1© Copyright 2013 EMC Deutschland GmbH. Alle Rechte vorbehalten. BESCHLEUNIGEN DER MICROSOFT EXCHANGE- PERFORMANCE MIT EMC XtremSW Cache EMC VNX Storage

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BESCHLEUNIGEN DER MICROSOFT EXCHANGE-PERFORMANCE MIT EMC XtremSW Cache

EMC VNX Storage und VMware vSphere

EMC Solutions GroupSSE Midrange Apps Engineering

März 2013


Informationen zu dieser Lösung

Diese Proven Solution demonstriert, wie EMC XtremSW Cache die Exchange 2010-Performance bei EMC VNX-Speicher und einer virtuellen VMware-Infrastruktur beschleunigen kann.

Die Lösung beschreibt das Design, die Bereitstellung, Best Practices und die Performanceergebnisse für XtremSW Cache.

Das detaillierte White Paper für die Lösung wurde veröffentlicht unter germany.emc.com Bei dieser Lösung von EMC werden extrem niedrige RPO-Werte erzielt, die mit den zurzeit auf dem Markt vorhandenen bandbasierten Implementierungen nicht erreicht werden können.

http://germany.emc.com/


Umfang der Lösung

Bewertung der Vorteile einer Verwendung von XtremSW Cache mit Exchange 2010

Ermittlung, ob XtremSW Cache die Performance von Exchange 2010 verbessert

Bewertung der Performancevorteile bei XtremSW Cache durch die Option für die Datendeduplizierung

Bereitstellung von Best Practices für das Design und die Konfiguration von XtremSW Cache für Exchange 2010 auf vSphere


Lösungsüberblick

15.000 Benutzer in einer Exchange 2010-Umgebung, die in einer DAG mit zwei Kopien auf VMware vSphere bereitgestellt wurde

VNX-Speicher für Exchange-Datenbank und -Protokolle (NL-SAS-Speicherpools) konfiguriert

XtremSW Cache zur Beschleunigung der Performance von Datenbank-Volumes konfiguriertWorkload bei Benutzerprofilen für mehrere Benutzer getestet (150 bis 300 Nachrichten/Benutzer/Tag)


Lösungskomponenten

VNX 5700 for Block Release 5.32 (5.32.000.5.015)

– Speicherpools mit NL-SAS-Laufwerken mit 2 TB und 72.000 U/min für Exchange-Datenbank und -Protokolle

– Thin-LUNs

vSphere 5.0 Update 1– Zwei Server mit Intel Xeon X7560 CPU

mit 2,27 GHz, 32 (4 x 8) CPUs und 192 GB RAM zum Hosting von virtuellen Exchange-Postfachservermaschinen

– Hyperthreading deaktiviert

EMC XtremSW Cache – XtremSF PCIe-Karte mit 300 GB pro

ESXi 5.0-Server– XtremSW Cache Version 1.5.1 SP1

(Build 224)

Exchange 2010– 15.000 Anwender– DAG mit 2 Kopien und 6 Servern– 5.000 Benutzer pro virtuelle

Postfachservermaschine– Für ein Profil mit 150

Nachrichten/Benutzern/Tag


Informationen zu XtremSW Cache

• XtremSW Cache ist eine Server-Flash-Caching-Lösung, die die Latenz reduziert und den Durchsatz erhöht, um die Anwendungsperformance durch die Nutzung intelligenter Software und der PCIe-Flashtechnologie zu verbessern.

– XtremSW Cache beschleunigt Block-I/O-Lesevorgänge bei Anwendungen, die die höchsten IOPS-Vorgänge bzw. die niedrigste Reaktionszeit erfordern.

– XtremSW Cache beschleunigt Lesevorgänge und schützt Daten durch die Nutzung eines Write-Through-Caches im Netzwerkspeicher, um eine dauerhaft hohe Verfügbarkeit und Disaster Recovery bieten zu können.

