ACELERACIÓN DEL RENDIMIENTO CON EMC XTREMSF PARA MICROSOFT SQL SERVER 2012

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1 Informe técnico ACELERACIÓN DEL RENDIMIENTO CON EMC XTREMSF PARA MICROSOFT SQL SERVER 2012 Aceleración del rendimiento de SQL Server con EMC XtremSF Recuperación de desastres con grupos de disponibilidad AlwaysOn en EMC XtremSF Generación de informes con copia legible AlwaysOn en EMC XtremSF Virtualización de servidores VMware vsphere EMC Solutions Group Resumen Este informe técnico describe el rendimiento de una tarjeta PCIe de EMC XtremSF integrada con VMware vsphere en un ambiente virtualizado de SQL Server 2012 con grupos de disponibilidad. En esta solución, las tarjetas contienen los datos del usuario y una réplica, lo que elimina la necesidad de obtener acceso al arreglo de almacenamiento. Julio de 2013

2 Copyright 2013 EMC Corporation. Todos los derechos reservados. EMC considera que la información de esta publicación es precisa en el momento de su publicación. La información está sujeta a cambios sin previo aviso. La información de esta publicación se proporciona tal cual. EMC Corporation no se hace responsable ni ofrece garantía de ningún tipo con respecto a la información de esta publicación y, específicamente, renuncia a toda garantía implícita de comerciabilidad o capacidad para un propósito determinado. El uso, la copia y la distribución de cualquier software de EMC descrito en esta publicación requieren una licencia de software correspondiente. Para obtener una lista actualizada de nombres de productos de EMC, consulte las marcas comerciales de EMC Corporation en mexico.emc.com (visite el sitio web de su país correspondiente). Todas las marcas comerciales incluidas/utilizadas en este documento pertenecen a sus respectivos propietarios. Número de referencia H Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

3 Tabla de contenido Resumen ejecutivo... 5 Caso de negocios... 5 Descripción general de la solución... 5 Resultados clave... 6 Introducción... 7 Propósito... 7 Alcance... 7 Público de destino... 7 Terminología... 7 Descripción general de la tecnología... 9 Presentación de los componentes clave... 9 EMC XtremSF... 9 Ventajas de XtremSF: El mejor rendimiento y la mejor capacidad en su clase Casos de uso de alto rendimiento de XtremSF Métodos de protección que deben tenerse en cuenta para usar XtremSF como almacenamiento local Funciona de manera transparente con vsphere Impacto mínimo en los recursos del sistema VMware vsphere Microsoft SQL Server AlwaysOn Grupos de disponibilidad AlwaysOn Réplicas y funciones de disponibilidad Modos de disponibilidad Configuración de soluciones Descripción general de la solución Arquitectura de la solución Perfil de usuario y diseño de SQL Server Recursos de hardware Recursos de software Diseño de almacenamiento Descripción general Plan de diseño de almacenamiento Administración y configuración de XtremSF Descripción general Configuración de XtremSF como dispositivo de paso Configuración de XtremSF como VMDK Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

4 Pruebas y validación Descripción general de la prueba Acerca de los resultados de los parámetros de rendimiento Objetivos de la prueba Procedimientos de prueba Resultados de la prueba Resumen Rendimiento del tipo de carga OLTP para una base de datos con XtremSF como almacenamiento XtremSF reduce el tiempo de sincronización para los grupos de disponibilidad Impacto de los grupos de disponibilidad con base de datos de SQL Server en XtremSF Costos y beneficios con el sistema de informes en la copia síncrona legible de los grupos de disponibilidad Conclusión Resumen Conclusiones Referencias Documentos técnicos Documentación de los productos Otra documentación Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

5 Resumen ejecutivo Caso de negocios En los ambientes de negocios actuales, cada vez más pendientes de los costos, las empresas se ven frecuentemente en la necesidad de optimizar procesos y mejorar el servicio al mismo tiempo que reducen los costos de TI. También surgen demandas más altas de rendimiento de la infraestructura de TI impulsadas por lo siguiente: Tipos de carga más exigentes Aplicaciones para las que el tiempo es fundamental y escalamiento de los acuerdos de nivel de servicio Tipos de carga de transacciones con alta sensibilidad ante la respuesta de I/O La necesidad de arquitecturas de bajo costo y aprovisionamiento de recursos preciso Las empresas que usan SQL Server 2012 deben evaluar nuevos enfoques para los retos de rendimiento que permitan obtener menores costos y un mayor nivel de protección de datos. EMC XtremSF es una tarjeta de hardware flash de bajo perfil que se adapta al slot de interconexión de componentes periféricos express (PCIe) en cualquier servidor montado en rack. Permite que las aplicaciones logren rendimiento de memoria sin tener que adquirir memoria adicional. También ofrece alta capacidad de almacenamiento en un espacio físico reducido. Acelera las operaciones de lectura y escritura mediante la reducción de la latencia y el aumento del rendimiento. Una sola tarjeta XtremSF de 2.2 TB puede procesar más de 110,000 solicitudes de I/O de 8 KB por segundo, mientras que una unidad SSD típica puede procesar solo algunos miles de solicitudes de lectura. Con XtremSF, EMC proporciona una solución que optimiza el rendimiento de SQL Server con un impacto mínimo en los recursos del sistema, como CPU y memoria. Juntos, Microsoft y EMC proporcionan los componentes críticos para ofrecer soluciones con disponibilidad de clase empresarial y alto rendimiento para ambientes Microsoft SQL Server Al combinar la potencia de los grupos de disponibilidad (AG) AlwaysOn de Microsoft SQL Server 2012 con XtremSF en un ambiente virtualizado, esta solución no solo proporciona menor tiempo de inactividad después de un fallo, sino que además permite una accesibilidad más fácil y rápida a los datos que mejora la capacidad de Business Intelligence y análisis. Descripción general de la solución El objetivo de esta solución es ilustrar las capacidades y el valor de XtremSF en ambientes SQL Server de misión crítica muy exigentes. Esta solución demuestra que XtremSF es una opción de almacenamiento simple y altamente eficaz para las infraestructuras SQL Server 2012 en un ambiente virtualizado. El uso de XtremSF en un ambiente virtual proporciona administración de almacenamiento para una implementación virtualizada de SQL Server Junto con los grupos de disponibilidad AlwaysOn, ofrece una solución de alta disponibilidad/recuperación de desastres altamente eficaz y de bajo impacto. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

