Implementace vysoce dostupné virtualizované IT infrastruktury Společnost AŽD Praha nabízí ve svém portfoliu řadu profesionálních systémů řízení provozu a zajištění jeho bezpečnosti. Stejnou filosofii se rozhodla implementovat do své interní IT infrastruktury. Své klíčové součásti, jako jsou CAS servery Exchange Server 2007 či doménové řadiče se rozhodla svěřit technologii Microsoft Hyper-V R2 nasazené ve Windows Failover Cluster. Získala tím vysoce dostupné řešení, snížení celkových nákladů na vlastnictví a velký potenciál snadného a levného rozvoje na poli interních serverů.
Situace Společnost AŽD Praha působí na mezinárodních trzích v oblasti systému zabezpečení a řízení dopravy. Své produkty poskytuje pouze ve špičkové kvalitě a s rozumnou cenovkou. Stejnou filosofii vyžaduje od svých dodavatelů. Po analýze možností virtualizace se společnost AŽD Praha rozhodla pro implementaci vysoce dostupného řešení virtualizační technologie Microsoft Hyper-V R2 provozované ve spolupráci s technologií Windows Failover Cluster. Analýza trhu serverové virtualizace jasně deklarovala postavení Hyper-V R2, které dalo odpověď IT managementu zodpovědného za nasazení produktu, že pomocí této virtualizační technologie budou 100% splněny vytyčené cíle. Současný stav, který využíval jen a pouze fyzickou serverovou infrastrukturu, nenabízel ze své podstaty možnost pružné reakce na stav trhu. Jakékoli požadavky na rozšíření byly provázeny řadou zdlouhavých úkonů, např. kontaktování dodavatele hardware a software, dále časové okno potřebné pro dodání všeho potřebného. Díky nasazení technologie Hyper-V R2 se výrazně snížily časové nároky potřebné pro zprovoznění serveru z několika týdnů na dobu řádově nižší, někdy dokonce v desítkách minut. Z pohledu IT managementu tak dochází k výrazné úspoře nákladů na čas při vyřizování kroků spojených s požadavkem na vznik nového serveru.
Cíle Cíle a očekávání od nového řešení vysoce dostupné serverové virtualizace Hyper-V R2 a Windows Failover Cluster se dají rozdělit do dvou oblastí: Cíle pro IT administrátory:
Konsolidace hardwarových nároků stávající serverové infrastruktury na několik fyzických serverů
Usnadnění administrace serverů
Pokročilé možnosti zálohování práce na serverech pomocí snímkování virtuálních serverů
Vysoká dostupnost nově zbudovaného virtuálního řešení
-1-
Přehled řešení Země: Odvětví: Výrobce zabezpečovací, telekomunikační, informační a automatizační techniky Profil zákazníka: AŽD Praha, s. r. o., je významným ryze českým dodavatelem a výrobcem zabezpečovací, telekomunikační, informační a automatizační techniky, zejména se zaměřením na oblast kolejové a silniční dopravy včetně telematiky a dalších technologií. Společnost zajišťuje výzkum, vývoj, projektování, výrobu, montáž, rekonstrukce a servis zařízení, systémů i investičních celků Velikost společnosti 1200 počítačů Výchozí stav: Společnost AŽD Praha se rozhodla snížit celkové náklady na vlastnictví a usnadnit rozvoj interního IT nasazením vysoce dostupného řešení Microsoft Hyper-V. Řešení: Společnost AŽD Praha nabízí ve svém portfoliu řadu profesionálních systémů řízení provozu a zajištění jeho bezpečnosti. Stejnou filosofii se rozhodla implementovat do své interní IT infrastruktury. Své klíčové součásti, jako jsou CAS servery Exchange Server 2007 či doménové řadiče se rozhodla svěřit technologii Microsoft Hyper-V R2 fungujícím ve Windows Failover Cluster. Získala tím vysoce dostupné řešení, snížení celkových nákladů na vlastnictví TCO a velký potenciál snadného a levného rozvoje na poli interních serverů. Hlavní přínosy řešení: Snížení celkových nákladů na vlastnictví Zvýšení komfortu správců IT Zrychlení procesu realizace nových serverů Zajištění vysoké
Cíle pro IT management:
Snížení celkových nákladů na vlastnictví a zejména díky:
Snížení nároku na čas zaměstnanců při vyřizování agendy spojené s nákupem nového hardware
Licenční model 1+4 umožňující využít až čtyři licence na serverový operační systém společnosti Microsoft za jednotnou cenu jedné licence Windows Server 2008 R2 Enterprise
Snížení nákladů na elektrickou energii a chlazení serverové místnosti díky konsolidaci řady stávajících serverů na dva fyzické servery
Zvýšení celkové dostupnosti služeb pomocí Windows Failover Cluster
Snížení potenciálních rizik spojených s výpadky fyzického hardware
Z cílů je vidět, že zatímco si IT oddělení od nového řešení virtualizované IT infrastruktury slibuje hlavně zvýšení vlastní efektivity práce usnadněnou správou a zvýšení dostupnosti jednotlivých služeb poskytovaných virtuálními servery, IT Management k těmto cílům a očekávání přidává pohled finanční, tedy snížení celkových nákladů na vlastnictví – ať už možností využití speciálního licenčního modelu, tak hlavně úsporami při nákupu fyzického hardware.
