Kosten- und Betriebsvorteile im Rechenzentrum Acht Schritte zur erfolgreichen Server-Konsolidierung

Server-Konsolidierungsinitiativen stehen bei der Öffentlichen Hand zunehmend auf der Planungsagenda. Und dies aus gutem Grund, denn die Server-Konsolidierung durch Virtualisierung bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich: Zum einen verringert sich damit der „ökologische Fußabdruck“ der IT. Gleichzeitig verbessert sich die Effizienz der Server-Landschaft – und nicht zuletzt eröffnen sich so Möglichkeiten für teilweise erhebliche Kosteneinsparungen.

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Obwohl Behörden meist weniger Server einsetzen als Unternehmen, sind die Anforderungen und Herausforderungen ihrer IT nahezu identisch. Ob nun 20 oder 200 Server im Einsatz sind – aller Wahrscheinlichkeit nach sind die meisten dieser Server unzureichend ausgelastet. Das bedeutet, dass sie mehr Rechenressourcen, Strom und Kühlung erfordern, als tatsächlich gerechtfertigt ist.

Auf jedem Server läuft dabei typischerweise nur eine einzige Instanz des Betriebssystems und oft nur eine einzige Business-Applikation. Dieses veraltete Modell mit einem Server und einer Applikation ist die Hauptursache für die unzureichende CPU-Auslastung.

Die Vorteile erfordern eine umfangreiche Planung

Durch Konsolidierung der Server in virtuelle Maschinen mit besserer Energieausnutzung können Behörden alte Hardware mit hohem Stromverbrauch außer Betrieb nehmen und die Server-Auslastung optimieren. Die Virtualisierung erlaubt eine effizientere gemeinsame Nutzung der physischen Ressourcen und damit eine höhere CPU-Auslastung. Sie reduziert auch die Gesamtzahl der benötigten Server, da mehrere Workloads kombiniert und auf einem einzigen Virtual-Machine-Host abgewickelt werden können. Eine erfolgreiche Konsolidierung eröffnet also viele Vorteile, sie erfordert im Vorfeld jedoch auch eine umfangreiche Planung sowie ein gründliches Verständnis der zu konsolidierenden Server-Workloads.

Doch wie geht man in der Praxis am besten vor?

Konsolidierungsinitiativen, die auf der Basis von Best-Practices durchgeführt werden, umfassen typischerweise acht verschiedene Implementierungsphasen. Der vorliegende Beitrag beschreibt diese Phasen und stellt dar, wie die Öffentliche Hand von den genannten Vorteilen optimal profitieren kann.

Phase 1 –Bestandsaufnahme

Der erste Schritt bei der Planung einer Server-Konsolidierung ist eine gründliche Bestandsaufnahme der vorhandenen Systeme. Diese Bestandsaufnahme spürt die idealen Kandidaten für die Konsolidierung auf und findet auch die entsprechenden Workloads, die auf physische oder virtuelle Hosts verlagert werden können. Hierbei kann eine Investition in ein Software-Tool Vorteile bringen. Hardware- und Software-Einrichtungen erkennen diese Helfer dezentral und erfassen automatisch Daten für jeden Server.

Phase 2 – Erfassung der Nutzungsdaten

Im täglichen IT-Betrieb fallen viele verschiedene Workloads mit jeweils eigenen Anforderungen an Ressourcen und Verfügbarkeit an, doch diese können sich im Laufe der Zeit auch verändern. Diese Veränderungen können zyklisch, saisonal bedingt oder völlig zufällig auftreten. So können beispielsweise Applikationen für Fachverfahren die Server-Ressourcen zu bestimmten Zeiten stark belasten, oder es kann zu unvorhersehbaren Verkehrsspitzen auf einem Webserver kommen.

Durch die Aufzeichnung der Server-Workloads über einen Zeitraum von mehreren Tagen, Wochen oder Monaten hinweg lässt sich ein genaues Auslastungsprofil erstellen, das ein klares Bild der Trends bei der Serverauslastung liefert. Das Auslastungsprofil enthält den Namen und den Bestand eines Servers (Applikationen und Dienste) sowie den aktuellen Ressourcenbedarf auf der Basis realer Leistungsdaten.

Das Profil kann auch Angaben zum Workload enthalten, etwa Verwendungszweck, Abteilungsverantwortlicher, Bedeutung für die behördlichen Abläufe, die geforderte Wiederherstellungszeit (Recovery Time Objective, RTO) und den geforderten Wiederherstellungsgrad (Recovery Point Objective, RPO).