6 Resultados clave Esta solución ofrece los siguientes resultados: XtremSF soporta los tipos de carga OLTP altamente transaccionales más exigentes con un número elevado de operaciones de entrada/salida por segundo (IOPS) y baja latencia. XtremSF presenta una mejora de rendimiento significativa en comparación con el almacenamiento en red estándar. XtremSF funciona sin problemas con las tecnologías AlwaysOn de SQL Server para proporcionar una solución de alta disponibilidad/recuperación de desastres sin comprometer el rendimiento. XtremSF admite tipos de carga de informes en tiempo real que aprovechan las copias de solo lectura AlwaysOn con un impacto mínimo para el rendimiento del servidor de producción. XtremSF afecta mínimamente los recursos del sistema, como el CPU y la memoria. XtremSF funciona tan bien en un ambiente virtualizado como en uno físico, y es fácil de administrar y monitorear. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

7 Introducción Propósito Alcance Público de destino Terminología Este informe técnico demuestra cómo XtremSF admite tipos de carga OLTP de SQL Server con actividad de I/O intensiva, mientras proporciona alto rendimiento extremo y una configuración sencilla. También demuestra que los grupos de disponibilidad AlwaysOn combinados con XtremSF pueden proporcionar alta disponibilidad/recuperación de desastres en el nivel de bases de datos con eficacia y sin afectar el rendimiento del servidor de producción, mientras proporciona un sistema de informes de gran eficacia. Este informe técnico demuestra: La capacidad de XtremSF para acelerar el rendimiento de tipos de carga OLTP intensos en SQL Server con un impacto mínimo para los recursos del sistema. Cómo la solución de alta disponibilidad/recuperación de desastres que proporciona XtremSF con grupos de disponibilidad AlwaysOn funciona de manera transparente sin impacto para el rendimiento de la base de datos de producción. Que XtremSF proporciona un excelente rendimiento para un sistema de informes cuando está configurado como copia legible AlwaysOn en un servidor secundario con un impacto mínimo para el rendimiento de la base de datos de producción. Que XtremSF es fácil de administrar y configurar. Este informe técnico está dirigido a administradores de bases de datos de SQL Server 2012 y arquitectos de almacenamiento involucrados en la planificación, el diseño o la administración de un ambiente con XtremSF. Este informe técnico incluye la siguiente terminología. Tabla 1. Terminología Término Grupos de disponibilidad (AG) Réplica de disponibilidad Sincronización de datos Definición Solución de alta disponibilidad y recuperación de desastres que proporciona una alternativa de nivel empresarial a las copias espejo de bases de datos. La función de grupos de disponibilidad AlwaysOn, presentada en SQL Server 2012, maximiza la disponibilidad de un conjunto de bases de datos de usuario. Una instancia de un grupo de disponibilidad que se aloja en una instancia específica de SQL Server y mantiene una copia local de cada base de datos de disponibilidad que pertenezca al grupo de disponibilidad. Existen dos tipos de réplicas de disponibilidad, una sola réplica primaria (consulte Réplica primaria) y hasta cuatro réplicas secundarias (consulte Réplica secundaria legible). El proceso en el que los cambios realizados a una base de datos primaria se reproducen en una base de datos secundaria. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

8 Término EMC XtremSF emlc IOPS OLTP PCIe Réplica primaria Réplica secundaria legible Replicación SLC SQL Server 2012 AlwaysOn SQL Server 2012 AlwaysOn SSD VMDK Definición Una sola tarjeta de hardware flash de servidor de bajo perfil que se adapta a cualquier servidor de montaje en rack dentro del ámbito de alimentación de un solo slot PCIe y que está disponible con un conjunto amplio de capacidades de celda de múltiples niveles empresariales (emlc) y de celdas de un solo nivel (SLC). Celda de múltiples niveles empresariales. Celdas de múltiples niveles diseñadas para ofrecer bajas tasas de error. Una tecnología de memoria flash que usa múltiples niveles por celda para permitir que se almacenen más bits con la misma cantidad de transistores. Operaciones de entrada/salida por segundo. Procesamiento de transacciones en línea. Las aplicaciones típicas de OLTP incluyen entrada de datos y procesamiento de recuperación de transacciones. Interconexión de componentes periféricos Express. La réplica de disponibilidad que hace que las bases de datos primarias estén disponibles para conexiones de lectura y escritura por parte de clientes y envía registros de log de transacciones para cada base de datos primaria a cada réplica secundaria. Bases de datos de réplica secundaria configuradas para permitir conexiones de cliente de solo lectura. Es el proceso de copiar una base de datos de una réplica primaria a las correspondientes réplicas secundarias. Celda de un solo nivel. Cada celda puede existir en uno de dos estados y almacenar un bit de información por celda. Hace referencia a una nueva solución integral de alta disponibilidad y recuperación de desastres para SQL Server AlwaysOn presenta funcionalidades nuevas y mejoradas tanto para bases de datos específicas como para instancias completas, lo que proporciona flexibilidad para admitir varias configuraciones de alta disponibilidad. Hace referencia a una nueva solución integral de alta disponibilidad y recuperación de desastres para SQL Server AlwaysOn presenta funcionalidades nuevas y mejoradas tanto para bases de datos específicas como para instancias completas, lo que proporciona flexibilidad para admitir varias configuraciones de alta disponibilidad. Disco de estado sólido. Especificación del formato de disco de máquina virtual para Vmware. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

