Die Performance von virtuellen Festplatten ist ein sehr komplexes Thema, denn zahlreiche Faktoren spielen eine Rolle. Dazu zählen CPU- und RAM-Leistung des Datenspeichers, die Anzahl der Platten, deren Typ und Leistungsfähigkeit sowie die Art der Bereitstellung der Datenbereiche. Darüber hinaus hat die Auslastung der Hostanbindung Einfluss auf die Systemleistung und – je nach Art der Anbindung – spielt auch die CPU beziehungsweise der Arbeitsspeicher des vSphere-Hosts eine Rolle. Das korrekte Alignment ist ebenfalls wichtig und abschließend natürlich auch die auf der VM laufenden Applikationen und die Konfiguration des Betriebssystems.

Mit "IOInsight" [1] lässt sich ein Blick auf die virtuellen Festplatten und deren Verhalten werfen. Die Software betrachtet diese Werte isoliert und auf die einzelne VM bezogen. Mit den Ergebnissen ist es möglich, die Anforderungen, die unterschiedliche Applikationen mit sich bringen, besser zu verstehen sowie das Sizing und die Konfiguration von Datenbereichen entsprechend anzupassen.

Installation

Die Installation gestaltet sich recht einfach: Haben Sie das ZIP-File heruntergeladen und entpackt, finden Sie neben der Anleitung und ein paar wenigen weiteren Files eine OVA-Datei. Diese importieren Sie über das vCenter über den Menüpunkt "Deploy OVF Template" oder den Host in die Umgebung.

Weitergehende Konfigurationsparameter lassen sich hier nicht übergeben. Die Netzwerkkonfiguration erfolgt erst nach dem Bereitstellen und Einschalten der virtuellen Maschine. Die erstmalige Anmeldung müssen Sie mit dem User "root" und dem Passwort "changeme" durchführen. Der vom Passwort nahegelegten Aufforderung, es zu ändern, sollten Sie folgen. Die Erreichbarkeit über das Netzwerk gewährleisten Sie mit dem Befehl ioinsight nwcfg. Neben der Konfiguration der IP-Adresse als DHCP oder statisch lässt sich hier noch eine NTP-Quelle für den Zeitabgleich hinterlegen. Damit ist die Konfiguration abgeschlossen.

Der interne Aufbau der virtuellen Appliance ist recht einfach gestaltet. Neben der Analysekomponente gibt es noch eine Datenbank, die die erfassten Daten speichert. Zwei Analysemodule sind bereits in der Appliance implementiert und Sie können selbst weitere integrieren. Als Leitfaden dient das Kapitel 3 im Handbuch der Software. An Programmierkenntnissen kommen Sie hier allerdings nicht vorbei, wollen Sie ein weiteres Analyse-Plug-in einspielen. Die entsprechenden API-Befehle finden sich als Referenz ebenfalls im Handbuch.

Arbeiten mit der Oberfläche

Der Aufruf des Tools erfolgt über den Webbrowser mit der URL "https://<IP-Adresse der Appliance>". Nach der Anmeldung mit einem im vCenter berechtigten User gelangen Sie in die Oberfläche. Hier lassen sich Messungen starten beziehungsweise ansehen. Zusätzlich können Sie sowohl die Ergebnisse, die Logfiles sowie die Hilfedateien herunterladen.

Auf der linken Seite des Hauptfensters finden sich alle Hosts, die im vCenter eingebunden sind. Nach der Auswahl eines Hosts müssen Sie einmalig die Verbindung mit dem User root und dem zugehörigen Passwort bestätigen – dazu muss SSH aktiv sein. Nach dem Herstellen der Verbindung sind die entsprechenden virtuellen Maschinen sichtbar, die auf dem ausgewählten Host laufen. Für eine Messung wählen Sie nicht die VM selbst aus, sondern das Festplatten-Device unterhalb der zu vermessenden VM, dazu aber später mehr, wenn wir die Messungen starten.

Auf der rechten Seite finden Sie die Auswahl der Modi, mit denen eine Analyse erfolgen soll. Hier unterscheidet die Software zwei Varianten, sofern keine Erweiterung durch den Anwender implementiert wurde: Der "Basic I/O Analyser"- und der "Cache Simulation"-Modus sind bereits implementiert. Der Basis-Modus misst unterschiedliche Parameter der ausgewählten virtuellen Festplatten. Dazu gehören IOPS, Troughput, Sequentiality Ratio, 4K Alignment Ratio, Read/Write Ratio sowie I/O Size Pattern. Bei der Cache-Simulation können Sie verschiedene Caching-Konfigurationen testen. Die "Hit Rate" gibt im Anschluss eine Aussage darüber, ob die Konfiguration für das System passt oder noch optimierbar ist.

In den beiden zusätzlichen Browserfenstern finden sich der Link "Browse Results" (verzweigt in den Bereich zur Analyse der Messdaten) und "Help" zeigt eine neue Seite mit den Links zum Handbuch und zur Community.

