Нужно ли вам виртуализовать среду сервера Exchange 2007 с пакетом обновлений SP1?

Теперь, когда вышел Microsoft Windows Server 2008 с технологией Hyper-V и Microsoft Hyper-V Server 2008, виртуализованный сервер Exchange 2007 с пакетом обновлений SP1 больше не ограничен рамками тестовой среды. Теперь его можно развертывать в рабочей среде и пользоваться полной поддержкой от корпорации Майкрософт. В августе прошлого года были опубликованы «Условия предоставления поддержки и рекомендации по виртуализации сервера Exchange». Однако многие просили нас не ограничиваться этим и ответить на более философский вопрос: «Хороша ли идея виртуализовать сервер Exchange?»

В силу ряда требований производительности и бизнеса, в большинстве случаев развертывание сервера Exchange выгоднее осуществлять на физи­ческих серверах. Однако имеется ряд сценариев, в которых виртуальный сервер Exchange 2007 предоставляет ощутимые преимущества по экономии пространства, энергосбережению и гибкости развертывания. Ниже будут представлены несколько сценариев, при которых виртуализация имеет смысл, а также приведены контрольные вопросы, позволяющие оценить, подходит ли текущая нагрузка вашей инфраструктуры для виртуализации.

Сценарии

Небольшой офис с высоким уровнем готовности

Существуют небольшие организации, которым необходима высокая степень готовности систем. В качестве примера рассмотрим вымышленную компанию Contoso Ltd., для которой электронная почта является важнейшей службой, и у которой имеется ряд небольших дочерних компаний с численностью пользователей 250 человек. По юридическим причинам компании необходимо, чтобы серверы элек­тронной почты находились в офисе головной компании, при этом требуется обеспечить полностью дублированную систему электронной почты. У сотрудников компании пользовательские нагрузочные профили средние, а размер почтовых ящиков не может превышать 2 гигабайт.

До появления технологии Hyper-V для обеспечения полного дублирования всех ролей сервера Exchange компании Contoso приходилось развертывать семь физических серверов: два для служб Active Directory и DNS, один для хранения файлов и печати, два в качестве серверов клиентского доступа и концентраторов и два в роли серверов почтовых ящиков в среде CCR. Предположим, что серверы имели по два четырехъядерных процессора, а объем оперативной памяти зависел от установленных ролей. Каждый узел CCR должен был иметь 4 Гбайт оперативной памяти, а каждый из остальных серверов должен был иметь минимум 2 Гбайт оперативной памяти для поддержки необходимого количества пользователей и характера трафика. С такими пользовательскими характеристиками обычная загрузка сервера с восемью ядрами.составляла бы 35–45%.

Посмотрим, что происходит сегодня. Используя технологии виртуализации, компания Contoso может поддерживать тот же уровень резервирования и готовности всего на трех серверах. Каждый физический сервер способен запускать каждую из ролей в качестве гостя Hyper-V. В этом сценарии три физических сервера с двумя четырехъядерными процессорами и 16 Гбайт оперативной памяти каждый обладали бы достаточной мощностью для обслуживания пользователей компании Contoso. Помимо оперативной памяти и процессоров серверам необходимо иметь несколько сетевых карт и резервные пути к системе хранения данных. Поскольку количество серверов Exchange у компании осталось тем же, они не много выиграли с точки зрения эксплуатации и техобслуживания. Но только представьте, сколько они сэкономили на пространстве, электроэнергии, вентиляции и кондиционировании. В конфигу­рацию каждого из виртуальных серверов включены два виртуальных центральных процессора.

На следующем рисунке этот сценарий изображен наглядно. Обратите внимание, что транспортный сервер-концентратор Exchange 2007, исполняющий функции файлового ресурса-свидетеля (FSW), находится на отдельном узле Hyper-V и не связан с узлами почтовых ящиков CCR — таким способом исключается любая вероятность возникновения точки отказа в кластерном решении и обеспечивается полная мощность для кластеризации.