9 Descripción general de la tecnología Presentación de los componentes clave EMC XtremSF Esta sección ofrece una descripción general de las tecnologías utilizadas en esta solución: EMC XtremSF VMware vsphere 5.1 Microsoft SQL Server 2012 EMC XtremSF es una tarjeta flash PCIe implementada en el servidor para mejorar significativamente el rendimiento de las aplicaciones gracias a una reducción de la latencia y aceleración del rendimiento. Como se muestra en la Figura 1, la tecnología de CPU mejora 100 veces por década, a diferencia de la velocidad de disco. Las tecnologías flash no tienen las limitaciones físicas de los platos giratorios y, por lo tanto, se mantienen al día con el crecimiento del rendimiento del procesador y reducen la brecha de I/O. Figura 1. La brecha de rendimiento entre CPU y HDD según la ley de Moore 1 XtremSF puede utilizarse como un dispositivo de almacenamiento local para acelerar el rendimiento de lectura y escritura en las aplicaciones de alto rendimiento con gran cantidad de transacciones. También puede utilizarse en conjunto con el software de almacenamiento en caché con tecnología flash de servidor, EMC XtremSW Cache (anteriormente conocido como VFCache), para obtener un rendimiento de lectura acelerado con protección de datos. XtremSF se encuentra disponible en capacidades de emlc de 550 GB, 700 GB, 1.4 TB y 2.2 TB, y en capacidades SLC flash de 350 GB y 700 GB. 1 La ley de Moore es una predicción diseñada por el cofundador de Intel, Gordon Moore, que indica que la cantidad de transistores en un chip se duplica aproximadamente cada dos años. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

10 Ventajas de XtremSF: Las ventajas de la tarjeta XtremSF son: Rendimiento: XtremSF mejora considerablemente la latencia y el rendimiento de las aplicaciones, que llegan a hasta 1.13 millones de IOPS con una tarjeta XtremSF. Flexibilidad: EMC ofrece una amplia gama de capacidades de XtremSF con emlc y SLC para usar como almacenamiento local o con XtremSW Cache. Eficiencia: EMC XtremSF ofrece el mejor costo total de propiedad (TCO) con la menor sobrecarga, el rendimiento más alto, el consumo de energía más bajo y la mejor densidad. El mejor rendimiento y la mejor capacidad en su clase XtremSF ofrece el mejor rendimiento y la mejor capacidad en su clase. A altura media y medio cuerpo, XtremSF es una tarjeta única de bajo perfil que se ajusta a cualquier servidor de montaje en rack en el ámbito de alimentación de un solo slot PCIe. XtremSF ofrece el mejor rendimiento del sector. XtremSF brinda alto rendimiento de memoria sin agregar memoria adicional. La tarjeta XtremSF de 2.2 TB representa la capacidad de almacenamiento más alta del sector en el espacio físico más pequeño de mitad de la altura y mitad de la longitud. En la Tabla 2 se muestran las características de rendimiento de algunas tarjetas XtremSF seleccionadas. Tabla 2. Ancho de banda de lectura Ancho de banda de escritura IOPS de lectura aleatoria de 4 KB IOPS de escritura aleatoria de 4 KB IOPS de procesos combinados aleatorios de 4 KB Latencia de acceso de lectura Latencia de acceso de escritura Características de rendimiento de las tarjetas XtremSF seleccionadas emlc de 550 GB emlc de 2.2 TB SLC de 350 GB SLC de 700 GB 1.36 GB/s 2.47 GB/s 2.9 GB/s 2.9 GB/s 512 MB/s 1.1 GB/s 756 MB/s 1.8 GB/s 174, , , ,000 49, ,000 95, ,000 96, , , , µs 87 µs 50 µs 50 µs 37 µs 30 µs 13 µs 13 µs Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

11 Casos de uso de alto rendimiento de XtremSF XtremSF ofrece actividad de IOPS sostenida, predecible y constantemente alta en una variedad de aplicaciones y tipos de cargas. Al ser un acelerador tanto de lectura como de escritura, XtremSF es óptimo para tipos de carga de alto rendimiento o con alto nivel de transacciones, asociados frecuentemente a aplicaciones web 2.0, ambientes de infraestructura de escritorio virtual (VDI), cómputo de alto rendimiento (HPC) y aplicaciones del mercado financiero de alto rendimiento. También puede utilizarse para acelerar los procesos de analítica, creación de informes, modelado de datos, índices, volcados de bases de datos, procesamiento por lotes, tareas en segundo plano y otros tipos de carga temporales. Métodos de protección que deben tenerse en cuenta para usar XtremSF como almacenamiento local Como los datos en XtremSF no se transfieren a ningún arreglo de almacenamiento, se debe considerar la protección de datos cuando se colocan datos de misión crítica en XtremSF. Los datos almacenados en XtremSF se pueden proteger con una solución de alta disponibilidad/recuperación de desastres en el nivel de aplicaciones con Microsoft SQL Server AlwaysOn, o entre varias tarjetas XtremSF. En esta solución, los grupos de disponibilidad AlwaysOn de SQL Server se utilizan en XtremSF para proporcionar una solución sólida de alta disponibilidad/ recuperación de desastres en el nivel de bases de datos con un impacto mínimo en el rendimiento del SQL Server de producción. Funciona de manera transparente con vsphere XtremSF funciona de manera transparente con ambientes virtualizados y físicos. La GUI de vpcie SSD Manager de Windows, que se muestra en la Figura 2, permite que la administración y el monitoreo de XtremSF sea simple para la configuración de paso de XtremSF. Si se configura como disco de máquina virtual (VMDK), la capacidad de XtremSF puede dividirse entre las máquinas virtuales para admitir las necesidades de almacenamiento de diferentes servidores virtuales. Figura 2. GUI de vpcie SSD Manager Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

