EMC Solutions Group SSE Midrange Apps Engineering Mars 2013

1. Accélération des performances de Microsoft Exchange avec EMC XtremSW CacheAvec la gamme de stockage EMC VNX et VMware vSphere EMC Solutions Group SSE Midrange Apps Engineering Mars 2013

2. À propos de cette solution • Cette solution éprouvée démontre comment EMC XtremSW Cache peut accélérer les performances de Microsoft Exchange 2010 sur un stockage EMC VNX et une infrastructure virtuelle VMware. • Elle décrit la conception, le déploiement, les bonnes pratiques et les résultats des tests de performance de la solution XtremSW Cache. • Le livre blanc détaillé relatif à cette solution se trouve sur le site http://france.emc.com.

3. Portée de la solution • Évaluer les avantages liés à l’utilisation de XtremSW Cache avec Exchange 2010 • Déterminer si XtremSW Cache améliore réellement les performances de Microsoft Exchange 2010 • Quantifier l’amélioration des performances proposée par la solution XtremSW Cache lorsqu’elle est utilisée avec la déduplication • Proposer différentes bonnes pratiques en matière de configuration et de conception de la solution XtremSW pour Microsoft Exchange 2010 sur vSphere

4. Présentation de la solution • Présence de 15 000 utilisateurs au sein d’un environnement Exchange 2010 déployé dans un DAG incluant deux instances de VMware vSphere • Installation d’un stockage VNX pour des logs et une base de données Exchange (pools de stockage NL-SAS) • Configuration de la solution XtremSW Cache de façon à accélérer les performances dans le cas de volumes de bases de données Plusieurs profils utilisateur ont été testés (pour un total de 150 à 300 messages par utilisateur et par jour)

5. Composants de la solution • Système OE 5.32 (5.32.000.5.015) pour VNX 5700 Block • Pools de stockage de disques NL-SAS 7 200 t/min de 2 To pour les logs et bases de données Exchange • Thin LUN • vSphere 5.0 Update 1 • Deux serveurs dotés de CPU Intel Xeon X7560 à 2,27 GHz (32 CPU, 4x8) et 192 Go de RAM, qui hébergent les machines virtuelles des serveurs de messagerie Exchange • Hyperthreading désactivé EMC XtremSW Cache • Carte XtremSF PCIe 300 Go pour chaque serveur VMware ESXi 5.0 • XtremSW Cache version 1.5.1 SP1 (build 224) Exchange 2010 • 15 000 utilisateurs • 1 DAG avec 2 instances, 6 serveurs • 5 000 utilisateurs par machine virtuelle de serveur de messagerie • Test portant sur l’envoi de 150 messages par utilisateur et par jour

6. À propos de la solution XtremSW Cache • XtremSW Cache est une solution de mise en cache Flash sur serveur qui permet de réduire les temps de latence et d’accroître le débit, et ainsi d’améliorer les performances des applications en valorisant des logiciels intelligents, ainsi que de la technologie PCle Flash. • XtremSW Cache accélère les opérations de lecture des E/S en mode bloc pour les applications nécessitant à la fois un nombre d’E/S par seconde très élevé et/ou un temps de réponse très bas. • XtremSW Cache accélère les opérations de lecture et protège les données en utilisant un cache à écriture immédiate sur le stockage en réseau pour garantir une disponibilité élevée permanente et la reprise après sinistre. • Cette solution fonctionne avec un logiciel EMC FAST (Fully Automated Storage Tiering) s’exécutant sur la baie et FAST Cache. • Optimisation pour les environnements physiques et virtuels

7. Architecture avancée XtremSW Cache 1 2 9 8 3 4 Faibles temps de latence de la carte PCI Flash 5 7 6 Performance • Les opérations de lecture sont traitées par XtremSW Cache pour optimiser la Protection • Les opérations d’écriture sont transmises à la baie de stockage pour assurer la Écritures de la fonction passthrough pour la protection par le stockage VNX

8. Composants de la solution EMX XtremSW Cache

9. Architecture de la solution vCenter AD/DNS AD/DNS

10. Informations détaillées sur les modules Exchange 2010

11. Conception du stockage avec XtremSW Cache • Création de deux pools de stockage pour les bases de données • 48 disques NL-SAS de 2 To 7 200 t/min pour chaque pool, configuration RAID 1/0 • Chaque pool contient plusieurs copies provenant de différentes machines virtuelles • 3 modules (3 machines virtuelles) • 18 LUN d’1,6 To (6 LUN par machine virtuelle) • Un datastore VFMS de 326 Go est créé à partir de la carte XtremFS sur chaque serveur vSphere • Des périphériques de cache de 50 Go sont créés pour chaque machine virtuelle Exchange à partir du datastore du cache VMFS • La capacité restante est réservée pour les machines virtuelles pouvant être migrées à partir de l’autre serveur vSphere

