Решения для виртуализации серверов на базе Microsoft Hyper-V и StarWind Native SAN for Hyper-V
Компания True System предлагает несколько готовых вариантов отказоустойчивых решений для Hyper-V. За счет размещения на узлах кластера Hyper-V распределенной отказоустойчивой СХД удается получить сравнительно недорогую, но надежно работающую инфраструктуру с минимальным количеством серверов.
При наличии ограниченного бюджета на внедрение серверной виртуализации заказчики сталкиваются со следующими проблемами:
- Отсутствие общей системы хранения данных. Отказ от дорогостоящего решения с размещением виртуальных машин на общей СХД с блочным доступом (или SMB 3.0 для Windows Server 2012 R2) лишает заказчика многих важных преимуществ перехода на виртуальную инфраструктуру: кластеризации с возможностью немедленного перезапуска ВМ после отказа одного из узлов и Live Migration — возможности перемещения работающей ВМ между узлами.
- Ненадежная система хранения данных. Кластеризация узлов Hyper-V решает задачу минимизации простоя при выходе из строя физических серверов. Но при ограниченном бюджете заказчики часто забывают о существовании еще одной точки отказа в виде СХД. Применение традиционных готовых СХД с двухконтроллерной архитектурой снижает вероятность отказа, но зачастую они просто не укладываются в рамки бюджета. В результате заказчик вынужден использовать СХД на базе обычного сервера в комплекте с бесплатным или недорогим ПО для организации iSCSI или FC таргета. Отказ этого сервера приводит к долговременному простою всей инфраструктуры, а в худшем случае еще и сопровождается потерей данных.
Для бюджетных решений на базе VMware vSphere существует VSA — компонент, позволяющий совместить узлы виртуализации и отказоустойчивую СХД: специальная ВМ управляет репликацией данных между узлами и презентует дисковое пространство через NFS для размещения ВМ.
Аналогичное решение существует и для Hyper-V. Это StarWind Native SAN for Hyper-V.
Принцип работы
Основной продукт компании StarWind — StarWind iSCSI SAN & NAS (ранее — StarWind Enterprise HA), отказоустойчивый iSCSI таргет, работающий под управлением Windows Server. Основная особенность — возможность создания 2- и 3-узловых Active-Active кластеров iSCSI. StarWind Native SAN for Hyper-V — тот же продукт, только оптимизированный для использования на серверах с ролью Hyper-V.
StarWind обслуживает зеркальные тома, используя синхронную или полусинхронную репликацию (в режиме полусинхронной репликации используется кэширование операций записи с синхронизацией кэша между узлами) и предоставляет блочный доступ через iSCSI. Несколько iSCSI порталов презентуют общие iSCSI таргеты, LUN'ы с которых используются в качестве дисковых ресурсов кластера Hyper-V.
В подобных случаях крайне важным является защита от split-brain. Когда связь между узлами кластера нарушается, то может возникнуть ситуация в которой каждый узел считает себя единственным функционирующим, но продолжает предоставлять ресурсы. Одновременная запись на рассинхронизированный зеркальный том с нескольких узлов приводит к потере данных. Для защиты от split-brain кластер StarWind использует многократное резервирование каналов heart-beat: один heart-beat передается по каналу синхронизации, второй — через сеть, используемую для iSCSI трафика (для отдельного кластера StarWind) или внешнюю сеть (для StarWind Native SAN for Hyper-V).
Преимущества
Сокращение количества оборудования
Вместо отдельной СХД (или двух в случае использания кластерных СХД, например, на базе HP StoreVirtual, Open-E или внешнего кластера на основе StarWind iSCSI SAN & NAS) используются узлы кластера Hyper-V. Минимальное число серверов для построения кластера — всего 2, без учета сервиса Active Directory.
При сохранении высокой пропускной способности для доступа к распределенной СХД не требуется использование дорогостоящих коммутаторов 10GbE.
