Grundlagen zu vSphere 6: Ressourcen-Management von DRS bis NIOC

Ressourcen-Management gehört zu jeder virtuellen Umgebung und sorgt für optimale Performance. vSphere 6 bietet hierfür sieben spezielle Funktionen.

Jede virtuelle Umgebung ist auf effizientes Ressourcen-Management angewiesen, um eine optimale Performance der...

virtuellen Maschinen bei möglichst geringem Energieverbrauch zu gewährleisten. Bei zu geringer Ressourcenzuweisung leidet die Performance der virtuellen Umgebung, eine zu hohe Ressourcenausstattung wiederum verursacht unnötige Kosten.

Um eine möglichst ideale Ressourcenzuteilung zu gewährleisten gilt es also, Compute-, Storage- und Netzwerkressourcen einer virtuellen Umgebung zu überwachen und bei Abweichungen von anvisierten Optimalzustand Ressourcen dynamisch neu zu verteilen. In einer VMware-Umgebung fällt die Aufgabe des Ressourcen-Managements der Virtualisierungsplattform vSphere zu, die hierzu sieben Funktionen nutzt: vMotion, Storage vMotion, Distributed Resource Scheduler (DRS), Distributed Power Management (DPM) und Storage DRS sowie Storage (SIOC) und Network I/O Control (NIOC). In der kürzlich veröffentlichten Version 6 von vSphere wurden einige dieser Funktionen um zusätzliche Management-Möglichkeiten erweitert.

DRS, Storage DRS und DPM

Distributed Resource Scheduler (DRS) ist vSpheres Load-Balancer, der Compute-Ressourcen zu logischen Ressourcen-Pools aggregiert, von denen schließlich durch automatischen oder manuellen Lastausgleich freie Kapazitäten virtuellen Maschinen zugewiesen werden. Die Ressourcenzuweisung erfolgt dabei auf Grundlage vorher definierter Regeln, mit denen Administratoren beispielsweise Applikationen priorisieren können. Bei knappen Ressourcen und Performance-Problemen kann DRS die betroffenen VMs dann auf andere Hosts migrieren. VMware nennt seine Form der Live-Migration virtueller Maschinen vMotion.

Die Vorteile eines Load-Balancers wie Distributed Resource Scheduler liegen dabei auf der Hand: Durch sinnvolle Zuweisung der Hardwareressourcen steigen Effizienz und Auslastung der vSphere-Umgebung, was durch eine effizientere Server-Konsolidierung zudem zu geringeren Energiekosten führt. Gleichzeitig lässt sich eine Mindest-Performance für bestimmte Applikationen und Workloads festsetzen und auch eine Server-Wartung ist ohne Downtime der Workloads möglich, die für diesen Zweck einfach auf andere Maschinen verschoben werden können.

Distributed Power Management (DPM) und Distributed Resource Scheduler sind eng miteinander verzahnte Produkte, wobei DPM streng genommen eine Funktion von DRM ist. Während DRM aber den Fokus primär auf Performance und Ressourcennutzung legt, geht es bei DPM vor allem um den Energieverbrauch. DPM überwacht also die Ressourcenanforderungen in einem DRS-Cluster und konsolidiert Workloads von vielen verschiedenen Hosts auf einige wenige zentrale Hosts, sofern die Performance-Anforderungen dies zulassen. Nichtbenötigte Cluster-Ressourcen im Ressourcenpool werden in diesem Fall heruntergefahren, bei steigenden Performance-Anforderungen aber bei Bedarf wieder aktiviert, um die vorab definierten Service-Level einzuhalten.

Demgegenüber setzt Storage DRS eine Ebene tiefer an und kümmert sich lediglich um Storage-Ressourcen. Storage DRS optimiert die Storage-Performance durch VM-Verteilung und Load-Balancing auf Basis von Storage I/O und Storage-Kapazität. Storage DRS erleichtert damit das Provisioning virtueller Maschinen und überwacht das Storage-Verhalten. Storage DRS ist also ein Load-Balancer wie DRS, fokussiert sich aber ausschließlich auf Storage-Geräte. Wie DRS bietet auch Storage DRS einen automatischen und einen manuellen Modus, in dem Administratoren die Vorschläge noch bestätigen müssen. Die Live-Migration auf Storage-Ebene bezeichnet VMware als Storage vMotion.

vMotion und Storage vMotion

vMotion ermöglicht also die Migration virtueller Maschinen ohne Downtime der Workloads von einem ESXi-Host auf einen anderen, die VM-Migration erfolgt dabei wahlweise mit oder ohne zur virtuellen Maschine gehörenden Datastore. In beiden Fällen wird der aktive Arbeitsspeicher und der Systemzustand der virtuellen Maschine transferiert, die virtuelle Festplatte bleibt dabei entweder auf dem Shared Storage aller Hosts oder wird zu einem neuen Datastore migriert. Die zweite Variante ist vor allem in vSphere-Umgebungen ohne Shared Storage sinnvoll, wenn die VM-Dateien auf lokalen Speichergeräten des ESXi-Hypervisors liegen.