12 Impacto mínimo en los recursos del sistema XtremSF está diseñado para minimizar la sobrecarga del CPU en el servidor mediante la descarga de operaciones de administración de flash desde el CPU del host hacia la tarjeta PCIe. XtremSF crea la ruta de I/O más eficaz e inteligente desde la aplicación hasta el área de almacenamiento de datos, lo cual da como resultado una infraestructura que se optimiza dinámicamente para ofrecer rendimiento para los ambientes físicos y virtuales. VMware vsphere 5.1 VMware vsphere 5.1 es el sistema operativo de centro de datos virtual de VMware. Continúa con la transformación de la infraestructura de TI a una utilería más eficiente y compartida según demanda con disponibilidad, escalabilidad y servicios de seguridad integrados para todas las aplicaciones, además de administración automatizada simple y proactiva. vsphere 5.1 presenta las siguientes mejoras de escalabilidad y rendimiento, que permiten que una máquina virtual utilice más recursos del hipervisor: Multiprocesamiento simétrico virtual de 32 vías ESXi 5.1 es compatible con máquinas virtuales con hasta 32 CPU virtuales, configuración que permite ejecutar tipos de carga de mayor tamaño que consumen muchos recursos de CPU, como SQL Server 2012, en el sistema operativo VMware ESXi RAM de máquina virtual de 1 TB Puede asignar hasta 1 TB de RAM a las máquinas virtuales ESXi 5.1 Hasta un millón de IOPS por cada servidor VMware vsphere Ancho de banda de red mayor que 36 GB/s XtremSF ofrece almacenamiento empresarial eficiente en conjunto con la infraestructura de nube de VMware vsphere 5.1. Microsoft SQL Server 2012 Microsoft SQL Server 2012 es la versión más reciente del sistema de administración y análisis de bases de datos de Microsoft para soluciones de data warehousing, comercio electrónico y giro comercial. AlwaysOn AlwaysOn de SQL Server es una solución integral de alta disponibilidad y recuperación de desastres para SQL Server AlwaysOn presenta funcionalidades mejoradas tanto para bases de datos específicas como para instancias completas, lo que proporciona flexibilidad para admitir varias configuraciones de alta disponibilidad por medio de: Instancias de cluster de failover AlwaysOn Grupos de disponibilidad AlwaysOn Esta solución explora los grupos de disponibilidad AlwaysOn, haciendo hincapié en la función de replicación en el nivel de las transacciones que proporciona acceso a réplicas secundarias legibles casi en vivo de las bases de datos de producción. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

13 Grupos de disponibilidad AlwaysOn Los grupos de disponibilidad AlwaysOn conforman una solución de alta disponibilidad y recuperación de desastres presentada en SQL Server 2012 que permite a los administradores maximizar la disponibilidad de una o más bases de datos del usuario. Las instancias de SQL Server están configuradas de modo que una sola base de datos primaria o un grupo de bases de datos primarias puedan tener hasta cuatro copias de bases de datos secundarias que residen en nodos de Windows Server Failover Cluster (WSFC). Réplicas y funciones de disponibilidad Los grupos de disponibilidad constan de conjunto de dos o más partners de failover denominados réplicas de disponibilidad. Cada réplica de disponibilidad se aloja en una instancia separada de SQL Server que, a su vez, reside en un nodo diferente de un WSFC. Cada una de las instancias de SQL Server es una instancia de cluster de failover de SQL Server o una instancia independiente con grupos de disponibilidad AlwaysOn habilitados, como se muestra en la Figura 3. Figura 3. SQL Server y grupos de disponibilidad AlwaysOn Cada réplica de disponibilidad aloja una copia de las bases de datos de disponibilidad en el grupo de disponibilidad. Cada réplica de disponibilidad tiene asignada una función inicial (primaria o secundaria): Réplica primaria: tiene la función principal y solo puede haber una. La réplica primaria aloja las bases de datos de lectura y escritura, y también se denomina base de datos primaria. Réplicas secundarias: puede haber hasta cuatro réplicas con la función secundaria y pueden alojar las bases de datos de solo lectura. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

14 Cualquier réplica secundaria puede convertirse en la réplica primaria como resultado de un failover. En esta solución, 2 creamos dos réplicas secundarias para la base de datos más grande: una para el contenido y otra para alta disponibilidad/recuperación de desastres. Se creó una copia de alta disponibilidad/recuperación de desastres para la base de datos más pequeña. Réplicas secundarias legibles Las réplicas secundarias pueden configurarse de modo que, mientras tienen la función secundaria, puedan aceptar conexiones de cliente de solo lectura a las bases de datos locales. Estas bases de datos secundarias se denominan réplicas secundarias legibles. Los datos de las réplicas secundarias son casi en tiempo real. A diferencia de una base de datos de solo lectura, que es estática, una réplica secundaria es dinámica y cambia constantemente a medida que la base de datos principal correspondiente cambia. La dirección de conexiones de solo lectura a las réplicas secundarias brinda los siguientes beneficios: Descarga los tipos de carga de solo lectura secundarios de la réplica primaria, para conservar los recursos para los tipos de carga de misión crítica Nota: Si tiene un tipo de carga de solo lectura de misión crítica o un tipo de carga que no puede tolerar la latencia, es mejor ejecutarlo en la réplica primaria. Mejora el retorno de la inversión para los sistemas que alojan las réplicas secundarias legibles Además, las réplicas secundarias proporcionan soporte sólido para operaciones de solo lectura, de la siguiente manera: Las estadísticas temporales de las bases de datos secundarias legibles optimizan las consultas de solo lectura. Los tipos de carga de solo lectura utilizan versiones de fila para eliminar la contención de bloqueo en las bases de datos secundarias. Todas las consultas que se ejecutan en las bases de datos secundarias se asignan automáticamente al nivel de transacciones de aislamiento de snapshot, incluso cuando otros niveles de aislamiento de transacciones se configuran explícitamente. Además, se omiten todos los consejos de bloqueo. Esto elimina la contención de lectura a escritura. Para obtener más información sobre las réplicas secundarias legibles, consulte el tema Active Secondaries: Readable Secondary Replicas (AlwaysOn Availability Groups) en la librería de MSDN. Modos de disponibilidad Cada grupo de disponibilidad tiene una configuración de modo de disponibilidad, que determina si la réplica primaria tiene que esperar que una transacción se asigne a una base de datos antes de que la réplica secundaria correspondiente escriba el log de transacciones en disco (lo cual consolida el log). 2 En este informe técnico, cuando se habla de nosotros se hace referencia al equipo de ingeniería de soluciones de EMC que validó la solución. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

