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Ausführen von SQL Server 2008 in einer HyperV-

Umgebung Best Practices und Überlegungen zur Leistung

Technischer Artikel zu SQL Server

Autoren: Lindsey Allen, Mike Ruthruff, Prem Mehra

Technische Lektoren: Cindy Gross, Burzin Patel, Denny Lee, Michael Thomassy,

Sanjay Mishra, Savitha Padmanabhan, Tony Voellm, Bob Ward

Veröffentlicht: Oktober 2008

Betrifft: SQL Server 2008

Zusammenfassung:

Hyper-V in Windows Server 2008 stellt eine leistungsfähige Virtualisierungstechnologie dar, mit der die IT-Abteilungen von Unternehmen Server mit geringer Auslastung konsolidieren, die Gesamtbetriebskosten senken und gleichzeitig die Quality of Service aufrechterhalten und verbessern können. In diesem Dokument werden auf Grundlage von Testszenarien für grundlegende Anwendungen von SQL Server Best Practices für die Ausführung von SQL Server in einer Windows Hyper-V-Umgebung vorgestellt.

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Microsoft, Hyper-V, SQL Server, Windows und Windows Server sind Marken der Microsoft-

Unternehmensgruppe.

Alle anderen Marken sind Eigentum ihrer jeweiligen Inhaber.

3

Inhalt

Einführung...................................................................................................................................................4

Setup und Konfigurationen von Hyper-V.....................................................................................................4

Prüfliste und Überlegungen vor der Installation von Hyper-V.................................................................5

Empfehlungen für die Speicherkonfiguration..........................................................................................5

Methodik und Arbeitsauslastungen der Tests.............................................................................................6

Arbeitsauslastungen der Tests.................................................................................................................6

Überwachen von SQL Server in Hyper-V-Konfigurationen.......................................................................9

Testergebnisse, Beobachtungen und Empfehlungen................................................................................12

Verarbeitungsaufwand bei der Ausführung von SQL Server in Hyper-V................................................12

E/A-Aufwand von Pass-Through-Datenträgern – SQLIO....................................................................13

Verarbeitungsaufwand für virtuelle Computer: OLTP-Arbeitsauslastung..........................................15

Vergleich der Leistung von Berichtsabfragen....................................................................................19

Datenbankvorgänge..........................................................................................................................20

Szenarien der SQL Server-Konsolidierung mit Hyper-V.........................................................................25

Vergleichen der Speicherkonfigurationen in einer Konsolidierungsumgebung.................................26

Skalierbarkeit der virtuellen Instanz..................................................................................................28

Leistung der virtuellen Instanz mit überlasteten CPU-Ressourcen....................................................30

Vergleichen von Konsolidierungsoptionen........................................................................................31

Fazit...........................................................................................................................................................32

Beobachtungen.....................................................................................................................................32

Empfehlungen.......................................................................................................................................34

Weitere Informationen..........................................................................................................................34

Anhang 1: Architektur von Hyper-V...........................................................................................................35

4

Anhang 2: Hardwareanforderungen..........................................................................................................39

Arbeitsspeicher......................................................................................................................................39

Prozessoren...........................................................................................................................................40

Netzwerk...............................................................................................................................................40

Speicher.................................................................................................................................................41

Anhang 3: Hardwarekonfiguration............................................................................................................42

Einführung

Das auf Hypervisortechnologie basierende Virtualisierungsfeature Hyper-V™ in Windows Server® 2008 ist eine dünne Softwareschicht zwischen Hardware und Betriebssystem, die das gleichzeitige Ausführen mehrerer Betriebssysteme ohne Modifizierungen auf einem Hostcomputer ermöglicht. Hyper-V ist eine leistungsfähige Virtualisierungstechnologie, mit der die IT-Abteilungen von Unternehmen Server mit geringer Auslastung konsolidieren, die Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO) senken und gleichzeitig die Quality of Service (QoS) aufrechterhalten und verbessern können. Hyper-V ermöglicht eine größere Anzahl von Entwicklungs- und Testumgebungen, die andernfalls durch die verfügbare Hardware eingeschränkt ist.

