Data Locality und Shadow Clones

Aus meiner beruflichen Vergangenheit weiß ich, wie kritisch Latenzen für Endanwenderinnen und Endanwender sind. Wartet der Endanwender zu lange auf das Laden des Desktops oder einer Applikation, ist für ihn Akzeptanz für ein VDI Projekt dahin. Die Benutzer/Innen fangen an sich zu beschweren und die VDI Umgebung  muss auf den Prüfstand. Oft bedeutet dies den Einsatz von externen Consultants, die vom Hersteller oder vom Systemhaus eingekauft werden müssen. Die Support-Organisationen der involvierten Hersteller werden heiß telefoniert. Dabei gibt es hier einiges Optimierungspotential. Einige meiner Kunden setzten, auf Grund vorangegangener Performance Probleme bei zentralen Storage, auf lokale Disks oder SSDs.  

Leider ist in solchen Umgebungen der Verwaltungsaufwand höher und einige Features wie Migrationen von VMs sind nicht mehr möglich. Das Ausrollen eines einheitlichen Images auf die Server im Cluster dauert deutlich länger. 

Mit Nutanix sieht das ganz anders aus. 

Data Locality

Wir bieten die Geschwindigkeit lokaler SSDs oder NVMes und gleichzeitig die Vorteile eines zentralen Storage-Systems. Also die Möglichkeit VMs von einem Host zu einem anderen zu migrieren, Ausfallsicherheit, Snapshots, Deduplizierung, Compression etc., sowie eine zentrale Verwaltung des Storages. 

Um zu verstehen wie das ganze Funktioniert lohnt sich ein Blick auf den I/O-Pfad.

In diesem Beispiel befindet sich die VM auf dem Host 1 . Alle Daten die diese VM schreibt, werden auf dem lokalen Host gespeichert und eine Kopie der Daten wird auf die anderen Hosts verteilt, abhängig vom “Resiliency Factor” einmal (RF2) oder zweimal (RF3). Wird diese VM nun auf Host 2 migriert, zum Beispiel wegen eines Host Neustarts oder Upgrades, ändert sich an dem I/O Pfad beim Schreiben nichts. Die VM schreibt wie gewohnt ihre Daten lokal und auf einem anderen Host. Benötigt die VM nun einen Block, welcher sich nicht auf dem lokalen Host befindet, wird dieser von einem anderen Host gelesen und ebenfalls lokal gespeichert. Die extra Kopie auf dem Remote Host wird daraufhin freigegeben. So kann sichergestellt werden, dass die VM einen möglichst kurzen I/O-Pfad zu ihren Daten hat und damit auch bessere Antwortzeiten und eine Reduzierung der Netzwerklast innerhalb des Clusters.  

Shadow Clones

Schaut man sich heute gängige Provisionierungsmethoden der beiden wichtigsten VDI Hersteller (Citrix und VMware) an, arbeiten beide mit einer Master bzw. Parent VM. Von dieser wird dann ein Clone erstellt und alle VDI VMs, die dieses Master Image verwenden sollen, booten von diesem Clone. Man kann sich vorstellen, was das für einen Einfluss auf den Storage hat, wenn da mehrere 100 VMs auf diese eine virtuelle Disk zugreifen. Selbst wenn mittlerweile Mechanismen existieren, um den Boot-Vorgang in mehrere Abschnitte zu untergliedern ist der Einfluss für den Endanwender immer noch deutlich spürbar. Spätestens wenn die Anwender sich zu Arbeitsbeginn oder nach der Mittagspause an ihren Arbeitsplätzen anmelden werden sie es merken. Eine andere Möglichkeit die Last gleichmäßiger zu verteilen ist die Verwendung von lokalen Storage. Aber wie oben schon erwähnt bringt das Einschränkungen mit sich und die Verteilung eines neuen Master Images kann sehr lange dauern, das ist in den meisten Fällen kein Problem, da dieser Vorgang ja eigentlich planbar ist. Ausnahmen davon gibt es ja immer wieder, beispielsweise wenn  auf Grund eines wichtigen (Security) Patches das Master Image sofort aktualisiert werden muss. 

Bei Nutanix haben Sie auch hier die Vorteile beider Welten: Die Performance lokalen Storages und die Vorteile eines zentralen Storages. 

Bei der Verteilung eines Images nutzen wir eine Technologie, die wir als Shadow Clones bezeichnen. 

Wird der Clone eines Master Images erstellt, erkennen wir, dass von mehreren CVMs auf diese virtuelle Disk lesend zugegriffen wird und markieren diese  daraufhin als unveränderbar. Ist eine Disk als unveränderbar markiert, wird eine Kopie dieser Disk automatisch auf allen CVMs im Cache abgelegt. Somit können alle VMs von einer lokalen Kopie des Master Images booten, ohne das man vorher das Master Image per MCS oder LinkedClone an jeden lokalen Host verteilen muss. 

Wenn Sie mehr über die unsere Technologie erfahren wollen, können Sie das hier: https://www.nutanix.de/solutions/vdi/ und hier: https://nutanixbible.com tun. 

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