15 Los grupos de disponibilidad AlwaysOn admiten dos modos: Modo de asignación asíncrona En el modo de asignación asíncrona, la réplica primaria asigna una transacción sin confirmación de que una réplica de asignación asíncrona ha consolidado el log. El modo de asignación asíncrona minimiza la latencia de las transacciones, lo que permite que las bases de datos secundarias se retrasen respecto de la primaria. Esto hace posible la pérdida de datos. Modo de asignación síncrona En el modo de asignación síncrona, la réplica primaria espera la confirmación de que una réplica secundaria de asignación síncrona ha consolidado el log antes de asignar una transacción. El modo de asignación síncrona aumenta la latencia de las transacciones pero brinda protección contra la pérdida de datos, lo que significa que mientras las bases de datos secundarias se encuentren en estado síncrono con la base de datos primaria, las transacciones asignadas están completamente protegidas. En esta solución, se configuró el modo de asignación síncrona para todas las réplicas. Debido a la extremadamente baja latencia proporcionada por XtremSF, pudimos configurar las réplicas con este modo y seguir manteniendo una muy baja latencia de las transacciones. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

16 Configuración de soluciones Descripción general de la solución Esta solución incluye dos tarjetas XtremSF que sirven como almacenamiento para tres instancias de SQL Server en un ambiente virtualizado donde se ejecuta SQL Server Para aumentar el rendimiento, mejorar el I/O y reducir el tiempo de respuesta del SQL Server primario, se instaló una tarjeta EMC XtremSF en la máquina virtual ESXi que aloja el SQL Server primario. Para proporcionar capacidad de informes y de recuperación de desastres, la segunda tarjeta EMC XtremSF se instaló en el servidor ESXi que aloja las dos máquinas virtuales de SQL Server secundario, la copia AlwaysOn legible de la máquina virtual de SQL Server y la máquina virtual de SQL Server que aloja las copias de alta disponibilidad/recuperación de desastres de ambas bases de datos. Arquitectura de la solución El diseño de la solución incluye los siguientes componentes físicos: Dos servidores vsphere ESXi 5.1; cada uno aloja una máquina virtual de SQL Server XtremSF instalado en los dos servidores ESXi XtremSF configurado como PCIe de paso para la máquina virtual del SQL Server primario XtremSF configurado como VMDK para el servidor ESXi que aloja las máquinas virtuales del SQL Server secundario: Se creó un disco virtual más grande en el VMDK de XtremSF para que la máquina virtual de SQL Server de alta disponibilidad/recuperación de desastres aloje una copia secundaria de la base de datos de usuarios y de tempdb de SQL Server. Se creó un disco virtual más pequeño en el VMDK de XtremSF para que la máquina virtual de SQL Server de informes aloje la copia de la base de datos más grande, que se utilizó para transacciones de solo lectura en un sistema de informes, y el archivo tempdb de SQL Server que se descargó del servidor primario. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

17 En la Figura 4 se muestra una descripción general de la arquitectura de la solución. Figura 4. Arquitectura de la solución Perfil de usuario y diseño de SQL Server 2012 El ambiente consta de tres máquinas virtuales de SQL Server 2012 en VMware vsphere 5.1. Este ambiente de SQL Server 2012 virtualizado proporcionó rendimiento suficiente y mayor eficiencia de recursos del servidor y redujo los costos de energía y enfriamiento en comparación con el ambiente físico. VMware vsphere 5.1 admite hasta 32 procesadores para máquinas virtuales. Esto permite que SQL Server 2012 de nivel empresarial maneje más transacciones, ya que ofrece capacidades de procesamiento más eficientes. Esto permite el escalamiento vertical de instancias de alto perfil, lo cual consolida las bases de datos y puede generar importantes ahorros de costos de licencia y hardware de servidor de SQL Server. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

18 En la Tabla 3 se muestra el perfil de configuración de SQL Server. Tabla 3. Perfil de SQL Server SQL Server Servidor principal Servidor DR Servidor ESXi Servidor ESXi Servidor ESXi Servidor de informes Cantidad de máquinas virtuales Cantidad de instancias de SQL Server Cantidad de bases de datos de usuario para cada máquina virtual vcpu de máquinas virtuales de SQL Server Memoria de máquina virtual/sql Server (GB) /10 64/10 64/10 Capacidad de la base de datos de SQL Server (usuarios simultáneos) 500 GB (50,000 usuarios) 100 GB (10,000 usuarios) 500 GB (50,000 usuarios) 100 GB (10,000 usuarios) 500 GB (50,000 usuarios) Función AlwaysOn y configuración Primaria Asignación síncrona Failover automático Secundaria no legible Asignación síncrona Failover automático Secundaria legible Asignación síncrona Failover manual Configuración de XtremSF Paso VMDK VMDK Modo XtremSF Capacidad máxima Capacidad máxima Capacidad máxima Almacenamiento de XtremSF utilizable (TB) El almacenamiento XtremSF también se usó para tempdb, replicación tempdb tempdb Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