Рис.1. Вариант структуры офиса небольшого филиала для сервера Exchange 2007 с пакетом обновлений SP1 с применением технологии Hyper-V

В этом сценарии экономия могла бы составить 25 754 кВт и 22 516 долл. в год. Расчет производился для перехода от семи физических серверов к трем физическим и семи виртуальным серверам. Цифры были получены с помощью средства Microsoft HyperGreen Tool.

Факторы для определения параметров виртуального сервера ничем не отличаются от опре­деления параметров физических серверов. Вне зависимости от того, используете ли вы физические или виртуальные серверы, узлам CCR потребуется по 4 Гбайт оперативной памяти, и им необходимо будет поддерживать 48 операций ввода-вывода в секунду для баз данных и 19 операций ввода-вывода в секунду для журналов транзакций. Как показывает данный сценарий, требования к количеству операций ввода-вывода в секунду весьма низкие и вполне могут быть выполнены в виртуальной среде. Для небольшого числа пользователей, которые будут размещены на виртуальных серверах Exchange, в качестве накопителей прекрасно подойдут виртуальные жесткие диски. Если же число пользователей больше, чем в данном сценарии, рекомендуется перейти на внешние системы хранения.

Удаленный офис или филиал с высокой доступностью

Раньше организациям для обеспечения доста­точного уровня производительности приходилось устанавливать серверы Exchange в удаленных офисах и филиалах. С такими усовершенствованиями, как режим кэширования Exchange и мобильный Outlook (RPC поверх HTTPS), консолидация этих серверов в единый центр данных стала рекомендуемым подходом. Однако существуют ситуации, когда низкое качество связи с удаленными офисами вынуждает некоторые организации все-таки устанав­ливать сервер Exchange локально. Бывает, что число пользователей в этих местах настолько мало, что выделение отдельного физического сервера для среды Exchange нецелесообразно. Технические допущения в данном сценарии те же, что и в предыдущем. В качестве примера применения технологии Hyper-V в данном сценарии рассмотрим компанию «Каспийский трубопроводный консорциум».

Аварийное восстановление

Чтобы обеспечить дублирование удаленного сайта, некоторым организациям может потребоваться так называемый «теплый» сайт, который содержит копию основной рабочей инфраструктуры Exchange 2007. Цель этого резервного сайта заключается в обеспечении максимально возможной функциональности в случае сбоя в работе основного сайта. Однако поддержание дублирующей инфраструктуры для резервных целей, хотя и полезное для обеспечения высоких требований к уровню обслуживания, для некоторых организаций может оказаться слишком дорогим. В данном случае можно предоставить виртуальную копию всего основного сайта с помощью технологии Hyper-V. Типовая конфигурация «теплого» сайта, использующая физические серверы Exchange 2007, включала бы один или несколько серверов, объединенных в кластер резервной непрерывной репликации, и один или несколько серверов для выполнения ролей сервера клиентского доступа и концентратора. Для обеспечения дублирования одних только серверов обмена сообщениями в «теплом» сайте понадобилось бы в общей сложности четыре физи­ческих сервера. А решение на базе технологии Hyper-V, имея лишь три физических сервера, может предоставить организации «теплый» сайт, включающий два сервера почтовых ящиков в среде CCR, а также дублирующий сервер клиентского доступа и сервер-концентратор. Таким образом, с помощью виртуализации сервера Exchange в данном сце­нарии можно обеспечить более высокий уровень обслуживания пользователей, получив при этом экономию пространства и затрат на оборудование, электроснабжение и охлаждение по сравнению с физическим решением аналогичной конфигурации. На рисунке ниже пред­ставлена одна из таких конфигураций.

Рис.2. Возможная конфигурация «теплого» сайта для аварийного восстановления с использованием технологии Hyper-V

Основной сайт использует физическое оборудование в соответствии с количеством и профилем работы пользователей. В данном сценарии «теплый» сайт создан для поддержки всех пользователей основного сайта. Поэтому конфигурация виртуальной среды, которая будет осуществлять поддержку пользователей, должна быть тщательно продумана, даже если она создается временно и для неполной реализации уровня обслуживания.