– Funktioniert mit arraybasierter EMC FAST-Software (Fully Automated Storage Tiering) und FAST Cache

– Optimiert für physische und virtuelle Umgebungen


Server

Anwendungs- CPU PCIe-Flash-Karte

Lesevorgänge von XtremSW Cache verarbeitet für

Netzwerk-belastung

Physisch

Option RAID-Controller VNX-Pools

PERFORMANCESCHUTZ

Erweiterte Architektur von XtremSW Cache

Schreibvorgänge weitergeleitet an das Speicherarray für

Niedrige Leselatenzen von PCI Flash

2

8

Pass-Through-Schreibvorgänge für den Schutz durch VNX-Speicher

4

6

3

7

5

1

9 Exchange Data


EMC XtremSW Cache-Komponenten


Lösungsarchitektur


Exchange 2010-BausteindetailsElement WertGesamtanzahl der Postfächer pro Serverbaustein 5.000 Postfächer/ServerMailbox-Größe 1,5 GB pro BenutzerAnwenderprofil 150 Nachrichten/Benutzer/Tag (0,150 IOPS)Durchschnittliche Zielnachrichtengröße 75 KB

Datenbankdesign

• 6 Datenbanken/Server

• 833 Benutzer pro Datenbank

• Datenbankgröße ca. 1.300 GB

• LUN-Größe 1.650 GB

Protokolldesign 6 Protokoll-LUNs (90 GB LUN-Größe)

Anzahl der virtuellen Exchange-Postfachservermaschinen pro ESX

3

Laufwerkskonfiguration pro Server18 (16 Datenbanken und 2 Protokolle) NL-SAS-Laufwerke zu 2 TB

Empfohlene Konfiguration aus Arbeitsspeicher/CPU pro virtueller Maschine

32 GB RAM, 29.040 CPU-Megazyklen

Fenster mit aufbewahrten gelöschten Elementen („Dumpster“)

14 Tage

Protokollschutzpuffer 3 Tage

Konfiguration mit 24 x 7 BDM Aktiviert

Verhältnis der Lese-/Schreibvorgänge bei der Datenbank 3 zu 2 (bei der Konfiguration zur Postfachstabilität)


Speicherdesign mit XtremSW Cache Zwei Speicherpools für Datenbanken

erstellt– 48 NL-SAS-Laufwerke (mit 2 TB und 72.000 U/min) pro

Pool, RAID 1/0

Jeder Pool enthält mehrere Kopien von verschiedenen virtuellen Maschinen.

– 3 Bausteine (3 virtuelle Maschinen)– 18 LUNs mit 1,6 TB (6 LUNs pro virtuelle Maschine)

VFMS-Datenspeicher mit 326 GB wird von der XtremFS-Karte auf jedem vSphere-Server erstellt.

– Cachegeräte mit 50 GB wurden für jede virtuelle Exchange-Maschine aus dem VMFS-Cachedatenspeicher erstellt.

– Die verbleibende Kapazität wird für virtuelle Maschinen reserviert, die vom anderen vSphere-Server migriert werden können.


XtremSW Cache-Konfigurationsdetails

• Jede virtuelle Exchange-Maschine ist mit einem Cachegerät mit 50 GB konfiguriert.

• 6 Quellgeräte – 6 Datenbank-LUNs (RDMs) mit jeweils 1,6 TB werden dem XtremSW Cache-Gerät hinzugefügt.

• Die Seitengröße und maximale I/O-Blockgröße für XtremSW Cache wird auf 64 KB gesetzt.CLI-Befehl zum Hinzufügen von Cachegeräten zu virtuellen Maschinen:

vfcmt add -cache_dev <Festplatte13> -set_page 64 max_io_size 64


Warum muss die maximale I/O-Größe von XtremSW Cache für Exchange geändert werden?

Die Seitengröße für die Exchange-Datenbank beträgt 32 KB.

Exchange BDM hat Lesevorgänge

von 256 KB. Wenn beide I/Os auf dem Host

gemischt und verbunden werden, entsteht ein durchschnittlicher I/O-Wert von ca. 48 KB.

Wenn die Datenbank-I/O-Größe für Lese-I/O mit der BDM-I/O gemischt wird, beträgt die durchschnittliche Lese-I/O-Größe ca. 128+ KB.

Exchange 2010-Datenbank-I/O-Größe auf dem VNX-Speicher


Erstellen von Cachegeräten

1. Wählen Sie im vCenter VSI-Plug-in Create XtremSW Cache device.

2. Wählen Sie den vSphere-Server mit XtremSF PCIe-Flashkarte.

3. Wählen Sie die Größe für das Cachegerät und die virtuellen Maschinen, und klicken Sie auf „OK“, um den Vorgang zu beenden.


