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Den »ökologischen Fußabdruck« verringern

Erfolgreiche Server-Konsolidierung in acht Phasen

Das Konzept des Green Computing spielt bei vielen Server-Konsolidierungsinitiativen in kleinen bis mittegroßen Unternehmen (KMU) in Deutschland eine wichtige Rolle. Mittelgroßen Unternehmen innerhalb des Mittelstandes zählen nicht nur zu den erfolgreichsten Unternehmen in der Europäischen Union, sondern gehören tendenziell auch zu den am stärksten zukunftsorientierten Anwendern von Informationstechnologie (IT) und zu den größten Befürwortern »grüner« IT-Initiativen.

er vorliegende Beitrag erläutert, wie die Server-Konsolidierung und die Virtualisierung es mittelständischen Unternehmen ermöglichen, den »ökologischen Fußabdruck« ihres IT-Betriebs zu verringern und gleichzeitig die Effizienz zu verbessern und Kosten zu sparen. Typische Konsolidierungsinitiativen auf der Basis von Best-Practices umfassen acht verschiedene Implementierungsphasen. Der vorliegende Beitrag beschreibt diese Phasen und untersucht, wie der neue Trend der dynamischen Serverkonsolidierung Unternehmen dabei hilft, langfristige strategische Vorteile zu erzielen.

Mittelständische Unternehmen, große Herausforderungen

Obwohl mittelständische Unternehmen weniger Server einsetzen, sind die Anforderungen und Herausforderungen ihrer IT nahezu die gleichen wie in Großunternehmen. Ein kleines Rechenzentrum arbeitet auch nicht notwendigerweise effektiver als ein großes. Ob ein Unternehmen nun 20 oder 200 Server einsetzt – aller Wahrscheinlichkeit nach sind die meisten dieser Server unzureichend ausgelastet. Dies bedeutet, dass sie mehr Rechenressourcen, Strom und Kühlung erfordern, als durch die tatsächliche Belastung zur Ausführung von Applikationen gerechtfertigt ist.

In den meisten Organisationen werden Server nur zu 10 bis 20 Prozent ihrer Kapazität genutzt. Auf jedem Server läuft dabei nur eine einzige Instanz des Betriebssystems und eine einzige Business-Applikation. Dieses Modell mit einem Server und einer Applikation ist die Hauptursache für eine unzureichende CPU-Auslastung.

Durch Konsolidierung der Server in Virtual-Machine-Hosts mit besserer Energieausnutzung können Unternehmen alte Hardware mit hohem Stromverbrauch außer Betrieb nehmen und die Server-Auslastung optimieren, was neben Einsparungen von Stellplatz, Betriebsstrom und Kühlaufwand auch Vorteile für die Umwelt bietet. Die Virtualisierung erlaubt eine effizientere gemeinsame Nutzung der physischen Ressourcen und damit eine höhere CPU-Auslastung. Sie reduziert auch die Gesamtzahl der im Unternehmen benötigten Server, da mehrere Workloads kombiniert und auf einem einzigen Virtual-Machine-Host abgewickelt werden können.

Wichtig ist eine sorgfältige Planung

Eine erfolgreiche Konsolidierung erfordert im Vorfeld eine umfangreiche Planung, einen erheblichen Zeit- und Arbeitsaufwand sowie ein gründliches Verständnis der zu konsolidierenden Server-Workloads. Eine schlecht geplante oder durchgeführte Konsolidierung kann zu komplexen Konfigurationen und erhöhtem IT-Overhead führen. Neue Technologien machen es heute leichter und schneller möglich, Workloads dynamisch zu überwachen und auf die Systeme zu verschieben und zu konsolidieren, auf denen sie – physisch oder virtuell – am effizientesten ausgeführt werden.

Phasen einer erfolgreichen Konsolidierung

Unabhängig davon, ob ein Unternehmen die Server-Konsolidierung zusammen mit einem Berater oder in Eigenregie durchführt, wird die Konsolidierung normalerweise in mehreren Phasen abgewickelt.