19 En la Figura 4 se muestra el diseño de LUN de SQL Server. En esta solución, alrededor de 700 GB de espacio utilizable en la tarjeta XtremSF de 2.2 TB se usan para las necesidades de almacenamiento de la base de datos y los archivos de log para las dos bases de datos de usuario y tempdb del SQL Server primario. El espacio restante en la tarjeta XtremSF se utiliza para que el staging del proceso de replicación cree copias secundarias de los grupos de disponibilidad AlwaysOn para mejorar el tiempo de propagación. Los SQL Server secundarios están en el segundo servidor ESXi y comparten la otra tarjeta XtremSF de 2.2 TB para admitir las necesidades de almacenamiento de las copias secundarias de bases de datos y tempdb. La máquina virtual de SQL Server usada para recuperación de desastres ocupa 1.2 TB de espacio utilizable para alojar el archivo tempdb de ese SQL Server y copias de ambas bases de datos. La máquina virtual de SQL Server para informes ocupa 1 TB de espacio utilizable para alojar el archivo tempdb para ese SQL Server y una copia de la base de datos más grande para consultas de solo lectura. El diseño sigue estas mejores prácticas: Dado que se necesita espacio y rendimiento para la máquina virtual del SQL Server primario, se crea un dispositivo PCIe de paso para ese XtremSF. Se crean volúmenes en ese dispositivo PCIe idénticos a los que existirían en un servidor Windows físico. Se utiliza almacenamiento de PCIe para la base de datos de usuario del SQL Server primario y el almacenamiento de logs. Se transfiere el archivo tempdb al volumen de XtremSF. Dado que se necesita menos rendimiento y capacidad en los SQL Server secundarios, se crea un área de almacenamiento de datos VMFS en el dispositivo XtremSF en el servidor ESXi. Se crean discos virtuales con la capacidad requerida del área de almacenamiento de datos VMFS y se agregan a las máquinas virtuales del SQL Server secundario según sea necesario. Se utiliza un disco virtual XtremSF como base de datos del SQL Server secundario y LUN de log para la base de datos de usuario. Se transfiere tempdb al disco virtual de XtremSF. Se garantiza la consistencia de configuración para servidores primarios y secundarios (datos, logs y tempdb). Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

20 Recursos de hardware En la Tabla 4 se muestran los recursos de hardware usados para validar esta solución. Tabla 4. Recursos de hardware Equipo Cantidad Configuración UCS C260M2 Server 1 Dos procesadores Intel Xeon de 10 núcleos, modelo X2870 (2.40 GHz, caché de 30 Mb, 130 W), de 256 GB, PC2-5300FBD UCS C460M2 Server 1 Cuatro procesadores Intel Xeon de 10 núcleos, modelo X4870 (2.40 GHz, caché de 30 Mb, 130 W), de 256 GB, PC2-5300FBD Switch de red GigE 1 Switch de red: 24 puertos Tarjeta XtremSF 2 Ambos configurados con capacidad máxima (2.2 TB) 3 Recursos de software En la Tabla 5 se muestran los recursos de software que se usan en esta solución. Tabla 5. Recursos de software Software Cantidad Versión Propósito Windows Server 2012 Datacenter 4 3 Windows Server 2012 Datacenter Edition x64 Máquinas virtuales de SQL Server primario y secundario VMware, ESXi Cluster ESXi de dos nodos para alojar máquinas virtuales VMware vcenter Servidor de administración del centro virtual SQL Server SP1 x 64 Software de base de datos Controlador de XtremSF Software de controlador de XtremSF instalado en la máquina virtual Windows (en la máquina virtual del SQL Server primario) o en el servidor de host ESXi (en el servidor ESXi secundario) 3 La compatibilidad de Microsoft Windows 2012 con la tarjeta EMC XtremSF de 2.2 TB estará disponible en el cuarto trimestre de La compatibilidad de Microsoft Windows 2012 con la tarjeta EMC XtremSF de 2.2 TB estará disponible en el cuarto trimestre de Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

21 Diseño de almacenamiento Descripción general Plan de diseño de almacenamiento XtremSF se utiliza exclusivamente para todo el almacenamiento de las bases de datos y archivos de log del usuario. Los datos de tempdb y los archivos de log también se transfieren al almacenamiento de XtremSF. Como resultado, se admite un tipo de carga de I/O de aplicaciones completamente en la tarjeta XtremSF. El diseño de almacenamiento de la base de datos de SQL Server requiere una latencia de LUN para los datos de host inferior a 20 milisegundos (ms) y latencia del LUN para log inferior a 5 ms. Dado que XtremSF generalmente está configurado como un volumen en la máquina virtual (a menos que se necesiten varias tarjetas), todos los archivos de bases de datos están en el mismo volumen con directorios diferentes. XtremSF ofrece una ventaja de rendimiento con una sola tarjeta. La tarjeta XtremSF de 2.2 TB proporciona la capacidad que necesita un ambiente SQL Server mediano típico. Todos los archivos de bases de datos de usuario, archivos de log y archivos tempdb se pueden configurar en el mismo volumen para cumplir con los requisitos de alto rendimiento y capacidad. Esto simplificó el proceso de diseño. En la Figura 5 se muestra el diseño de almacenamiento que se usó en esta solución. Figura 5. Diseño de almacenamiento de la solución La protección de datos se logra por medio de la copia síncrona de los grupos de disponibilidad AlwaysOn de SQL Server 2012, que está configurada para el failover automático si existe un problema con el servidor primario. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

22 Administración y configuración de XtremSF Descripción general En esta sección, se proporciona una descripción general de la configuración de XtremSF realizada por el equipo de EMC Solutions en esta solución. La tarjeta XtremSF en el servidor ESXi primario se configuró como dispositivo PCIe de paso y fue administrada con Windows 2012 Server, tal como en un ambiente físico. La tarjeta XtremSF en el servidor ESXi secundario se configuró como área de almacenamiento de datos VMDK y luego se crearon dos discos virtuales en el área de almacenamiento de datos, cada uno proporcionando almacenamiento de bases de datos para las dos máquinas virtuales del SQL Server secundario. Configuración de XtremSF como dispositivo de paso En el servidor ESXi, XtremSF se puede configurar como dispositivo de paso o como VMDK. Cuando se configura como disco de paso, el rendimiento de XtremSF se acerca a la velocidad de un ambiente físico. En una configuración de paso, el almacenamiento de XtremSF solo puede configurarse para una máquina virtual específica. No es posible dividir el almacenamiento XtremSF entre las diferentes máquinas virtuales. En esta solución, XtremSF en el servidor ESXi primario está dedicado a la máquina virtual del SQL Server primario. Además del almacenamiento utilizado para la base de datos y tempdb que admiten el tipo de carga OLTP, se utilizó almacenamiento adicional para el staging de la replicación cuando se crearon las copias secundarias de los grupos de disponibilidad AlwaysOn para la base de datos de usuario. Cuando se configura como dispositivo PCIe de paso, el controlador XtremSF se debe instalar en una máquina virtual. Configure la tarjeta PCIe como dispositivo de paso en un servidor ESXi de la siguiente forma: 1. En la pestaña Configuración del servidor ESXi, en Hardware, seleccione Configuración avanzada y haga clic en Editar, como se muestra en la Figura 6. Figura 6. Configuración del dispositivo XtremSF como dispositivo PCIe de paso Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