XtremSW Cache-Konfiguration für virtuelle Exchange 2010-Postfachservermaschine


XtremSW Cache-Laufwerk auf der virtuellen Exchange-Maschine


Migrieren der virtuellen Maschine mit dem XtremSW Cache-Gerät

• Verwenden Sie das vCenter XtremSW Cache VSI-Plug-in.

• Es muss genügend Cachekapazität auf dem Zielserver vorhanden sein.

• Cache führt beim Zielserver für die migrierte virtuelle Maschine einen Kaltstart aus. Cacheeffizienz wird verringert, bis der Cache vollständig hochgefahren ist.


Cachegerät mit Datendeduplizierung

Sie können über folgenden Befehl die Datendeduplizierung mit dem XtremSW Cache VSI-Plug-um CLI auf der virtuellen Exchange-Maschine aktivieren:

vfcmt add -cache_dev Festplatte13 –set_page_size 64 –set_max_io_size 64 –enable_ddup –ddup_gain 20 Hierbei gilt:

– Festplatte13 ist ein konfiguriertes Cachegerät des Betriebssystems für die virtuelle Maschine.

– ddup_gain 20 ist der Prozentwert des Deduplizierungszuwachses für das Cachegerät des Systems auf der virtuellen Maschine.


Überwachungsstatistiken über das VSI-Plug-in


Überwachungsstatistiken über CLI


vMotion mit dem XtremSW Cache-Gerät

Vergewissern Sie sich, dass folgende Anforderungen erfüllt werden, bevor Sie vMotion mit einem an die virtuellen Exchange-Maschinen angefügten XtremSW Cache-Gerät ausführen:

– Der Zieldatenspeicher verfügt über ausreichend Kapazität für das neue Gerät.

– Es sind keine zusätzlichen flashbasierten DAS-Geräte für die virtuelle Hostmaschine vorhanden.

– Nur ein XtremSW Cache-Gerät ist auf der virtuellen Hostmaschine konfiguriert.

– Die virtuelle Maschine, die Sie migrieren möchten, wird derzeit nicht migriert.

– Der Quellhost und der Zielhost müssen miteinander kommunizieren können. (IP-Adresse und DNS müssen richtig konfiguriert sein.)


Lösungsvalidierung


Performancevalidierung mit Jetstress

Konfiguration– 3 Server (Baustein) in einem VNX-Speicherpool

(48 NL-SAS-Laufwerke mit 2 TB)– XtremSW Cache-Gerät (50 GB) für jede virtuelle

Exchange-Maschine– Cachebeschleunigung nur auf Datenbank-LUNs aktiviert– Datenvolumen mit 7,8 TB pro Server (23,4 TB bei 3

Servern) Simulierte Workload

– Jetstress-Gesamtdurchsatztest (2 Stunden)


Exchange-Performance mit Jetstress (IOPS)

Das IOPS-Aggregat von drei Postfachservern wurde um 26 % von 2.812 IOPS auf 3.545 IOPS verbessert.

34 % Erhöhung bei Lese-IOPS von 1.388 IOPS auf 1.862 IOPS

33 % Erhöhung bei Schreib-IOPS von 851 IOPS auf 1.118 IOPS


Exchange-Performance mit Jetstress (Latenzen)

Verringerung der Leselatenzen um 3,2 ms

Leichte Erhöhung bei Schreiblatenzen


VNX-Performance (Speicherpool)

• 16,5 % Verringerung der Lese-IOPS beim Back-end-Speicherarray, weil XtremSW Cache die Lesevorgänge vom Array zum Server leitet

• 50 % Erhöhung der Schreib-IOPS beim Back-end-Speicher, weil XtremSW Cache die Lesevorgänge vom Array zum Server leitet, was dazu führt, dass vom Write-Through-Cache mehr Schreibvorgänge verarbeitet werden können

• 15 % Erhöhung der Festplattenauslastung, weil vom Array mehr Schreibvorgänge verarbeitet werden können

• 6,5 % Erhöhung der Bandbreite (MB/s), weil vom Array mehr Schreibvorgänge verarbeitet werden können