Řešení Společnost AŽD Praha vůbec poprvé ve své IT infrastruktuře použila serverovou virtualizaci, a to hlavně kvůli úsporám nákladů a zjednodušené správě. Provoz serverů na čistě fyzické úrovni vede ke kontinuálnímu zvyšování spotřeby elektrické energie s počtem fyzických serverů, nebo zvýšeného nároku na chlazení serverové místnosti, hlavně v období letních měsíců. Oproti těmto zažitým zvyklostem nabízí serverová virtualizace konsolidaci nároků na výkon hardware a maximalizuje tak jeho využití. Řešení navržené KPCS CZ se skládá z několika nodů zapojených do Windows Failover Cluster, se sdíleným úložištěm Cluster Shared Volume, které interpretuje datové pole s přístupem po optických vláknech. Tento scénář zajišťuje vysokou dostupnost virtuální IT infrastruktury, tedy odolnost proti neplánovaným výpadkům. Zároveň je provoz virtuálních serverů zajištěn proti výpadkům při plánovaných odstávkách jednoho z fyzických Hyper-V hostitelů. Této funkcionality je docíleno technologií Live Migration, novinkou dostupnou ve Windows Server 2008 R2, resp. Hyper-V R2.
Časový harmonogram Fáze 1:
Analýza trhu serverové virtualizace
Instalace operačního systému Windows Server 2008 R2 na fyzické
Fáze 2:
hostitele
-2-
Stavba Windows Failover Cluster
Vytvoření virtuálních serverů a úprava síťování Hyper-V
Migrace služeb z fyzických serverů na virtuální servery
Konfigurace Cluster Shared Volume
Konfigurace Live Migration
Pokračování migrace služeb z fyzického prostředí do virtuálního prostředí
Instalace dalších fyzických serverů (hostitelů) a jejich zařazení jako nodů
Fáze 3: Fáze 4:
do Windows Failover Clusteru
Test Windows Failover Clusteru
Dokumentace zbudovaného prostředí
Fáze 5:
Z časového harmonogramu je patrné, že implementace virtuální infrastruktury Hyper-V není nikterak časové náročnou operací. Samotná implementace, tedy konfigurace fyzických hostitelů, nastavení Hyper-V síťování a stavba Windows Failover Clusteru proběhla dle plánovaného harmonogramu, v určitých oblastech se doba implementace snížila oproti původním očekáváním.
-3-
Obrázek 1: Schéma fyzické/virtuální infrastruktury Z obrázku č. 2 je patrné, že společnost AŽD Praha v této fázi nasazení virtualizace spoléhá na model Windows Failover Cluster se dvěma nody a jedním externím datovým uložištěm. Toto řešení je velmi snadno rozšiřitelné o další nody clusteru či datová uložiště, což byl jeden z cílů celého projektu. Společnost AŽD Praha tím získala snadnou a efektivní cestu k flexibilní reakci na požadavky a dostupnost IT infrastruktury. Realizace projektu implementace serverové virtualizační technologie Hyper-V již od svého začátku vykazuje viditelné úspory nákladů a snižuje tak celkové náklady na vlastnictví TCO.