Bereits unter normalen Umständen ist es schwierig, Hardware so zu dimensionieren, dass bestehende Arbeitsauslastungen konsolidiert werden können und Raum für Wachstum bleibt. Wenn zusätzlich Virtualisierungstechnologie genutzt werden soll, erhöhen sich die Anforderungen an die Kapazitätsplanung. Das vorliegende Dokument gibt Hilfestellung, wie Sie diese Anforderungen erfolgreich meistern können. Hierzu werden zwei wichtige Aspekte im Hinblick auf die Ausführung von Microsoft® SQL Server® in einer HyperV-Umgebung behandelt:

Zusätzlicher Systemressourcenaufwand durch die Ausführung von SQL Server in einer Hyper-V-Umgebung

Skalierbarkeit bei der Ausführung von SQL Server 2008 in Hyper-V

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In diesem Whitepaper wird eine Reihe von Testkonfigurationen beschrieben, die erprobt wurden und die verschiedene mögliche Szenarien für die Ausführung von SQL Server in Hyper-V darstellen. Ferner werden die Ergebnisse und Beobachtungen erörtert und Empfehlungen gegeben. Die Ergebnisse der Tests haben gezeigt, dass SQL Server 2008 in Hyper-V sehr gute Leistung und Skalierbarkeit bietet. Nach unserer Überzeugung ist Windows Server 2008 Hyper-V bei entsprechender Arbeitsauslastung eine zuverlässige Plattform für SQL Server 2008. Hyper-V-Umgebungen sind optimal für Produktionsszenarien geeignet, sofern die Kapazität des virtuellen Hyper-V-Gastcomputers für die jeweilige Arbeitsauslastung ausreicht.

Setup und Konfigurationen von Hyper-V

Dieser Abschnitt enthält eine vereinfachte Prüfliste für die Hyper-V-Installation. Weitere Informationen über Hyper-V finden Sie am Ende dieses Whitepapers in der Liste zusätzlicher Whitepaper sowie in Anhang 3, in dem die für die Tests verwendete Hardware beschrieben wird.

Prüfliste und Überlegungen vor der Installation von Hyper-V

Verwenden Sie einen Serverprozessor, der hardwaregestützte Virtualisierung unterstützt. Es stehen zwei Optionen zur Auswahl:

o Intel VTo AMD Virtualization (AMD-V)

Stellen Sie sicher, dass die hardwaregestützte Virtualisierung und Datenausführungsverhinderung (Data Execution Prevention, DEP) vorhanden und aktiviert sind. (Sie können dies in der BIOS-Einstellung überprüfen.)

Führen Sie die Hyper-V-Serverrolle nur in der Stammpartition des Windows®-Betriebssystems aus.

Legen Sie Datenträger, die als Pass-Through-Datenträger für den virtuellen Gastcomputer konfiguriert werden sollen, mit DISKPART oder der Volume-Verwaltung in der Stammpartition als offline fest.

Stellen Sie sicher, dass die Integrationskomponenten (Optimierungen oder „Enlightenments“) auf dem virtuellen Gastcomputer installiert sind.

Verwenden Sie eine Netzwerkkarte vom Typ „Netzwerkkarte“ statt vom Typ „ältere Netzwerkkarte“, wenn Sie das Netzwerk für den virtuellen Computer konfigurieren.

6

http://technet.microsoft.com/de-de/library/cc732470.aspx


Vermeiden Sie für SQL Server-Bereitstellungen nach Möglichkeit emulierte Geräte. Diese können im Vergleich zu synthetischen Geräten einen erheblich höheren CPU-Verarbeitungsaufwand verursachen.

Empfehlungen für die Speicherkonfiguration

Wie bei jeder SQL Server-Bereitstellung ist ein E/A-Durchsatz mit ordnungsgemäßer Dimensionierung und Konfiguration von entscheidender Bedeutung für die Leistung. Dies gilt ebenso beim Konfigurieren des Speichers in virtuellen Umgebungen. E/A-Durchsatz und Speicherkapazität der Speicherhardware müssen für die aktuellen und zukünftigen Anforderungen der geplanten virtuellen Computer ausreichen. Beachten Sie beim Konfigurieren des Speichers alle Best Practices für die Speicherung vor der Bereitstellung.

Hyper-V unterstützt verschiedene Arten von Speicheroptionen. Jede Speicheroption kann über einen IDE- oder SCSI-Controller zugeordnet werden. Für SQL Server-Daten- und -Protokolldateien wurde die Konfigurationsoption für den virtuellen SCSI-Controller verwendet. SQL Server ist E/A-intensiv, deshalb wird empfohlen, die Auswahl auf die beiden Optionen mit der höchsten Leistung zu beschränken:

Pass-Through-Datenträger Virtuelle Festplatten (Virtual Hard Disks, VHDs) mit fester Größe