23 2. En Marcar dispositivos para paso, seleccione la tarjeta PCIe XtremSF, que aparece como Controlador de memoria flash desconocido. Dado que XtremSF no está instalado, el servidor ESXi no reconoce la tarjeta, como se muestra en la Figura 7. Figura 7. XtremSF marcado como dispositivo de paso 3. Haga clic en Aceptar. 4. XtremSF aparece en la pestaña Configuración, como se muestra en la Figura 8. Figura 8. Controlador de memoria flash desconocido antes del reinicio Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

24 5. Reinicie el servidor ESXi para completar la instalación y la configuración. Después del reinicio, la tarjeta XtremSF se presenta como dispositivo PCIe de paso en la ventana Configuración avanzada. Ahora se puede configurar el dispositivo PCIe para la máquina virtual de SQL Server. En la Figura 9 se muestra el dispositivo PCIe enumerado en la pestaña Hardware del cuadro de diálogo Propiedades de la máquina virtual. Figura 9. Adición de un dispositivo PCIe a una máquina virtual Ahora se puede administrar la tarjeta XtremSF desde la máquina virtual de Windows. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

25 6. Asegúrese de que el controlador XtremSF de Windows esté instalado correctamente y luego inicie vpcie SSD Manager para ver las propiedades del dispositivo, como se muestra en la Figura 10. Figura 10. vpcie SSD Manager 7. El modo predeterminado es el de máximo rendimiento. Si lo desea, haga clic en el botón Modificar para cambiar el modo, como se muestra en la Figura 10. Nota: El cambio de modo a Máximo rendimiento da como resultado un espacio de almacenamiento levemente menor para XtremSF (para 2.2 TB, el espacio será de aproximadamente 1.8 TB cuando está configurado en el modo de Máximo rendimiento). En esta solución, el rendimiento con la capacidad máxima predeterminaba resultaba suficiente, de modo que aceptamos el modo predeterminado. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

26 Aparece el cuadro de diálogo que se muestra en la Figura 11. Figura 11. Cuadro de diálogo de cambio de modo 8. Utilice el Administrador de discos de Windows para poner el disco en línea, formatearlo y asignarle una letra de unidad o punto de montaje. El dispositivo puede usarse para SQL Server como espacio de almacenamiento. Configuración de XtremSF como VMDK En esta solución, el servidor ESXi que admite las dos máquinas virtuales del SQL Server secundario utiliza la tarjeta XtremSF 2.2 instalada en él para proporcionar almacenamiento para las dos máquinas virtuales de SQL Server. La tarjeta XtremSF en este servidor ESXi se configura como VMDK. Se crean dos discos virtuales diferentes para responder a las necesidades de almacenamiento de las dos máquinas virtuales de la siguiente manera: 1. Se instala la unidad XtremSF en el servidor ESXi. 2. La configuración de modo debe verse de la siguiente manera: # esxcli vgc config list vgc-config: 1.0.GA(51450.C6) Current Configuration: /dev/vgca 1 partition(s) /dev/vgca0 mode=maxcapacity sector-size=512 raid=enabled De manera opcional, el modo se puede cambiar a Máximo rendimiento. ~ # esxcli vgc config drive -d /dev/vgcb -n 1 -m maxperformance Nota: El cambio de modo a Máximo rendimiento da como resultado un espacio de almacenamiento levemente menor para XtremSF (para 2.2 TB, el espacio será de aproximadamente 1.8 TB cuando está configurado en el modo de Máximo rendimiento). En esta solución, necesitamos la capacidad para dos copias de bases de datos, por lo que se usó la capacidad máxima predeterminada. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

27 Tabla 6. Configuración Modo de capacidad máxima en comparación con el modo de Máximo rendimiento Configuración Capacidad de tarjeta de 2.2 TB Ventajas Capacidad máx. Predeterminada 2.2 TB Gran rendimiento con más almacenamiento. Máximo rendimiento Configurable 1.8 TB Rendimiento de I/O mejorado por sobre la configuración predeterminada, especialmente el rendimiento de escritura 3. Se agregan dispositivos XtremSF a las máquinas virtuales (como discos virtuales). Se puede agregar todo el dispositivo a una máquina virtual o se puede asignar en particiones a discos virtuales y luego usarse para diferentes máquinas virtuales. El disco virtual de XtremSF se presenta como un disco local en el asistente de administración de discos de la máquina virtual, como se muestra en la Figura Se crea el volumen y se monta el disco en la máquina virtual de Windows que se utilizará como almacenamiento de base de datos y archivos de log. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