На рисунке показано, что «теплый» сайт использовал бы резервный кластер, при этом один из узлов являлся бы целевым объектом SCR, как основной получатель регулярных копий журнала с основного сайта. Спаренные виртуальные контроллеры домена также будут при­сутствовать в среде Hyper-V для интеграции со службой Active Directory. Целевой объект SCR представляет собой двухузловой отказоустойчивый кластер. В случае сбоя в работе узла резервный кластер будет активирован с помощью команды Restore-StorageGroupCopy, а система CMS будет восстановлена с помощью переключения /recoverCMS. Эти же процедуры аварийного восстановления с использованием резервного кластера будут применены и для виртуального резервного кластера. После того как резервный кластер отработает переключение и разместит систему CMS с поврежденного сайта, клиентский доступ к службам обмена сообщениями и данным будет восстановлен сразу после репликации служб DNS и Active Directory.

Виртуальный «теплый» сайт должен обеспечивать соответствующий уровень обслуживания пользователей в случае потери основного сайта. При этом необходимо понимать, что уровень обслуживания, скорее всего, будет снижен из-за подключения «теплого» сайта через глобальную сеть/Интернет. Однако, поскольку сайт создан для обеспечения критической функциональ­ности и только на короткий период, такой сниженный уровень обслуживания должен быть вполне ожидаем. При этом будет понятно, что на время отключения основного сайта резервирования «теплого» сайта уже не будет.

В этом сценарии экономия могла бы составить 33 005 кВт и 28 225 долл. в год. Расчет произ­водился для перехода от восьми физических серверов к трем физическим и восьми виртуальным серверам. Цифры были получены с помощью средства Microsoft HyperGreen Tool.

Мобильная локальная сеть

Случаются ситуации, когда компании, агентству или правительственному учреждению может понадобиться развертывание полной сетевой инфраструктуры в конкретном месте за доста­­точно короткое время. Эта инфраструктура затем подключается к сети организации через спутник или аналогичную удаленную технологию глобальной сети. Например, неправительст­венной организации, занимающейся ликвидацией последствий катастрофы, может пона­добиться установка локальных серверов для обслуживания пострадавшего населения. Такая подсистема серверов должна быть полностью самодостаточной и обеспечивать работу всех необходимых служб сервера для персонала, находящегося в данном месте.

В таких ситуациях необходима мобильная локальная вычислительная сеть, которую можно было бы легко перемещать. Она должна обладать небольшой и высокоэффективной структурой, обеспечивая все необходимые для местных пользователей службы и занимая минимум пространства. Место развертывания мобильной локальной сети может находиться доста­точно далеко, поэтому она должна иметь определенный уровень отказоустойчивости, чтобы там, куда будет сложно доставлять комплектующие, не возникало ни одной точки отказа.

В данном сценарии сервер Hyper-V можно использовать для размещения сервера Exchange, а также служб файлового сервера и служб инфраструктуры домена в компактной форме. Виртуализация сервера Exchange 2007 с пакетом обновлений SP1 требует, чтобы хост-сервер Hyper-V не размещал каких-либо других приложений с высокой интенсивностью операций ввода-вывода, установленных на нем. Вы можете запускать сервер Exchange 2007 с пакетом обновлений SP1 и другие приложения в качестве виртуальных машин на одном хосте.

На рисунке ниже показана возможная конфигурация сервера Hyper-V, размещающего сервер Exchange 2007 и системы инфраструктуры домена. Специфика данного сценария позволяет увидеть, что никакие роли сервера Exchange не были объединены.

Рис. 3. Возможная конфигурация мобильной локальной сети с сервером Exchange 2007 с пакетом обновлений SP1.

На рисунке изображено комплексное сетевое решение для организации, которой требуется, чтобы все необходимые серверные службы были обеспечены локально независимо от расположения. Решение занимает минимальный объем, при этом обеспечивая высокую степень отказоустойчивости и готовности систем.