Dynamische VHDs werden aus Leistungsgründen nicht empfohlen. Der Grund hierfür ist, dass bei dynamischen VHDs die Blöcke auf dem Datenträger zunächst Nullblöcke sind, für diese jedoch kein tatsächlicher Bereich in der Datei vorhanden ist. Lesevorgänge von diesen Blöcken geben einen Block von Nullen zurück. Wenn das erste Mal in einen Block geschrieben wird, muss der Virtualisierungsstapel einen Bereich für den Block in der VHD-Datei reservieren und dann die Metadaten aktualisieren. Außerdem muss jedes Mal, wenn auf einen vorhandenen Block verwiesen wird, die Blockzuordnung in den Metadaten gesucht werden. Hierdurch werden sowohl die Anzahl der Datenträger-E/A-Operationen für Lese- und Schreibaktivitäten als auch die CPU-Nutzung erhöht. Außerdem muss der Serveradministrator aufgrund des dynamischen Wachstums die Datenträgerkapazität überwachen, um sicherzustellen, dass bei zunehmenden Speicheranforderungen genügend Speicherplatz vorhanden ist.

VHDs fester Größe können bei Bedarf erweitert werden, jedoch muss hierfür der virtuelle Gastcomputer während des Betriebs heruntergefahren werden.

7

http://www.microsoft.com/technet/prodtechnol/sql/bestpractice/pdpliobp.mspx

In den Testszenarien für dieses Dokument wurden Speicherkonfigurationen für Pass-Through-Datenträger und VHDs fester Größe verwendet. In allen Konfigurationen wurden synthetische SCSI-Controller für die virtuellen Gastcomputer verwendet. Weitere Informationen zu der für die Tests verwendeten Hardware finden Sie in Anhang 3 . (Hinweis: Synthetische IDE-Controller wurden nicht getestet.)

Methodik und Arbeitsauslastungen der Tests

Es wurde eine Reihe von Testszenarien gewählt, um Best Practices und Leistungsaspekte für das Ausführen von SQL Server 2008-Anwendungen in einer Hyper-V-Umgebung zu bestimmen. Mit der ersten Gruppe von Testszenarien sollten die Unterschiede zwischen dem Verarbeitungsaufwand einer systemeigenen Umgebung und einer Hyper-V-Umgebung mit virtuellem Gastcomputer ermittelt werden. Mit der zweiten Gruppe von Testszenarien sollte die Skalierbarkeit eines virtuellen Gastcomputers auf einem einzelnen Hostserver untersucht werden.

Arbeitsauslastungen der Tests

Zum Messen der Leistung der unterschiedlichen Szenarien wurden verschiedene Arbeitsauslastungen verwendet. In diesem Whitepaper bezeichnet systemeigen eine Windows-Installation ohne aktiviertes Hyper-V, Stamm bezeichnet die übergeordnete Partition in einer Windows Hyper-V-Konfiguration mit aktiviertem Hyper-V, und virtueller Gastcomputer bezeichnet den virtuellen Gastcomputer auf der Stammpartition (bzw. übergeordneten Partition) von Windows.

Diese Szenarien dienten hauptsächlich den folgenden Zwecken:

Vergleichen der Leistung von SQL Server bei der Ausführung im Stamm mit der Ausführung auf einem virtuellen Gastcomputer

Vergleichen der Leistung mehrerer SQL Server-Instanzen, die unter einer systemeigenen Windows-Instanz ausgeführt werden, mit der Leistung von einzelnen SQL Server-Instanzen, die auf mehreren virtuellen Gastcomputern ausgeführt werden

Beobachten der Skalierbarkeit des SQL Server-Auslastungsdurchsatzes bei zunehmender Anzahl virtueller Gastcomputer, die in einer einzelnen Stammpartition ausgeführt werden

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Die für diese Tests verwendeten Arbeitsauslastungen, ihre Merkmale sowie die Szenarien für die einzelnen Arbeitsauslastungen werden in der folgenden Tabelle beschrieben.

Tabelle 1: Arbeitsauslastungen und Szenarien

Arbeitsauslastung Allgemeine Merkmale Entsprechende SzenarienSQLIO Generieren der E/A-

Arbeitsauslastung

Vergleichen der E/A-Leistung

von systemeigener Instanz und

virtuellem Gastcomputer

OLTP-Arbeitsauslastung OLTP-Arbeitsauslastung,

die eine Makleranwendung

für die Interaktion mit

Kunden simuliert.

Weitere Informationen

zur Hardwarekonfiguration

finden Sie in Anhang 3 .