-4-
Pro příklad:
Fyzické prostředí Spotřeba v kWh
Náklady 1den (Kč)
Náklady rok (Kč)
Server 1 Server 2 Server 3 Server 4 Server 5 Server 6 Server 7
8 8 8 8 8 12 12
5,04 5,04 5,04 5,04 5,04 7,56 7,56
1839,6 1839,6 1839,6 1839,6 1839,6 2759,4 2759,4
Celkem
64
40,32
14716,8
Virtualizované prostředí Spotřeba v kWh
Náklady 1den (Kč
Náklady rok (Kč)
Virtualní server 1 Virtualní server 2 Virtualní server 3 Virtualní server 4 Virtualní server 5 Virtualní server 6 Virtualní server 7 Fyzický server 1 Fyzický server 2
0 0 0 0 0 0 0 14 14
0 0 0 0 0 0 0 8,82 8,82
0 0 0 0 0 0 0 3219,3 3219,3
Celkem
28
17,64
6438,6
Tabulka 1: Orientační porovnání provozních nákladů na provoz fyzických a virtuálních serverů
Údaje v tabulkách jsou průměrné hodnoty spotřeby serverů a neodrážejí skutečnou spotřebu jednotných fyzických serverů. Cena jednotky elektrické energie vychází z průměrné ceny elektrické energie pro firmy z ceníku skupiny ČEZ. Cena za jednu kilowatthodinu je 3,15,- Kč. Tato cena se může pro každou firmu lišit a je tedy nutné brát zřetel na použitou průměrnou cenovou hodnotu. Cena elektrické energie je odvislá od zařazení společnosti do tarifního režimu distributora elektrické energie. Tarif se určuje například dle spotřebičů elektrické energie v daném objektu apod. I z těchto údajů lze vyčíst jasné výhody virtualizovaného serverového prostředí Hyper-V. V průměru může dojít k úspoře v oblasti spotřeby elektrické energie okolo 43,75% což při počtu pěti virtuálních serverů činí 8.278,- Kč ročně. Při plánované TCO na 5 let se jedná o úsporu 41.391,- Kč, což se dá interpretovat mimo jiné jako jedna licence Windows Server 2008 R2 Enterprise, zpětně zaplacená úsporami elektrické energie. Další náklady se reálně uspoří snížením nároků na chlazení zbytkového tepla generovaného jednotlivými fyzickými servery.
-5-
Graficky můžeme úsporu virtualizovaného prostředí oproti čistě fyzickému prostředí znázornit takto:
Orientační porovnání ročních nákladů 15 000 Kč 10 000 Kč
Virtualizované prostředí Fyzické prostředí
5 000 Kč 0 Kč Virtualizované prostředí
Fyzické prostředí
Obrázek 2: Orientační porovnání ročních nákladů
Další uspořené náklady se dají okamžitě najít v oblasti nákupu licencí operačních systémů pro fyzické hostitele a virtuální hosty. Zde dochází k poměrně dramatickým úsporám díky již zmíněnému licenčnímu modelu 1+4, který je platný pro Enteprise licenci produktu Windows Server 2008 R2. Tento licenční model umožňuje zákazníkovi v rámci jedné licence serverového operačního systému určenou pro fyzický server provozovat další čtyři licence pro operační systémy ve virtualizovaném prostředí. Další možnosti úspor nákladů pro virtualizované prostředí je použití licencí Windows Server 2008 R2 Datacenter Edition.
Produkt: Windows Server 2008 R2 Windows Server 2008 R2 Windows Server 2008 R2 Windows Server 2008 R2
Licenční modely pro virtualizované IT infrastruktury Edice: Počet licencí pro fyzický server: Počet licencí pro virtuální servery: Standard 1 1 Enterprise 1 4 Datacenter 1 Neomezeno Web 1 0
Tabulka 2: Licenční modely pro virtualizované IT infrastruktury Převedeno do konkrétních čísel ve společnosti AŽD Praha jsou úspory v nákladech opět na straně virtualizované IT infrastruktury.