Phase 1 – Bestandsaufnahme der vorhandenen Server

Der erste Schritt bei der Planung einer Server- oder Rechenzentrum-Konsolidierung ist eine gründliche Bestandsaufnahme aller Server-Einrichtungen. Diese Bestandsaufnahme ermöglicht die Identifizierung der idealen Kandidaten für die Konsolidierung und die qualifizierte Entscheidungsfindung bezüglich der Workloads, die auf physische oder virtuelle Hosts verlagert werden sollen. Hierbei ist eine Investition in ein Software-Tool in Betracht zu ziehen, mit dem man Hardware- und Software-Einrichtungen dezentral erkennen, automatisch detaillierte Daten für jeden Server erfassen und die Server gemäß den festgestellten Eigenschaften organisieren kann.

Phase 2 – Erfassung der Nutzungsdaten zur Entwicklung eines Auslastungsprofils

Zur effektiven Planung der Konsolidierung und zur richtigen Dimensionierung und Bereitstellung der konsolidierten Systemumgebung müssen die Rechenzentrumsmanager die Auslastungsdaten erfassen und die Workloads und ihre Ressourcen-Beanspruchung über der Zeit überwachen. In einem Rechenzentrum fallen viele verschiedene Workloads mit jeweils eigenen Anforderungen an Ressourcen und Verfügbarkeit an, und diese können sich im Laufe der Zeit verändern. Diese Veränderungen können zyklisch, saisonal bedingt oder völlig zufällig auftreten. So können beispielsweise Applikationen für Buchhaltungsabschlüsse die Server-Ressourcen am Monatsende stark belasten, oder es kann zu unvorhersehbaren Verkehrsspitzen auf einem Webserver kommen.

Durch die Aufzeichnung der Daten der Server-Workloads über einen Zeitraum von mehreren Tagen, Wochen oder Monaten hinweg lässt sich ein Auslastungsprofil erstellen, das ein klares Bild der Trends bei der Serverauslastung liefert und Anomalien bei der Auslastung von CPU, Plattenspeicher, Hauptspeicher und Netzwerk anzeigt. Das Auslastungsprofil enthält den Namen und den Bestand eines Servers (Applikationen und Dienste) sowie den aktuellen Ressourcenbedarf des Servers auf der Basis realer Leistungsdaten. Das Profil kann auch Angaben zum Workload enthalten, z. B. Verwendungszweck, Abteilungsverantwortlicher, Bedeutung für die geschäftlichen Abläufe, die geforderte Wiederherstellungszeit (Recovery Time Objective, RTO) und den geforderten Wiederherstellungsgrad (Recovery Point Objective, RPO), usw.

Die Nutzungsdaten sollten über einen betrieblich relevanten Zeitraum erfasst werden, z. B. am Ende eines Geschäftsjahresquartals, um sicherzustellen, dass alle Höhen und Tiefen des Workload-/Ressourcen-Auslastungszyklus erfasst werden. Durch die Erstellung eines Auslastungsprofils können Unternehmen den Server-Konsolidierungsprozess beschleunigen, da hierdurch die Kapazitätsplanungsphase beschleunigt werden kann.

Phase 3 – Analyse der Workloads

Das Auslastungsprofil, das quantitative Bestands- und Nutzungsdaten enthält, liefert ein bedeutend besseres Verständnis der Workloads und erlaubt es den Rechenzentrumsmanagern, besser informierte und fundierte Konsolidierungsentscheidungen zu treffen. In Verbindung mit Analyse- und Forecasting-Funktionen liefert das Auslastungsprofil bessere Einblicke in den Rechenzentrumsbetrieb und ermöglicht Managern und IT-Architekten eine effektive Planung kurzfristiger und zukünftiger Konsolidierungsmaßnahmen.