Performancevalidierung mit LoadGen

Konfiguration– 3 Server in einem VNX-Speicherpool (48 NL-SAS-Laufwerke mit

2 TB)– XtremSW Cache-Gerät mit 50 GB für jede virtuelle Exchange-

Maschine– Cachebeschleunigung nur auf Datenbank-LUNs aktiviert– Postfächer mit 1,5 GB für die Benutzer bei 60 % für ein

Datenvolumen von 5,4 TB pro Server (16 TB bei 3 Servern) initialisiert

• Workload-Details• Exchange 2010 Loadgen mit Outlook-Cachemodus und einem

Benutzerprofil für 150, 250 und 300 Nachrichten/Benutzer/Tag (mit einem Verhältnis der Lese-/Schreibvorgänge von 3 zu 2)


Performanceergebnisse mit LoadGen

Workload: 150 Nachrichten/Benutzer/Tag

– 51 % Verringerung bei Leselatenzen (um 6,4 ms)

– 14,6 % Erhöhung bei Benutzer-IOPS (um 224 IOPS)


– 69,3 % Verringerung bei Leselatenzen (um 11,1 ms)

– 12,8 % Erhöhung bei Benutzer-IOPS (um 275 IOPS)


– 56,8 % Verringerung bei Leselatenzen (um 12,5 ms)

– 12 % Erhöhung bei Benutzer-IOPS (um 346 IOPS)


Performance mit XtremSW Cache-Datendeduplizierung

Verringerte Exchange Server-CPU-Auslastung bei jeder Workload

Geringfügig erhöhte Schreiblatenzen aufgrund der XtremSW Cache-Analyse und -Verarbeitung von doppelt vorhandenen Daten


Performance mit XtremSW Cache-Datendeduplizierung

27,7 % Verringerung bei Schreib-IOPS zum VNX-Speicherpool


BDM-Einfluss auf die XtremSW-Cacheeffizienz

Maximaler I/O-Wert ist auf 64.000 gesetzt (Standard).

XtremSW Cache überspringt weniger Lese-I/Os, wenn BDM nicht auf den Exchange-Datenbanken ausgeführt wird.

Leselatenzen sind auf Datenbanken ohne BDM im Vergleich zu Datenbanken mit BDM (um 3 bis 4 ms) höher.


Auf Validierung basierende Empfehlungen und Best Practices


Erwägungen für den Einsatz von XtremSW Cache für Exchange-Workload

XtremSW Cache für Exchange ist geeignet, wenn Folgendes gilt:

– Sie haben eine I/O-gebundene Exchange-Lösung.– Sie wissen nicht genau, welche Workload zu erwarten ist.– Sie müssen eine hohe Performance und niedrige Latenz für

bestimmte Benutzer (VIP-Server, Datenbanken usw.) ermöglichen.


Vorteile von XtremSW Cache für Exchange-Workload Basierend auf der EMC-Validierung verbessert

XtremSW Cache die Exchange 2010-Performance dank folgender Faktoren:

– Verringerte Leselatenzen bei Datenbanken– Erhöhter I/O-Durchsatz– Beseitigung hoher Latenzspitzen– Weitere Verbesserungen während der Erhöhung der Workload– Verringerung von RPC-Latenzen– Verringerung der Lesevorgänge zum Back-end-Speicher– Verringerung der Schreibvorgänge zum Back-end-Speicher

mit XtremSW Cache-Deduplizierung


Auf Lösungsvalidierung basierende Best Practices

• Beim Implementieren von XtremSW Cache in eine vorhandene Exchange 2010-Bereitstellung auf VMware vSphere ist Folgendes zu beachten:

– Größe der bereitzustellenden XtremSF PCIe-Karte– Anzahl der virtuellen Exchange-Maschinen, die auf jedem

vSphere-Host bereitgestellt wird, der XtremSW Cache verwendet– Exchange-Workload-Eigenschaften (Schreib-Lese-Zugriffsrate,

Benutzerprofiltyp)– Die meisten Vorteile werden erzielt, wenn alle Lesevorgänge eines

Arbeitsdatenvolumens im Cache gespeichert werden.


Auf Lösungsvalidierung basierende Best Practices Sie können eine XtremSF Cache PCIe-Flashkarte

auf einem physischen Exchange-Postfachserver oder Hypervisor-Server mit virtuellen Exchange-Postfachmaschinen (VMware oder Hyper-V) installieren.