-6-
Kalkulace nákladů na fyzickou a virtuální IT infrastrukturu v AŽD Praha Název produktu: Fyzická infrastruktura (Kč) Virtuální infrastruktura (Kč) Windows Server 2008 R2 Enterprise 0 45000 Windows Server 2008 R2 Enterprise 0 45000 Windows Server 2008 R2 Enterprise 45000 0 Windows Server 2008 R2 Enterprise 45000 0 Windows Server 2008 R2 Standard 15000 0 Windows Server 2008 R2 Standard 15000 0 Windows Server 2008 R2 Standard 15000 0 Cena celkm 135000 90000 Tabulka 3: Porovnání nákladů mezi fyzickou a virtuální IT infrastrukturou Z tabulky porovnání nákladů fyzické a virtuální infrastruktury je patrné, že již samotný nákup licencí pro virtualizovanou IT infrastrukturu přinese úspory 45 000 Kč, tedy celých 33,3%. Tuto částku lze opět interpretovat jako další licence operačního systému Windows Server 2008 R2 Enterprise zpětně zaplacenou volbou virtualizované IT infrastruktury.
140 000 Kč 120 000 Kč 100 000 Kč 80 000 Kč
Virtualizované prostředí
60 000 Kč
Fyzické prostředí
40 000 Kč 20 000 Kč 0 Kč Virtualizované prostředí
Fyzické prostředí
Tabulka 4: Porovnání nákladů mezi fyzickou a virtuální IT infrastrukturou Spojíme-li tuto úsporu s úsporou v oblastni nákladů na provoz fyzických a virtuálních serverů, zjistíme, že veškeré licence se společnosti AŽD Praha zpětně vrátí v úsporách. Ceny jednotlivých licencí se mohou lišit od použité licenční smlouvy a jejich parametrů. Do nového řešení virtualizovaného IT prostředí se následně migrovalo pět fyzických serverů. Po analýze možností migrace bylo přistoupeno k modelu instalace jednotlivých virtuálních serverů a následnému přenosu jednotlivých rolí.
-7-
Migrované servery Server: Fyzický server 1 Fyzický server 2 Fyzický server 3 Fyzický server 4 Fyzický server 5
Původní operační systém: Windows Server 2003 Windows Server 2003 Windows Server 2003 Windows Server 2003 Windows Server 2003
Role serveru: Print server Exchange Server 2007 CAS Exchange Server 2007 CAS Doménový řadič Doménový řadič
Tabulka 5: Přehled migrovaných operačních systémů a rolí
Licenční model Software Agreement
Přínosy Největší přínosem pro společnost AŽD Praha bylo splnění všech plánovaných cílů a očekávání od nového řešení vysoce dostupné virtuální infrastruktury Hyper-V R2. Implementace zabrala méně času, než se původně plánovalo a díky výhodám vycházejících z filosofie serverové virtualizace začalo snížení provozních nákladů prakticky okamžitě. Speciální licenční model pro virtuální servery od společnosti Microsoft zároveň uspořil značné náklady na nákup licencí serverových operačních systémů. Největší přínosy z pohledu společnosti AŽD Praha:
Snížení provozních nákladů fyzických serverů
Snížení pořizovacích nákladů na licence serverových operačních systémů
Vysoká dostupnost virtuálních serverů pomocí Windows Failover Cluster
Možnost provádět kroky spojené s údržbou fyzických hostitelů bez nutnosti odstávky virtuálních serverů díky novince Live Migration a Cluster Shared Volume
Další funkce, o kterých společnost AŽD Praha uvažuje do budoucna a které pro HyperV R2 může využít:
Nasazení produktu System Center Virtual Machine Manager
Jednoduchá konverze fyzických serverů do virtuálního prostředí
Snadná správa všech virtuálních serverů napříč nódy Windows Failover Clusteru
Možnost propojení s produktem pro dohled IT prostředí System Center Operation Manager.
Nasazení více nódů Windows Failover Clusteru
Automatizace rutinních administračních procesů pomocí podpory Windows Powershell
-8-
Nový operační systém Windows Server 2008 R2 Windows Server 2008 Windows Server 2008 Windows Server 2008 Windows Server 2008
Citace Díky implementaci Hyper-V R2 jsme získali dva největší benefity celého řešení:
Podařilo se zefektivnit využití hardware tím, že se snížil počet fyzických serverů. V této souvislosti došlo i ke snížení provozních nákladů na fyzickou serverovou infrastrukturu.
Díky licenčnímu modelu 1+4 v rámci Hyper-V se snížili nároky na budoucí nákup licencí serverových operačních systémů, které by v rámci přechodu na platformu Windows Server byly potřeba. František Konrád, ICT Manažer
Produkty a technologie Windows Server 2008 R2 Enterprise Hyper-V R2 role Windows Failover Cluster
-9-