Die Nutzungsdaten sollten über einen betrieblich relevanten Zeitraum erfasst werden, etwa am Ende eines Quartals, um sicherzustellen, dass alle Höhen und Tiefen des Workload-/Ressourcen-Auslastungszyklus erfasst werden.

Phase 3 – Analyse der Workloads

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

Phase 4 – Erkennen der zu konsolidierenden Server

Ausgehend von einem detaillierten Profil der Workloads und einer Analyse der Echtzeit-Nutzungsdaten lassen sich in diesem Schritt Entscheidungen über die zu konsolidierenden Workloads treffen. Anhand der Server-Nutzungsdaten erstellen Sie sich einen Hardware-Auslastungsbericht, der Diskrepanzen zwischen Arbeitsbelastungen und verfügbaren Ressourcen, also unzureichend oder übermäßig belastete Server, aufzeigt. Mithilfe dieses Berichtes lässt sich feststellen, welche Workloads auf einem einzelnen physischen Host in der virtualisierten Umgebung kombiniert werden können.

Phase 5 – Der Konsolidierungsplan

Jetzt kann der Konsolidierungsplan erstellt werden. Es stehen Softwarelösungen bereit, die hoch entwickelte Szenario-Modellierungs-, Forecasting- und Planungsfähigkeiten für Konsolidierungsprojekte bieten. Diese Lösungen erleichtern und beschleunigen das Erstellen von Szenarien für die Verteilung von Workloads auf mehrere physische Server und virtuelle Hosts, um die Auslastung zu maximieren und die Überlastung von Ressourcen zu minimieren. Diese Lösungen sollten eine What-if-Simulation umfassen, sodass man verschiedene Kombinationen von Hardware und virtuellen Hosts bestimmen und anhand von vorhergesagten Werten für Workload und Auslastung proaktiv ein künftiges Wachstum mit einplanen kann. 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 häufig auftretendes und kostspieliges Problem.

Phase 6 – Testen des Konsolidierungsplans

Die mit einem Konsolidierungsprojekt verbundenen Risiken lassen sich erheblich reduzieren, wenn Sie die Workloads per Streaming auf virtuellen Hosts zunächst testen, bevor Sie die eigentliche Produktivumgebung erstellen. Gründliche Tests bieten den Applikationsverantwortlichen und den Endanwendern eine hohe Sicherheit, dass ihre Dienste in einer virtualisierten Umgebung einwandfrei funktionieren. Tests sind auch wichtig, um geschäftspolitische Bedenken zu überwinden und das Engagement aller Beteiligten sicherzustellen. Hierbei ist eine Lösung zur Migration der Workloads erste Wahl, 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 mithilfe 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 verschiedenen Imaging-Formaten ermöglicht es Behörden, diese Herausforderungen besser zu meistern.

Phase 8 – Optimierung der Workloads

Im letzten Schritt werden die Server konsolidiert und oft auch 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.

Doch zum Zurücklehnen ist es zu früh: In der Realität ist die Arbeitslast-Optimierung eine strategisch langfristige Aufgabe. Die Workloads und die Ressourcen-Auslastung verändern sich mit der Zeit, was ihre stetige Überwachung erforderlich macht. So kann etwa ein neuer Bürger-Service, der online geht, die Ressourcen-Belastung in der gesamten Serverumgebung verändern und die Antwortzeiten beeinträchtigen.

Dynamische Server-Konsolidierung

Um ein Gleichgewicht zwischen verfügbaren Ressourcen und geforderter Arbeitslast zu schaffen, müssen IT-Verantwortliche die Arbeitslasten über die Zeit messen und die Balance durch Verschieben von Workloads zwischen physischen und virtuellen Hosts ständig korrigieren. Darüber hinaus sollten auch Behörden die Größe der einer bestimmten Arbeitslast zugeordneten Ressourcen ständig anpassen, um dem wechselnden Ressourcenbedarf Rechnung zu tragen. Das Konzept der kontinuierlichen Konsolidierung und Neukonsolidierung von Workloads in diejenigen physischen oder virtuellen Umgebungen, in denen sie am besten ausgeführt werden, nennt man dynamische Serverkonsolidierung.

Die Tatsache, dass Rechenzentren mithilfe von Arbeitslast-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 alle Service-Leistungen 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 aufwändig und gleichzeitig dynamischer macht.

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