Messungen vornehmen

Das Starten einer Messung erfolgt nach der Auswahl eines Festplattenfiles einer oder mehrerer VMs. Haben Sie eine HD ausgewählt, zeigt der Browser einen Haken vor der Festplatte. Die Messungen sind recht lastintensiv, aus diesem Grund sollten Sie maximal sieben Festplatten parallel vermessen. Andernfalls kann der durch die Appliance erzeugte Ressourcenbedarf das Ergebnis beeinflussen. Unter Umständen kann es sinnvoll sein, die Anzahl der vCPUs der Appliance auf vier zu erhöhen. Die Empfehlung lautet, nur in Ausnahmefällen mehr als eine VM zu vermessen.

Für das Aufsetzen einer Messung müssen Sie wie erwähnt die Festplatten auswählen und darüber hinaus die Art der Vermessung (Basis oder Cache) und die Länge des Messintervalls nebst einem sprechenden Namen. Als Zeitintervall empfehlen die Entwickler zehn Minuten, voreingestellt sind jedoch 30 Minuten. Sobald Daten auflaufen, zeigen sich diese in Diagrammen, und zwar immer alle Informationen einer vDisk im einem Block. Eine automatische Aktualisierung der Anzeige erfolgt nicht, diese müssen Sie über den entsprechenden Button anstoßen.

Die Auswahl eines Diagramms mit der Maus vergrößert das Fenster zur besseren Sichtbarkeit. Nach erfolgter Messung kann jederzeit eine nachträgliche Analyse der Daten erfolgen. Dazu laden Sie die Daten in die Anzeige. Möchten Sie die Messdaten weitergehend verarbeiten, können Sie diese herunterladen. Sie erhalten dann ein ZIP-File mit Bildern der Diagramme, eine Datei mit den Daten der virtuellen Festplatte und zusätzlich alle Datensätze als CSV-Datei. Eine nachträgliche Diagnose im Programm Ihrer Wahl ist damit auch kein Problem.

Messdaten auswerten

Unsere Messungen sollen das Performanceverhalten im Bereich des Storage zeigen. Um zu erklären, welche Angaben Teil der Auswertung sind, gehen wir die Diagramme in der Reihenfolge ihrer Darstellung auf der Webseite durch. Die "IOPS"-Darstellung zeigt die Anzahl von Schreib- beziehungsweise Leseoperationen pro Sekunde an. Ohne weitere Informationen hat der Wert jedoch keine große Aussagekraft. Der "Troughput" gibt den Datendurchsatz an, der in Abhängigkeit der IOPS auf der virtuellen Festplatte aufgelaufen ist. Auch unterscheidet die Anzeige zwischen Lese- und Schreib-Operationen.

Die "Sequentiality Ratio" zeigt in Relation an, wie viele der aufgezeichneten Operationen sequenziell abgelaufen sind. Wichtig sind hier aus unserer Sicht eigentlich die Daten, die nicht gezeigt werden – die Rate an nicht-sequenziellen Zugriffen. Diese Zugriffe dauern länger und haben damit einen Einfluss auf den Performancebedarf der virtuellen Festplatte.

Ein wichtiger Faktor ist die "Alignment Ratio". Er bezeichnet die optimale Ausrichtung der Blockgrenzen der unterschiedlichen Schichten der Datenbereiche beim Storage zueinander. Wurde an dieser Stelle nicht richtig konfiguriert und die Blockgrenzen liegen nicht exakt übereinander, kann es passieren, dass das Lesen oder Schreiben eines Blocks mehr als einen Zugriff auf den Storage bedeutet. Dieses Thema ist aber nicht nur ein Problem bei virtuellen Maschinen, sondern kann auch physische Systeme betreffen. Die angezeigten Werte sind besser, je näher sie an die 100-Prozent-Grenze rücken.

Die "Read / Write Ratio" zeigt sich im nächsten Diagramm. Wenn auch nur laut der Überschrift, denn tatsächlich findet sich nur die Leserate in Prozent. Aus diesem Wert ergibt sich aber die Schreibrate. Die "Data Fill Rate" zeigt kumulativ, wie viele Daten geschrieben wurden während des Messintervalls. Dieser Wert hilft festzustellen, in welchen Datengrößen eine Festplatte über den Betrieb wächst. Besondere Berücksichtigung sollte dieser Wert erfahren, wenn Festplatten Thin-Provisioned bereitgestellt werden, es also eine definierte Endgröße für die Festplatte gibt, aber aktuell belegt die HD auf dem Datastore nur die tatsächlich genutzte Datenmenge. Das letzte Diagramm zeigt die "IO Size Distribution". Dieses stellt dar, auf welche Blockgröße sich die Zugriffe prozentual verteilen.

Fazit

IOInsight unterstützt den Admin bei der Erstanalyse des Lastverhaltens von VMs. Bei paralleler Messung aller VMs auf einem Host ist eine Betrachtung der Konkurrenzsituation der VMs untereinander möglich. Mit den Messdaten lassen sich aber auch Informationen für ein Sizing von Datenbereichen sammeln. Ist es notwendig, eine tiefergehende Analyse des I/O-Datenverkehrs vorzunehmen, sind aber zusätzliche Daten notwendig, etwa die Konfiguration von Host und Storagesystem und die darauf parallel laufenden VMs. Hier spielen dann auch Werte wie Queue Depth, Latenzen und CPU-Ready eine große Rolle.

(jp)

von Bertram Wöhrmann Artikel aus dem IT-Administrator Magazin November 2020