12. Détails sur la configuration de la solution XtremSW Cache • Chaque machine virtuelle Exchange est configurée avec un périphérique XtremSW Cache de 50 Go • 6 périphériques sources et 6 LUN de base de données d’1,6 To (RDM) chaque sont ajoutés au périphérique XtremSW Cache • Les tailles de page XtremSW Cache et de bloc d’E/S maximales sont définies sur 64 Ko La commande CLI utilisée pour ajouter des périphériques de cache sur les machines virtuelles est la suivante : vfcmt add -cache_dev <harddisk13> -set_page 64 max_io_size 64

13. Pourquoi est-il recommandé de modifier la taille maximale des E/S XtremSW Cache pour Exchange ? • La taille des pages de base de données Exchange est de 32 Ko • La maintenance de la base de données en arrière-plan Exchange génère des lectures de 256 Ko • Lorsque toutes les E/S sont mélangées et fusionnées sur l’hôte, la quantité moyenne produite est d’environ 48 Ko • Lorsque les E/S en lecture de la base de données sont mélangées avec celles de la maintenance de la base de données en arrière-plan, la taille des E/S moyenne en lecture est de 128 Ko environ Taille des E/S de base de données Exchange 2010 sur le stockage VNX

14. Création d’un périphérique de cache • En utilisant le plug-in VSI vCenter, sélectionnez l’option Create XtremSW Cache device • Sélectionnez le serveur vSphere avec une carte Flash XtremSF PCIe • Sélectionnez la taille du périphérique de cache et les machines virtuelles, puis cliquez sur OK

15. Configuration de la solution XtremSW Cache pour une machine virtuelle de serveur de messagerie Microsoft Exchange2010

16. Disque XtremSW Cache sur la machine virtuelle Exchange

17. Migration des machines virtuelles avec le périphérique XtremSW Cache • Utilisez le plug-in vCenter VSI XtremSW Cache • Assurez-vous de disposer d’une capacité suffisante sur le cache du serveur de destination • Le cache se lance à froid sur le serveur de destination pour la machine virtuelle migrée L’efficacité du cache est réduite tant que le cache n’est pas réactivé.

18. Périphérique de cache avec déduplication des données • Vous pouvez activer la déduplication des données au moyen du plug-in vCenter VSI XtremSW Cache ou de la CLI sur la machine virtuelle Exchange, en exécutant la commande suivante : vfcmt add -cache_dev harddisk13 –set_page_size 64 –set_max_io_size 64 –enable_ddup –ddup_gain 20 • où : • harddisk13 correspond à un périphérique de cache du système d’exploitation configuré pour la machine virtuelle • ddup_gain 20 correspond au pourcentage de gain de déduplication pour le périphérique de cache du système sur la machine virtuelle

19. Surveillance des statistiques via le plug-in VSI

20. Surveillance des statistiques via la CLI

21. Exécution de vMotion avec le périphérique XtremSW Cache Assurez-vous que les exigences suivantes sont bien respectées avant de lancer vMotion, le périphérique XtremSW Cache étant associé aux machines virtuelles Exchange : • Le datastore cible dispose d’une capacité suffisante pour le nouveau périphérique. • Aucun périphérique Flash DAS supplémentaire n’est prévu pour l'hôte de la machine virtuelle. • Un seul périphérique XtremSW Cache est configuré sur la machine virtuelle hôte. • La machine virtuelle à migrer n’est pas en cours de migration. • L’hôte source et l’hôte cible doivent pouvoir communiquer les uns avec les autres (assurez-vous que l’adresse IP et le système DNS sont correctement configurés).

22. Validation de la solution

23. Validation des performances par l’intermédiaire de Jetstress • Configuration • 3 serveurs (module) dans un seul pool de stockage VNX, doté de 48 disques NL-SAS de 2 To • Un périphérique XtremSW Cache de 50 Go est créé pour chaque machine virtuelle Exchange • Accélération du cache activée uniquement sur les LUN de base de données • Un Dataset de 7,8 To pour chaque serveur (23,4 pour 3 serveurs) • Charge de travail simulée • Test Jetstress complet du débit (2 heures)