Надежность
Выход из строя любого из серверов не приводит к потере данных. StarWind использует свободную память узлов для кэширования записи только при наличии минимум двух работоспособных узлов кластера. При потере возможности обеспечить сохранность содержимого кэша (выход из строя одного сервера в 2-узловом кластере или двух серверов в 3-узловом) кэширование записи (режим write-back) немедленно отключается и кэшируется только чтение (режим write-through).
В грамотно спроектированном решении на базе StarWind устранены и низкоуровневые точки отказа в виде сетевых карт и коммутаторов Ethernet.
Производительность
StarWind использует свободную оперативную память для кэширования дисковых операций. В бюджетных готовых СХД объем кэша, как правило, не превышает 8-16ГБ. Со StarWind вы можете получить СХД с несколькими сотнями гигабайт кэша.
StarWind работает на обычных серверах под управлением Windows Server. Это означает, что вы можете использовать несколько возможностей для построения системы с кэшированием на SSD:
- Силами RAID контроллеров LSI (технология CacheCade) или Adaptec (MaxCache).
- С использованием storage spaces в Windows Server 2012 R2.
- Ожидается выпуск StarWind V8. В этой версии планируется собственная реализация SSD-кэша, тесно интегрированная с механизмами работы кластера StarWind.
Простота настройки
Первоначальная настройка и администрирование гибридного кластера на базе StarWind Native SAN for Hyper-V мало отличается от настройки обычного Hyper-V кластера. Создание томов и запуск кластера StarWind занимают считанные минуты. Дальнейший процесс ничем не отличается от подключения обычных СХД через iSCSI с использованием MPIO.
Функционал
- Снапшоты и CDP. СХД на базе StarWind является VSS-провайдером, т.е. снапшоты, создаваемые силами StarWind, являются VSS-совместимымми. CDP (Continuous Data Protection, непрерывная защита данных) обеспечивает сокращение RPO (Recovery Point Objective), создавая большую цепочку снапшотов с необходимой гранулярностью восстановления.
- Thin Provisioning обеспечивает выделение дисковой емкости по мере реального использования. В виртуальных средах есть собственная реализация thin provisioning ("тонкие" образы VHD/VHDX в Hyper-V), но наличие TP непосредственно в СХД позволяет задействовать его в сценариях с прямым подключением LUN'ов через iSCSI из гостевой ОС.
- Дедупликация. Использование дедупликации позволяет существенно повысить эффективность хранения данных за счет поиска блоков с одинаковым содержимым.
- Собственные средства автоматизации резервного копирования: опциональный Hyper-V Backup Plug-in. Не требует установки агентов, бэкапы хранятся в формате VHD, поддержка полных и инкрементальных бэкапов, режим "песочницы". Внедрение более сложных и функциональных решений по резервному копированию виртуальных сред на базе Veeam Backup & Replication или Symantec Backup Exec не всегда укладывается в рамки бюджета небольших проектов.
Приемлемая цена
Типовая конфигурация двухузлового кластера на базе StarWind Native SAN for Hyper-V обходится на 40-50% дешевле в сравнении с обычными решениями из двух серверов и 2-контроллерной СХД начального уровня.Примеры решений
2 узла
Сервер True System Gladius 2100 X9 — 2 шт., в составе:
- Платформа Supermicro 1027R-72RFTP (1U, 2xE5-2600, 1 PCI-E 3.0 x8, 2 PCI-E 3.0 x16, 8xSFF HDD, LSI 2208 SAS RAID Ctr, 2xGbE, 2x10GbE SFP+, 2x700W RPS) 1
- Процессор Intel Xeon E5-2640v2 2.00ГГц, 8 ядер 2
- Модуль памяти DDR3 1600МГц 8ГБ RDIMM 8
- BBU LSI LSIiBBU09 1
- Supermicro MCP-450-00001-0N LSI iBBU09 extension kit 1
- 300ГБ 10тыс об/мин SFF HDD 8
- Кабель Supermicro CBL-0347L 1м SFP+ DAC 1
- Microsoft Windows Server 2012 R2 Standard 1
Итого: $15900*
Дисковая подсистема каждого сервера — 8 дисков 300ГБ SAS 10 тыс. об/мин в RAID-10 на аппаратном RAID-контроллере LSI 2208 с 1ГБ защищенной кэш-памяти. В качестве основного канала синхронизации и heartbeat используются 2 линка 10Гбит Ethernet с прямым подключением.