Кроме того, в стойке вам также потребуется достаточно оборудования для сетевой инфраструк­туры, поддерживающей серверы Hyper-V и рабочие станции. Системы Hyper-V будут использовать либо iSCSI, либо сеть хранения данных (SAN) стандарта Fibre Channel. Сеть хранения данных должна предоставлять достаточно шпинделей, чтобы обеспечить необходимую производительность гостевых систем. В данном сценарии все, что вам необходимо, поместится в стойке 42U.

В этом сценарии экономия могла бы составить 91 012 кВт и 73 891 долл. в год. Расчет производился для перехода от четырнадцати физических серверов к трем физическим и четырнадцати виртуальным серверам. Цифры были получены с помощью средства Microsoft HyperGreen Tool.

Контрольные вопросы

Как вы можете заметить, в каждом из вышеописанных сценариев, если сервер Exchange будет развернут в физической инфраструктуре без сервера Hyper-V, ресурсы оборудования не будут использованы полностью. Чтобы помочь вам определить, подходит ли ваша среда для консолидации серверов, мы подготовили следующие контрольные вопросы. Если эти вопросы выявят, что ваше оборудование используется не в полную силу, вам следует рассмотреть следующие возможные действия.

· Если у вас небольшая организация, вы можете с помощью виртуализации умень­­шить количество физических серверов до трех, с полным дублированием функций сервера Exchange, обеспечив более эффективное использование пространства.

· Если недоиспользуемое оборудование находится в филиале или удаленном офисе и не может быть консолидировано в головной центр данных, вы можете с помощью виртуализации уменьшить там площади под серверы.

· В других ситуациях вы, возможно, захотите сделать среду Exchange более рациональной, проверив, насколько мощность вашего сервера соответствует пользовательской нагрузке. Вы можете уменьшить количество физических серверов, чтобы повысить уровень использования; при этом применение виртуализации не обязательно.

Помните, что не полностью используемое оборудование — это просто сигнал о том, что в среде сервера Exchange есть избыточные возможности. Это может быть предусмотрено структурой (в ожидании скачков пользовательской нагрузки или будущего роста) или случайно. Желателен определенный уровень допущения, и мы учли это при составлении вопросов. Также помните, что использование оборудования — это не единственный фактор, который следует учитывать при рассмотрении вопроса о виртуализации сервера Exchange. Добавление виртуализации в среду Exchange увеличивает сложность в некоторых сферах, включая резервное копирование, мониторинг и конфигурацию подсистемы хранения данных.

Список вопросов №1. Анализ производительности.

Приведенные ниже вопросы выявляют показатели производительности для наблюдения, которые могут указывать, что в вашей среде Exchange недостаточно интенсивно используются ресурсы, требующие чисто физической инфраструктуры Exchange 2007. Эти показатели должны быть собраны с физических, а не виртуальных серверов. Поскольку планирование инфраструктуры Exchange 2007 с пакетом обновлений SP1 в основном связано с планированием сервера почтовых ящиков, вопросы больше касаются показателей, связанных с их работой.

Идея с этими показателями заключается в том, чтобы собрать данные как минимум за одну неделю. После того как данные будут собраны, вы можете сравнить результаты с норма­тивными значениями. Если полученные значения будут меньше нормативных, значит ваше серверное оборудование используется не полностью.

Показатели в нижеприведенной таблице взяты из статьи TechNet «Мониторинг сервера Exchange 2007 без диспетчера System Center Operations Manager». Необходимо наблюдать за работой серверов Hyper-V после того, как они будут запущены. В Windows 2008 вы можете наблюдать «Производительность процессора», чтобы знать, что операционная система не замедляет частоту процессоров. В результате вы можете подумать, что центральный процессор интенсивно используется, в то время как на самом деле процессоры просто замедляются для экономии электроэнергии.

Таблица 1. Показатели производительности

Список вопросов №2. Анализ профилей пользователей.

Менее затратный по времени (и менее точный) способ определить, полностью ли нагрузка серверов использует оборудование, — это сравнить соотношение ядер процессора и профилей пользователей, используя общие инструкции по определению параметров, приведенные в статье «Планирование конфигураций процессора».

Для определения профиля пользователей вашей организации используйте предложенную в статье диаграмму (она также представлена ниже).