Grundsätzlich gibt es in vSphere 6 drei verschiedene Arten der vMotion: Cross vSwitch vMotion, Cross vCenter Server vMotion und Long Distance vMotion. Cross vSwitch vMotion ist dabei die bereits aus früheren vSphere-Versionen bekannte Möglichkeit, virtuelle Maschinen über vSwitches von einem Host zu einem anderen zu migrieren, wenn beide Hosts vom gleichen vCenter Server verwaltet werden. Bis vSphere 5.5 war die vMotion-Migration lediglich innerhalb eines Clusters oder über mehrere Cluster hinweg innerhalb einer vCenter-Umgebung möglich. Ab vSphere 6 bieten Cross vCenter Server vMotion und Long Distance vMotion neue Möglichkeiten, virtuelle Maschinen zu migrieren.

Cross vCenter Server vMotion ermöglicht die Migration virtueller Maschinen vom Host einer vCenter-Umgebung zum Host einer anderen vCenter-Umgebung. Über Long Distance vMotion können virtuelle Maschinen über ein WAN zu einem anderen Standort migriert werden, VMware gibt hierfür eine Latenz von 150 ms RTT an.

Das Ressourcen-Management mit vMotion ermöglicht damit nicht nur das Vorbeugen gegen Desaster-Szenarien, sondern beispielsweise auch das Load-Balancing über verschiedene Standorte hinweg oder Follow-the-Sun-Szenarien, bei denen die Workloads über 24 Stunden verteilt immer an den Unternehmensstandort migriert werden, an dem gerade Tag ist und gearbeitet wird.

Storage vMotion richtet sich demgegenüber an das Storage-Management und ermöglicht über die unterbrechungsfreie Live-Migration von VM-Festplattendateien zwischen Storage-Arrays beispielsweise eine vergleichsweise einfach Nutzung von Tiered Storage. Unterstützt werden hierbei Fibre-Channel-SAN (Storage Area Network), iSCSI-SAN und NFS-Storage. Seit vSphere 5.1 kommen vMotion und Storage vMotion in den meisten Fällen standardmäßig in kombinierter Form zum Einsatz.

Storage und Network I/O Control

Storage I/O Control (SIOC) bietet die Möglichkeit zur I/O-Priorisierung für virtuelle Maschinen, die auf einem ESXi-Cluster mit gemeinsamen Storage-Ressourcen laufen. SIOC kann die I/O-Queue jedes auf den Shared Storage zugreifenden ESXi-Server dynamisch anpassen, um für virtuelle Maschinen individuelle Durchsatzraten herzustellen. Auf diese Weise können wichtige Workloads priorisiert und in einer hochkonsolidierten virtualisierten Storage-Umgebung ausgeführt werden.

Damit besteht die Möglichkeit, diese virtuellen Maschinen von anderen virtuellen Maschinen mit hoher I/O-Last zu trennen und die Workloads vor den negativen Auswirkungen zu schützen. Sobald Performance-Probleme auftreten, können virtuellen Maschinen über Storage I/O Control zudem automatisiert mehr I/O-Ressourcen zugewiesen werden.

Während Storage I/O Control auf den Storage abzielt, erfüllt Network I/O Control (NIOC) ähnliche Funktionen für die Netzwerk-Performance. NIOC partitioniert die physische Bandbreite auf Softwareebene und VM-Level und kann so den Netzwerk-Traffic kritischer Workloads über QoS-Vorgaben (Quality of Service) und Isolierung priorisieren. Auch hier erfolgt die Umverteilung von Netzwerkressourcen automatisiert nach vorher festgelegten Regeln und Policies. Eine Möglichkeit zur Einhaltung bestimmter Mindest-Level besteht dabei zum Beispiel über die Reservierung bestimmter Bandbreiten eines vDistributed Switch (vDS).

vSphere 6 ist in drei unterschiedlichen Editionen erhältlich: Standard, Enterprise und Enterprise Plus. Nicht alle vSphere-Editionen bieten dabei sämtliche Funktionen zum Ressourcen-Management. Während zwar alle drei Editionen die Cross vSwitch vMotion enthalten, können Cross vCenter und Long Distance vMotion lediglich in der Enterprise Plus Edition genutzt werden. Storage vMotion dagegen ist wieder in allen drei Editionen erhältlich. Die übrigen Funktionen zum Ressourcen-Management, also Distributed Resource Scheduler, Storage DRS, Distributed Power Management und Storage sowie Network I/O Control stehen ebenfalls nur in der Enterprise-Edition zur Verfügung.

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Artikel wurde zuletzt im Juli 2015 aktualisiert

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