Phase 4 – Identifizierung der zu konsolidierenden Server

Ausgehend von einem detaillierten Profil der Workloads im Rechenzentrum und von einer Analyse der Echtzeit-Nutzungsdaten lassen sich jetzt informierte, intelligente Entscheidungen bezüglich der zu konsolidierenden Workloads treffen. Anhand der Server-Nutzungsdaten lässt sich ein Hardware-Auslastungsbericht erstellen, der Diskrepanzen zwischen Arbeitsbelastungen und verfügbaren Ressourcen, d. h. unzureichend oder übermäßig belastete Server, aufzeigt. Mit Hilfe dieses Berichtes lässt sich feststellen, welche Workloads auf einem einzelnen physischen Host in der virtualisierten Umgebung kombiniert werden können.

Phase 5 – Entwicklung eines Konsolidierungsplans

Jetzt kann der Konsolidierungsplan erstellt werden. Es stehen Softwarelösungen zur Verfügung, die hochentwickelte Szenario-Modellierungs-, Forecasting- und Planungsfähigkeiten für Konsolidierungsprojekte bieten. Diese Lösungen erleichtern und beschleunigen die Erstellung von Szenarien für die Verteilung von Workloads auf mehrere physische Server und virtuelle Hoste, um die Auslastung zu maximieren und die Überlastung von Ressourcen zu minimieren. Diese Lösungen sollten eine What-if-Simulation umfassen, so dass man verschiedene Kombinationen von Hardware und virtuellen Hosts bestimmen und anhand von vorhergesagten Werten für Workload und Auslastung proaktiv ein zukünftiges Wachstum mit einplanen kann.

Unter Verwendung einer Planungslösung kann der Anwender seine eigenen Standard-Hardware-Konfigurationen experimentell eingeben, ein detailliertes Projektszenario mit Workload-Zuordnungen generieren und Protokolle und Diagramme zur Umweltbelastung zu erzeugen.

Während der Planungsphase ist es ratsam, »Scale-Up«- und »Scale-Out«-Szenarien zu erstellen, um ausreichend Kapazität für aktuelle und zukünftige Anforderungen zu sichern, ohne in der konsolidierten Systemumgebung unnötig viel Ressourcen vorzusehen – ein häufiges und kostspieliges Problem.

Phase 6 – Testen des Konsolidierungsplans

Die mit einem Konsolidierungsprojekt verbundenen Risiken lassen sich erheblich reduzieren, indem man die Workloads per Streaming auf virtuellen Hosts zunächst testet, bevor die eigentliche Produktivumgebung erstellt wird. Gründliche Tests bieten den Applikationsverantwortlichen und den Endanwendern eine hohe Sicherheit, dass ihre Dienste in einer virtualisierten Umgebung einwandfrei funktionieren. Angesichts einer bei Applikationsverantwortlichen und Anwendern teilweise vorhandenen Skepsis gegenüber der Virtualisierung sind Tests wichtig, um geschäftspolitische Bedenken zu überwinden und das Engagement aller Beteiligten sicherzustellen. Hierbei ist eine Lösung zur Migration der Workload zu bevorzugen, mit der man eine laufende Applikation wahlweise auf eine physische oder eine virtuelle Maschine übertragen, die Workloads testen und dann einen reibungslosen Übergang zum neuen Workload bewirken kann, ohne dass es in der Produktiv-Applikation zu einer Unterbrechung kommt.

Phase 7 – Migration der Workloads

Nachdem der Konsolidierungsplan entwickelt und getestet worden ist, kann die Produktiv-Arbeitslast mit Hilfe der Workload-Migrationslösung per Streaming auf eine beliebige physische oder virtuelle Plattform übertragen werden.

Hierbei sollte eine Lösung gewählt werden, die verschiedene Plattformen unterstützt und ein breiteres Funktionsspektrum bietet als nur P2V (physical-to-virtual)-Workload-Migrationen. Eventuell müssen Arbeitslasten später wieder aus den virtuellen Infrastrukturen herausgenommen werden, wenn sich ihr Ressourcenbedarf erhöht (virtuell-zu-physisches Scale-Out) oder müssen »devirtualisiert« werden, um die Einhaltung von Vereinbarungen für den Applikationssupport zu gewährleisten. Die Flexibilität zum Verschieben und Neuabgleichen von Workloads in alle Richtungen zwischen physischen und virtuellen Hosts – physisch zu virtuell, virtuell zu physisch, physisch zu physisch, in und aus Imaging-Formaten, usw. – ermöglicht es Unternehmen, diese Herausforderungen besser zu meistern.