Таблица 2. Профили работников умственного труда в диспетчере Outlook

Согласно статье, основное правило для определения параметров заключается в следующем: для тысячи активных профилей почтовых ящиков со средней интенсивностью требуется одно ядро процессора (например, для сервера почтовых ящиков с четырьмя тысячами про­филей со средней интенсивностью использования необходимо четыре ядра процессора). Пользо­­вательский профиль с высокой интенсивностью требует больше циклов процессора, чем со сред­ней, поэтому для целей планирования на каждое ядро процессора приходится 750 актив­ных почтовых ящиков с профилем с высокой интенсивностью. Используя эту логику, мы можем подсчитать, сколько пользователей должно быть для полного использования одного ядра процессора:

Таблица 3. Факторы профилей пользователей

Поскольку рекомендуемое количество профилей со средней интенсивностью на одно ядро процессора составляет 1000, число активных пользователей в 500 человек и менее показывает их недостаточность для полного использования одного ядра сервера почтовых ящиков. Помните, что у физических серверов Exchange максимально может быть восемь ядер процес­сора, которые будут эффективно использоваться для выполнения функций сервера почтовых ящиков: https://technet.microsoft.com/ru-ru/library/aa998874.aspx. Развертывание почтовых ящиков на серверах с количеством ядер более восьми не даст существенных улучшений в масштабируемости.

Использование этой таблицы для измерения количества ядер процессора сервера почтовых ящиков — это хорошее начало для пересмотра других функций сервера Exchange, поскольку методология планирования инфраструктуры сервера Exchange для транспортного сервера-концентратора и сервера клиентского доступа частично основана на соотношении ядер про­цессоров (например, сервера почтовых ящиков к серверу-концентратору или сервера почтовых ящиков к серверу службы доступа к содержимому). Так, соотношение между количеством ядер сервера почтового ящика и количеством ядер сервера-концентратора составляет 5:1, если на сервере-концентраторе установлено антивирусное программное обеспечение, и 7:1, если не установлено. Следовательно, если имеющееся число пользо­вателей не может полностью исполь­зовать одно ядро процессора сервера почтовых ящиков, то из этого логически следует, что оно не сможет полностью использовать одно ядро процессора транспортного сервера-концентратора. А это означает, что использование виртуализации для транспортного сервера-концентратора или сервера клиентского доступа может себя оправдать.

Заключение

С выходом операционной системы Windows Server 2008 с технологией Hyper-V, а позднее — Microsoft Hyper-V Server 2008 у вас появились новые возможности для развертывания сервера Exchange 2007 с пакетом обновлений SP1. Во многих ситуациях развертывание сервера Exchange на физическом оборудовании обеспечивает лучшую управляемость и меньшую совокупную стоимость владения, чем при использовании виртуализации. Однако существуют сценарии, в которых инфраструктура виртуального сервера Exchange 2007 может обеспечить существенные преимущества в отношении экономии пространства и электроэнергии и повышения гибкости развертывания.

Чтобы понять, что в каждом конкретном случае важнее – преимущества от виртуализации – или те сложности, которые появятся при добавлении виртуального слоя под сервером Exchange, нужно посмотреть на степень использования оборудования. Преимущества виртуализации обычно выше для сред, где инфраструктуры Exchange недостаточно для полного использования физических серверов. Небольшие системы на базе Exchange, удаленные сайты с плохой связью, резервные сайты и мобильные локальные сети являются примерами сценариев, где виртуализация может себя оправдать.

Сервер Exchange для многих организаций является важнейшим приложением. Если вы будете об этом помнить в процессе разработки виртуальной среды и следовать «Условиям предоставления поддержки и рекомендациям по виртуализации серверов Exchange», вы обеспечите себе путь к успеху.

Авторы: Даг Фидлер, Эрик Бошесн, Роберт Джиллис и Дино Сиккоун.
Проверено: Эрин Буки, Роб Симпсон, Мэтт Госсадж, Брент Алинджер, Росс Смит IV, Рамон Б.Инфанте и Скотт Шнолл