24. Test Jetstress des performances de Microsoft Exchange (nombre d’E/S par seconde) Le nombre total d’E/S produites par trois serveurs de messagerie a augmenté de 26 %, passant de 2 812 à 3 545 Le nombre d’E/S par seconde en lecture augmente de 34 %, passant de 1 388 à 1 862 Le nombre d’E/S par seconde en écriture augmente de 33 %, passant de 851 à 1 118

25. Test Jetstress des performances de Microsoft Exchange (temps de latence) Le temps de latence en lecture a baissé de 3,2 ms Le temps de latence en écriture augmente légèrement

26. Performances de VNX (pool de stockage) Diminution de 16,5 % du nombre d’E/S par seconde sur la baie de stockage back-end, étant donné que la solution XtremSW Cache décharge les lectures de la baie sur le serveur Augmentation de 50 % du nombre d’E/S en écriture sur le stockage back-end, étant donné que la solution XtremSW Cache décharge les lectures de la baie sur le serveur. Cela permet le traitement d’un plus grand nombre d’activités d’écriture par le cache à écriture immédiate Augmentation de 15 % du taux d’utilisation des disques étant donné que la baie traite un plus grand nombre d’écritures Augmentation de 6,5 % de la bande passante (en Mo/s) suite à l’augmentation du nombre d’écritures traitées par la baie

27. Validation des performances avec Loadgen • Configuration • 3 serveurs (dans un seul pool de stockage VNX, doté de 48 disques NL-SAS de 2 To) • Un périphérique XtremSW Cache de 50 Go est créé pour chaque machine virtuelle Exchange • Accélération du cache activée uniquement sur les LUN de base de données • Les boîtes aux lettres utilisateur d’1,5 Go sont initialisées à 60 % (un Dataset de 5,4 To par serveur, soit 16,2 To pour 3 serveurs) • Détails sur la charge de travail • Charge de travail Loadgen Exchange 2010 présentant un profil utilisateur avec mode de mise en cache Outlook, reposant sur l’envoi de 150/250/300 messages par utilisateur et par jour (ratio en écriture/lecture de 3:2)

28. Résultats des performances avec Loadgen • Charge de travail de 150 messages par utilisateur et par jour • Réduction de 51 % des temps de latence en lecture (de 6,4 ms) • Augmentation de 14,6 % du nombre d’E/S par seconde (de 224) • Charge de travail de 250 messages par utilisateur et par jour • Réduction de 69,3 % des temps de latence en lecture (de 11,1 ms) • Augmentation de 12,8 % du nombre d’E/S utilisateur par seconde (de 275) • Charge de travail de 300 messages par utilisateur et par jour • Réduction de 56,8 % des temps de latence en lecture (de 12,5 ms) • Augmentation de 12 % du nombre d’E/S utilisateur par seconde (de 346)

29. Performances associées à la déduplication des données de la solution XtremSW Cache • Légère augmentation des temps de latence en écriture suite à l’analyse de la solution XtremSW Cache et au traitement des données en double • Réduction du taux d’utilisation des CPU des serveurs Exchange sur chaque charge de travail

30. Performances associées à la déduplication des données de la solution XtremSW Cache Réduction de 27,7 % du nombre d’E/S par seconde en écriture sur le pool de stockage VNX

31. Impact de la maintenance de la base de données en arrière-plan sur l’efficacité de la solution XtremSW Cache • Le nombre d’E/S maximum est défini sur 64 Ko (par défaut) • XtremSW Cache ignore un nombre moins important d’E/S en lecture lorsque la maintenance de la base de données en arrière-plan n’est pas en cours d’exécution sur les bases de données Exchange • Par rapport aux bases de données exécutant ce type de maintenance, les temps de latence en lecture sont plus élevés (de 3 à 4 ms) sur les bases de données qui ne l’exécutent pas

32. Recommandations et bonnes pratiques reposant sur la validation

33. Quand peut-on envisager d’utiliser XtremSW Cache pour la charge de travail Exchange ? • Vous pouvez envisager cette possibilité dans les cas suivants : • Vous disposez d’une solution Exchange liée aux E/S • Vous n’êtes pas certain de pouvoir anticiper la charge de travail • Vous devez assurer des performances élevées et un faible temps de latence pour des utilisateurs spécifiques (bases de données, serveurs VIP, etc.)