В стоимость не включены: дополнительные средства управления (например, Microsoft System Center Virtual Machine Manager), средства автоматизации резервного копирования, услуги по внедрению решения.
*Указана ориентировочная цена, точную цену можно получить по запросу.
3 узла
Преимущества 3-узлового кластера:
- Утилизация дискового пространства. Рекомендуемая конфигурация дисковой подсистемы для 2-узлового кластера — RAID-10. Использование RAID-5 для современных HDD большого объема не рекомендуется, RAID-6 — не рекомендуется из-за низкой производительности на запись (для некоторых сценариев можно компенсировать при помощи SSD-кэша). Итоговая полезная емкость — 25% от емкости всех дисков кластера.
В 3-узловом кластере можно использовать RAID-5*, так как потеря массива на одном или даже двух узлах не приводит к потере данных.
*StarWind допускает использование даже RAID-0 для 3-узлового кластера, но это может затруднить контроль целостности данных.
- Надежность. Доступность 2-узлового кластера StarWind составляет 99,99%**. При выходе из строя одного из узлов происходит не только потеря вычислительных ресурсов кластера Hyper-V, но и снижение производительности дисковой подсистемы. Из-за отключения кэширования записи и потери дополнительных путей к iSCSI ресурсам производительность падает в 2–4 раза. При наличии сервисов, создающих значительную нагрузку на дисковую подсистему, подобное снижение ее производительности может привести к фактическому простою данных сервисов несмотря на формальное сохранение работоспособности оборудования.
В 3-узловом кластере можно использовать RAID-5*, так как потеря массива на одном или даже двух узлах не приводит к потере данных. Итоговая доступность составляет 99,9999%**.
**По расчетам StarWind.
Сервер True System Gladius 2100 X9 — 3 шт., в составе:
- Платформа Supermicro 1027R-72RFTP (1U, 2xE5-2600, 1 PCI-E 3.0 x8, 2 PCI-E 3.0 x16, 8xSFF HDD, LSI 2208 SAS RAID Ctr, 2xGbE, 2x10GbE SFP+, 2x700W RPS) 1
- Процессор Intel Xeon E5-2640v2 2.00ГГц, 8 ядер 2
- Модуль памяти DDR3 1600МГц 8ГБ RDIMM 8
- BBU LSI LSIiBBU09 1
- Supermicro MCP-450-00001-0N LSI iBBU09 extension kit 1
- 300ГБ 10тыс об/мин SFF HDD 8
- Кабель Supermicro CBL-0347L 1м SFP+ DAC 1
- Microsoft Windows Server 2012 R2 Standard 1
Итого: $25900*
Дисковая подсистема каждого сервера — 8 дисков 300ГБ SAS 10 тыс. об/мин в RAID-10 на аппаратном RAID-контроллере LSI 2208 с 1ГБ защищенной кэш-памяти. В качестве основного канала синхронизации и heartbeat используются 2 линка 10Гбит Ethernet с прямым подключением.
В стоимость не включены: дополнительные средства управления (например, Microsoft System Center Virtual Machine Manager), средства автоматизации резервного копирования, услуги по внедрению решения.
*Указана ориентировочная цена, точную цену можно получить по запросу.
Прочие компоненты
Резервное копирование
При любом уровне надежности системы хранения данных или других компонентов инфраструктуры не стоит забывать про обязательность системы резервного копирования.
Одним из оптимальных продуктов для автоматизации резервного копирования виртуальной инфраструктуры на базе Hyper-V является Veeam Backup &Replication. В этой статье на нашем сайте описаны преимущества B&R и варианты решений для vSphere, которые можно использовать и для Hyper-V. Основное преимущество связки Veeam и StarWind — наличие собственного механизма дедупликации StarWind, что позволяет снизить нагрузку на сервер резервного копирования при сохранении высокой эффективности хранения резервных копий.