Vergleichen der Leistung von

Arbeitsauslastungen zwischen

systemeigener Instanz, Stamm

und virtuellem Gastcomputer

Vergleichen mehrerer

SQL Server-Instanzen, die unter

einer systemeigenen Instanz von

Windows ausgeführt werden,

mit mehreren virtuellen

Gastcomputern, die jeweils unter

einer einzelnen SQL Server-

Instanz ausgeführt werden

Skalierung des

Arbeitsauslastungsdurchsatzes

bei zunehmender Anzahl von

Gastcomputern

Berichtsarbeitsauslastun

g

Berichtsabfragen, die

umfangreiche CPU- und E/A-

Ressourcen nutzen


Berichtsabfragen zwischen



Betriebsbedingte

SQL Server-

Arbeitsauslastung

Sicherung/Wiederherstellung,

Indexerstellung, DBCC

CHECKDB


Datenbankvorgängen zwischen



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http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?familyid=9a8b005b-84e4-4f24-8d65-cb53442d9e19&displaylang=en

Die folgende Liste enthält spezifischere Informationen über die Szenarios für die einzelnen verwendeten Arbeitsauslastungen:

SQLIO-Test: SQLIO ist ein Tool, mit dem die E/A-Kapazität einer ausgewählten Konfiguration bestimmt wird. Mit diesem Testszenario sollte die E/A-Kapazität beim Ausführen eines virtuellen Gastcomputers bestimmt werden, wenn als Speicherkonfiguration Pass-Through-Datenträger verwendet werden.

OLTP-Arbeitsauslastung. Merkmale dieses Testszenarios: o Vergleich der Leistung von SQL Server unter einer systemeigenen Instanz

von Windows mit der Leistung bei der Ausführung auf einem virtuellen Gastcomputer. Bei diesem Vergleich wurden für die systemeigene Instanz und den virtuellen Gastcomputer äquivalente Hardwarekonfigurationen verwendet.

o Vergleich der Leistung von SQL Server unter Verwendung verschiedener Speicherkonfigurationen für Daten- und Protokolldateien. Vergleiche der Pass-Through-Datenträger-Konfigurationen mit VHD-Konfigurationen sowie unterschiedlichen zugrunde liegenden Speicherarraykonfigurationen (d. h. Vergleich der Konfiguration für freigegebenen Speicher mit der Konfiguration für dedizierten Speicher).

o Vergleich der Leistung mehrerer SQL Server-Instanzen, die unter einer systemeigenen Instanz von Windows ausgeführt werden, mit einer entsprechenden Anzahl von virtuellen Gastcomputern, die jeweils für eine einzelne Instanz von SQL Server konfiguriert sind.

o Beobachtung der Skalierung der Arbeitsauslastung, wenn der Stammpartition eines einzelnen physischen Servers weitere virtuelle Gastcomputer hinzugefügt werden. In diesem Fall wurden folgende Fälle betrachtet:

Die Anzahl physischer CPU-Kerne entsprach der Summe logischer CPU-Kerne für alle virtuellen Gastcomputer.

Die Anzahl physischer CPU-Kerne war kleiner als die Summe der logischen CPU-Kerne aller virtuellen Gastcomputer (überlastete CPU-Ressourcen).

Berichtsarbeitsauslastung: In diesem Szenario wird die Leistung von SQL Server unter einer systemeigenen Windows-Instanz mit der Leistung von SQL Server auf einem virtuellen Gastcomputer mit äquivalenter Hardwarekonfiguration verglichen.

Datenbankvorgänge: In diesem Szenario wird die Leistung von SQL Server unter einer systemeigenen Windows-Instanz mit der Leistung von SQL Server auf einem virtuellen Gastcomputer mit äquivalenter Hardwarekonfiguration verglichen.

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In den Szenarien mit OLTP-Arbeitsauslastung wurden verschiedene Arbeitsauslastungsgrade verwendet, um Verhaltensunterschiede bei unterschiedlicher CPU-Auslastung zu beobachten. Details der unterschiedlichen Arbeitsauslastungsgrade werden weiter unten in diesem Whitepaper erörtert.

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Überwachen von SQL Server in Hyper-V-Konfigurationen

Wenn Sie mit Windows System Monitor („Perfmon“) die Leistung von SQL Server in HyperV-Konfigurationen überwachen, ist Verschiedenes zu beachten. Um zuverlässige Messungen der Ressourcennutzung zu erhalten, müssen Hyper-V-Leistungsindikatoren verwendet werden, die von Windows in der Stammpartition verfügbar gemacht werden. Eine ausführliche Erläuterung der Hyper-V-Überwachung würde den Rahmen dieses Dokuments sprengen. Weitere Informationen finden Sie in Anhang 3 .