34. Avantages liés à l’utilisation de la solution XtremSW Cache pour une charge de travail Exchange • D’après la validation effectuée par EMC, XtremSW Cache augmente les performances de Microsoft Exchange 2010 en procédant comme suit : • Réduction des temps de latence en lecture de la base de données • Augmentation du débit d’E/S • Élimination des pics de latence • Des améliorations supplémentaires sont apportées au fur et à mesure de l’augmentation de la charge de travail • Réduction du temps de latence du protocole RPC • Réduction du nombre de lectures sur le stockage back-end • Réduction du nombre d’écritures sur le stockage back-end avec la déduplication XtremSW Cache

35. Bonnes pratiques reposant sur la validation de la solution • Lors de la mise en œuvre de la solution XtremSW Cache lors du déploiement d’un système Exchange 2010 existant sur VMware vSphere, envisagez les paramètres suivants : • Taille de la carte XtremSF PCIe à déployer • Nombre de machines virtuelles Exchange déployées sur chaque hôte qui doit utiliser XtremSW Cache • Caractéristiques des charges de travail Exchange (ratio des lectures/écritures, type de profil utilisateur) • On atteint le plus grand nombre d’avantages lorsque toutes les lectures d’un Dataset de travail sont mises en cache

36. Bonnes pratiques reposant sur la validation de la solution • Vous pouvez installer une carte Flash XtremSF Cache PCIe sur un serveur de messagerie Exchange physique ou un serveur d’hyperviseur hébergeant des machines virtuelles de serveur de messagerie Exchange (VMware ou Hyper-V) • Activez l’accélération de la solution XtremSW Cache sur des volumes de base de données uniquement • Conseils relatifs au dimensionnement de la solution XtremSW Cache Pour un Dataset de travail de 1 000 Go, configurez 10 Go d’espace du périphérique XtremSW Cache

37. Conseils de configuration • Lors de l’ajout d’un périphérique XtremSW Cache sur une machine virtuelle Exchange : • Définissez la taille maximale des I/O et des pages de cache sur 64 Ko (les E/S de maintenance de la base de données en arrière-plan ne sont pas mises en cache) Utilisez la CLI XtremSW Cache pour ajouter un périphérique de cache sur une machine virtuelle avec une version de la solution XtremSW Cache antérieure à 2.0. Depuis la version 2.0, vous devez configurer les tailles de page au moyen du plug-in VSI. • Utilisez la commande de CLI suivante pour définir les tailles de page et la taille maximale des E/S lors de l’ajout du périphérique du cache sur une machine virtuelle : vfcmt add -cache <cache_device> -set_page_size 64 -set_max_io_size 64

38. XtremSW Cache avec déduplication • Évaluez votre charge de travail avant d’envisager l’activation de la déduplication pour les LUN Exchange accélérées • Tenez compte du temps système des CPU lors de l’activation de la déduplication • Définissez le ratio de déduplication en fonction des caractéristiques de la charge de travail : • Si le ratio de déduplication observé est inférieur à 10 %, désactivez cette dernière ou reconfigurez le gain de déduplication sur 0. S’il est supérieur à 35 %, augmentez le gain de déduplication pour le faire correspondre à la valeur de déduplication observée. • Si le taux observé est compris entre 10 et 35 %, il est recommandé de ne pas modifier le gain de déduplication.

39. Recommandations en matière de configuration de la déduplication • Recommandations : • Si le ratio de déduplication observé est inférieur à 10 %, désactivez cette dernière ou reconfigurez le gain de déduplication sur 0. • S’il est supérieur à 35 %, augmentez le gain de déduplication pour le faire correspondre à la valeur de déduplication observée. • Si le taux observé est compris entre 10 et 35 %, il est recommandé de ne pas modifier le gain de déduplication.

40. Surveillance des statistiques de déduplication • Commande d’affichage des statistiques de déduplication : vfcmt display -ddup -cache_dev harddisk13 où : <harddisk13> correspond à un périphérique de disque de cache sur la machine virtuelle • Pour calculer manuellement le taux de réussite observé pour la déduplication (montant des données en double dans le cache), utilisez la formule suivante : (Réussites en écriture ÷ Nombre d’écritures reçues) *100 Exemple : 44 414 733÷125 477 788 = 35,4 % • Pour modifier le ratio configuré, supprimez le périphérique XtremSW Cache,puis recréez-en un à l’aide de la commande vfcmt add -cache_dev.

41. Résumé • XtremSW Cache améliore les temps de latence en écriture et en lecture et le nombre d’E/S Exchange 2010 Grâce à XtremSW Cache, le nombre de pics de latence est quasiment non existant • Cette solution optimise l’expérience des utilisateurs d’Exchange Les temps de latence du protocole RPC sont réduits • Sur la base des observations associées au test, nous vous recommandons de définir la taille maximale des I/O et des pages de cache sur 64 Ko • La déduplication effectuée par XtremSW Cache fonctionne très bien avec Microsoft Exchange et n’affecte pas les temps de latence en écriture et en lecture, ni les performances des serveurs.