XtremSW Cache-Beschleunigung nur auf Datenbank-Volumes aktivieren

Hinweis zum Festlegen der XtremSW Cache-Größe:Konfigurieren Sie bei einem Arbeitsdatenvolumen von 1.000 GB ein XtremSW Cache-Gerät von 10 GB


Konfigurationsempfehlungen

• Beim Hinzufügen eines XtremSW Cache-Geräts zu einer virtuellen Exchange-Maschine ist Folgendes zu beachten:

– Legen Sie die Größe für die Cacheseite und die maximalen I/Os 64 KB fest. (BDM-I/Os werden nicht im Cache gespeichert.)Verwenden Sie XtremSW Cache CLI zum Hinzufügen eines Cachegeräts zu einer virtuellen Maschine mit XtremSW Cache vor Version 2.0. Ab Version 2.0 können Sie die Seitengröße mit dem VSI-Plug-in konfigurieren.

– Sie können mit dem folgenden CLI-Befehl die Größe für die Cacheseite und die maximalen I/Os festlegen. wenn Sie das Cachegerät einer virtuellen Maschine hinzufügen:vfcmt add -cache <Cachegerät> -set_page_size 64 -set_max_io_size 64


XtremSW Cache mit Deduplizierung

Bewerten Sie Ihre Workload, bevor Sie die Deduplizierung für beschleunigte Exchange-LUNs aktivieren.

Beim Aktivieren der Deduplizierung muss der CPU-Overhead in Betracht gezogen werden.

Legen Sie die Deduplizierungsrate auf der Grundlage von Workload-Eigenschaften fest:

− Wenn die beobachtete Deduplizierungsrate unter 10 % liegt, können Sie die Deduplizierung deaktivieren oder den Deduplizierungszuwachs auf 0 % neu konfigurieren. Wenn die beobachtete Rate über 35 % liegt, wird empfohlen, den Deduplizierungszuwachs zu steigern, damit er der beobachteten Deduplizierung entspricht.

− Wenn die beobachtete Rate zwischen 10 % und 35 % liegt, können Sie den Deduplizierungszuwachs beibehalten.


Empfehlungen zur Konfiguration der Deduplizierung

Empfehlungen:− Wenn die beobachtete Deduplizierungsrate geringer als 10 % ist, können Sie die Deduplizierung

deaktivieren oder den Deduplizierungszuwachs beibehalten.− Wenn die beobachtete Rate über 35 % liegt, wird empfohlen, den Deduplizierungszuwachs

zu steigern, damit er der beobachteten Deduplizierung entspricht.− Wenn die beobachtete Rate zwischen 10 % und 35 % liegt, können Sie den

Deduplizierungszuwachs beibehalten.


Überwachung von Deduplizierungsstatistiken

Befehl für die Deduplizierungsstatistiken:vfcmt display -ddup -cache_dev Festplatte13Hierbei gilt: <Festplatte13> ist ein Cachelaufwerkgerät auf der virtuellen Maschine

Um die beobachtete Deduplizierungstrefferquote (die Menge der duplizierten Daten im Cache) manuell zu berechnen, verwenden Sie folgende Formel:(Schreibtreffer ÷ Erhaltene Schreibvorgänge)*100

Beispiel: 44414733 ÷ 125477788 = 35,4 % Wenn Sie die konfigurierte Rate ändern möchten,

entfernen Sie das XtremSW Cache-Gerät, und erstellen Sie ein neues mit dem Befehl vfcmt add -cache_dev


Übersicht

• XtremSW Cache verbessert die I/Os und Lese-/Schreiblatenzen bei Exchange 2010.Bei XtremSW Cache kommen fast keine Latenzspitzen vor.

• XtremSW Cache verbessert die Benutzerfreundlichkeit von Exchange.RPC-Latenzen sind kürzer.

• Aufgrund der Testergebnisse empfehlen wir, als Größe für die Cacheseite und die maximalen I/Os 64 KB festzulegen.

• Die XtremSW Cache-Deduplizierung kann sehr gut mit Exchange ausgeführt werden und beeinträchtigt nicht die Serverperformance bzw. die Lese-/Schreiblatenzen.

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