento, la disponibilidad y una mayor eficiencia. 3 PowerPath/VE soporta los ambientes virtuales de VMware vsphere y Microsoft Hyper V. PowerPath Multipathing soporta los ambientes físicos de Windows, Linux, AIX, Solaris, y HP UX, así como también algunas de sus variantes virtuales (para Linux, AIX, y Solaris).

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