28 Pruebas y validación Descripción general de la prueba Acerca de los resultados de los parámetros de rendimiento Esta solución validó la capacidad de XtremSF para acelerar el rendimiento de OLTP en una base de datos para varios usuarios donde se usa SQL Server 2012 con grupos de disponibilidad AlwaysOn con informes en tiempo real y alta disponibilidad/recuperación de desastres, virtualizado en el ambiente VMware. Esta sección presenta los resultados de esta prueba. Los resultados de los parámetros dependen en gran medida del tipo de carga, de los requisitos específicos de la aplicación, y del diseño y la implementación del sistema. El rendimiento relativo del sistema varía como resultado de estos y otros factores. Por lo tanto, este tipo de carga no debe utilizarse como reemplazo de un parámetro de la aplicación de un cliente específico cuando se planifica para capacidad crítica y se toman decisiones de evaluación de productos. Todos los datos de rendimiento presentados en este informe se obtuvieron en un ambiente controlado de manera rigurosa. Los resultados obtenidos en otros ambientes operativos pueden variar significativamente. EMC Corporation no declara ni garantiza que el usuario pueda lograr un rendimiento similar expresado en transacciones por minuto. Objetivos de la prueba El propósito de esta solución era caracterizar el beneficio de rendimiento y el efecto de ejecutar tipos de carga de SQL Server en una tarjeta EMC XtremSF. Está dirigido principalmente a entornos de tamaño mediano que usan como estándar las plataformas Microsoft SQL Server utilizadas para los tipos de carga en tiempo real críticas en un ambiente virtualizado que ejecuta SQL Server Utilizamos XtremSF en la máquina virtual de SQL primaria para que sirva como almacenamiento de la base de datos de usuario y tempdb, de modo que se pudiera observar el impacto de XtremSF en el sistema. Se midió el impacto de usar XtremSF como almacenamiento primario para que la base de datos de SQL Server mejore el rendimiento de SQL Server (tipo de carga OLTP). La solución también utilizó tecnología de replicación en el nivel de transacción AlwaysOn de SQL Server 2012 para proporcionar acceso a réplicas secundarias de solo lectura casi en vivo de las bases de datos de producción. También se utilizó la réplica de disponibilidad para la continuidad del negocio. El objetivo era también crear una arquitectura de referencia para un ambiente de SQL Server 2012 de misión y rendimiento críticos. Aumentamos el OLTP de SQL Server y el rendimiento de la instancia de informes mediante flash XtremSF basado en servidor. Mantuvimos un ambiente de alta disponibilidad con réplicas de los grupos de disponibilidad AlwaysOn para informes y recuperación de desastres. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

29 Procedimientos de prueba El equipo de EMC Solutions realizó una serie de pruebas en las que se ejecutaron los mismos tipos de carga OLTP simultáneos en las bases de datos de destino. El procedimiento de prueba fue el siguiente: 1. Se configuró XtremSF en las máquinas virtuales del SQL Server primario y secundario. 2. Se cargaron las bases de datos y se midió el rendimiento de base de SQL Server con un tipo de carga OLTP en ambas bases de datos. 3. Se creó una réplica secundaria AlwaysOn de SQL Server en dos máquinas virtuales de SQL Server diferentes en el servidor ESXi secundario. Se midió el rendimiento de la propagación. 4. Se inició el tipo de carga OLTP de informes en la réplica secundaria legible. Se midió el rendimiento de SQL Server en el SQL Server primario y el secundario. 5. Se detuvo el SQL Server primario y se forzó el failover automático al SQL Server secundario que aloja la copia de recuperación de desastres. Tenga en cuenta el tiempo de failover y la verificación de pérdida de datos. 6. Se inició un failback al servidor de base de datos primario original y se verificó el estado de la base de datos. Nota: Los parámetros del perfil de tipo de carga fueron constantes en todas las pruebas. Resultados de la prueba Resumen XtremSF redujo significativamente el tiempo de respuesta de SQL Server para las transacciones de tiempo de respuesta elevado en ambientes virtualizados. XtremSF tiene un impacto mínimo en los recursos del servidor y del sistema de la máquina virtual. La latencia de disco se redujo aproximadamente de 50 % a 70 %, en comparación con un arreglo de discos SAN con SSD. XtremSF también redujo significativamente el tiempo de respuesta de las transacciones de alta latencia. Con XtremSF de 2.2 TB como almacenamiento de bases de datos de SQL Server, esta configuración realizó aproximadamente 50,000 IOPS con una latencia de 1 ms, con I/O de 8 KB y una relación de lectura a escritura de 90:10. La base de datos más grande (500 GB) tenía dos copias síncronas, una para alta disponibilidad y una para el sistema de informes legible. La base de datos más pequeña (100 GB) se configuró con solo una copia síncrona para alta disponibilidad/recuperación de desastres. Al usar EMC XtremSF para el almacenamiento de la base de datos de usuario y tempdb, el efecto de la copia secundaria síncrona es casi imperceptible. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

30 Rendimiento del tipo de carga OLTP para una base de datos con XtremSF como almacenamiento Cuando se colocó el mismo tipo de carga en un arreglo de almacenamiento con 112 unidades 450 FC de 15 k y 56 unidades SATA de 7.5 k, todo el sistema proporcionó aproximadamente 14,123 IOPS con una latencia de disco de 11 ms. Cuando agregamos otras 16 unidades SSD de 200 GB en el pool de almacenamiento, la latencia disminuyó a 4 ms y el valor de IOPS aumentó a 23,938. La diferencia de rendimiento entre el almacenamiento SAN y XtremSF se muestra en la Figura 12. Un solo dispositivo XtremSF 2.2 puede proporcionar mucho mayor rendimiento, con 1 ms de latencia y más de 50,000 IOPS. Figura 12. XtremSF frente a almacenamiento en SAN: rendimiento de OLTP de SQL Server Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server

31 En la Figura 13 se muestra la mejora significativa de rendimiento cuando se compara el uso de recursos del sistema de XtremSF con las 16 unidades SSD, 112 unidades FC y 56 unidades SATA. Al usar XtremSF como almacenamiento de la base de datos de usuario, el uso de CPU cayó una fracción, las necesidades de memoria disminuyeron considerablemente, y mejoró la latencia del disco al 25 % del arreglo de almacenamiento. Figura 13. Uso de recursos del sistema: XtremSF 2.2 TB en comparación con almacenamiento SAN con SSD Con los archivos de base de datos y de log en XtremSF, el rendimiento de 500 GB (con 50,000 usuarios) es de cerca de 2,000 IOPS con un tiempo de respuesta promedio mucho más rápido. Con la configuración SAN típica de 16 unidades SSD, 112 unidades FC y 64 unidades SATA, el rendimiento es de solo 1,100 transacciones por segundo (TPS), con un tiempo de respuesta más lento. Aceleración del rendimiento con EMC XtremSF para Microsoft SQL Server