Phase 8 – Optimierung der Workloads

An diesem Punkt wurden die Server konsolidiert und die Virtualisierung und/oder-Blade-Server eingesetzt, um den Platzbedarf im Rechenzentrum – Stellfläche und Platz in Serverschränken – sowie den Bedarf an Betriebsspannung und Kühlung zu verringern, was auch den Beitrag zu den CO₂-Emissionen verringert. Im Sinne des traditionellen projektorientierten Verständnisses von Konsolidierung wäre die Konsolidierung damit abgeschlossen.

In der Realität ist die Arbeitslast-Optimierung eine Daueraufgabe. Wie an früherer Stelle bereits festgestellt, verändern sich Workloads und die Ressourcen-Auslastung mit der Zeit, was eine regelmäßige Überwachung und eine Neuabgleich der Workloads und Ressourcen erfordert, damit das Rechenzentrum weiterhin optimal arbeitet. Die Spitzen-Optimierung beginnt rasch, an Wirkung zu verlieren. Eine plötzliche Erhöhung der Kundenzahl kann eine höhere Belastung für die Fakturierung oder die Auftragsbearbeitung mit sich bringen. Ein neuer Service, der online geht, kann die Ressourcen-Belastung in der gesamten Serverumgebung verändern und die Antwortzeiten beeinträchtigen. Organisationen, die diese projektorientierte Sichtweise anstelle eines strategischen Konzepts bevorzugen, und die nur in einfache P2V- und Imaging-Tools investieren, werden stets gezwungen sein, Maßnahmen zur Ausbalancierung des Rechenzentrums zu ergreifen.

Dynamische Server-Konsolidierung

Um ein Gleichgewicht zwischen verfügbaren Ressourcen und geforderter Arbeitslast aufrecht zu erhalten, müssen Unternehmen die Arbeitsleisten über der Zeit überwachen und messen und die Balance durch Verschieben von Workloads zwischen physischen und virtuellen Hosts ständig korrigieren. Darüber hinaus müssen Unternehmen die Größe der einer bestimmten Arbeitslast zugeordneten Ressourcen ständig anpassen, um dem wechselnden Ressourcenbedarf Rechnung zu tragen.

Das neue Konzept der kontinuierlichen Konsolidierung und Neukonsolidierung von Workloads in diejenigen physischen oder virtuellen Umgebungen, in denen sie am besten ausgeführt werden, wird als dynamische Serverkonsolidierung bezeichnet.

Die Tatsache, dass Rechenzentren heute mit Hilfe von Arbeitsplast-Konsolidierungstechnologien Workloads per Streaming problemlos in alle Richtungen verschieben können, hat die dynamische Server-Konsolidierung und die laufende Optimierung zu einer praktikablen, langfristigen Strategie gemacht. Durch proaktive Überwachung, Neuabgleich und die Verschiebung von Workloads zwischen physischen und virtuellen Infrastrukturen können die betrieblichen Dienste auf gleichem Niveau und ohne Unterbrechung oder Beeinträchtigung weitergeführt werden. Zusammengenommen erlauben Arbeitslast-Profilierung, Planung und dynamische Arbeitslast-Verlagerungstechnologien die Automatisierung der Kapazitätsplanung und Konsolidierung, was den gesamten Prozess weniger aufwendig und gleichzeitig dynamischer macht.

Mit Technologien für Arbeitslast-Profilierung, Planung und Portierbarkeit, die als Infrastruktur-Kernkomponenten eingerichtet werden, sind mittelständische Unternehmen nicht nur in der Lage, eine »grünere« IT-Infrastruktur zu realisieren, sondern werden auch flexibler und können letztendlich Kosten- und Betriebsvorteile im Rechenzentrum realisieren.

Brendan Reid

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Brendan Reid, Director, Product Marketing & Training, PlateSpin ULC

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