Während der Tests ergaben sich unterschiedliche Erkenntnisse hinsichtlich der Leistungsüberwachung. Die Mehrzahl der Überlegungen betrifft Messungen der CPU-Nutzung. Wenn Sie die CPU-Auslastung auf einem Server überwachen, auf dem Hyper-V ausgeführt wird, sollten Sie für die Stammpartition verfügbar gemachte Hyper-V-Prozessorleistungsindikatoren verwenden. Hyper-V macht drei primäre Leistungsindikatoren bezüglich der CPU-Auslastung verfügbar:

Logischer Prozessor für Hyper-V-Hypervisor: Liefert die präzisesten Daten zur Summe der auf dem gesamten physischen Server genutzten CPU-Ressourcen.

Virtueller Prozessor des Hyper-V-Hypervisorstamms: Liefert das präziseste Maß für die von der Stammpartition genutzten CPU-Ressourcen.

Virtueller Prozessor von Hyper-V-Hypervisor: Liefert das präziseste Maß der CPU-Nutzung für bestimmte virtuelle Gastcomputer.

Die herkömmlichen Leistungsindikatoren vom Typ % Prozessorzeit können in der Stammpartition überwacht werden. Da jedoch Virtualisierungsschichten vorhanden sind, die nicht für diese Prozessorleistungsindikatoren verfügbar gemacht werden, stellen sie die Nutzung der CPU-Ressourcen möglicherweise nicht präzise dar. Messen Sie zum Überwachen der Leistung die CPU-Nutzung mit Hyper-V-Leistungsindikatoren auf jedem Server, auf dem die Rolle für Hyper-V mit aktiviertem Hypervisor ausgeführt wird. Weitere Informationen finden Sie im Blog von Tony Voellm zur Hyper-V-Leistungsüberwachung.

Die einzelnen Indikatoren werden in Abbildung 1 dargestellt. In dieser Abbildung wird die obere Gruppe von Leistungsindikatoren (\\SQLBP08R900) in der Stammpartition überwacht, und die untere Gruppe von Leistungsindikatoren (\\sqlhv1) wird aus der Perspektive des Gastcomputers überwacht. Beachten Sie, dass in diesem Beispiel 16 physische CPU-Kerne für die Stammpartition und vier logische CPU-Kerne für den virtuellen Gastcomputer sichtbar

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http://blogs.msdn.com/tvoellm/archive/tags/Hyper-V+Performance+Counters/default.aspx

sind. Beachten Sie außerdem, dass in der Stammpartition zwei virtuelle Gastcomputer ausgeführt werden, in der Abbildung aus Platzgründen jedoch nur ein virtueller Gastcomputer gezeigt wird. Die vier Leistungsindikatoren für die logischen Prozessoren des zweiten virtuellen Computers nehmen die gesamte Breite der Abbildung ein.

Abbildung 1: Hyper-V-Leistungsindikatoren

Weitere Informationen zur Überwachung und zu diesen spezifischen Themen finden Sie im Virtualisierungsabschnitt der Richtlinien für die Leistungsoptimierung von Windows Server 2008 und in den Blogs zu Hyper-V-Leistungsindikatoren.

Für die Überwachung von SQL Server müssen bei der Ausführung auf einem virtuellen Gastcomputer keine besonderen Überlegungen berücksichtigt werden. Im Allgemeinen messen SQL Server-Leistungsindikatoren entweder die Nutzung (SQL Server-spezifische Ressourcen) oder den Durchsatz. Außerdem werden SQL Server-Leistungsindikatoren nicht für die Stammpartition verfügbar gemacht, wenn sie auf einem virtuellen Gastcomputer ausgeführt werden. Sie müssen auf dem virtuellen Gastcomputer überwacht werden.

Das Messen der E/A-Leistung erfolgt je nach Konfiguration des Gastcomputers auf unterschiedliche Weise. Die Latenzzeit ist ein Maß für die verstrichene Zeit, und sie kann vom Stamm oder vom Gastcomputer mit ausreichender Genauigkeit gemessen werden. Es folgen einige allgemeine Überlegungen zur Überwachung der Datenträgerleistung:

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http://www.microsoft.com/whdc/system/sysperf/Perf_tun_srv.mspx


Sie können die E/A-Leistung mit Indikatoren für logische oder physische Datenträger auf dem virtuellen Gastcomputer überwachen. Es wurden äußerst geringe Unterschiede zwischen den Werten der Leistungsindikatoren beobachtet, die von der Stammpartition und vom virtuellen Gastcomputer gemessen wurden. Jedoch wurden bei der Überwachung vom virtuellen Gastcomputer geringfügig höhere Latenzzeitwerte („Mittlere Sek./Lesevorgänge“ und „Mittlere Sek./Schreibvorgänge“) als bei der Überwachung vom Stamm beobachtet. Der Grund hierfür ist, dass der Abschluss von E/A-Vorgängen aus der Perspektive des virtuellen Computers möglicherweise etwas länger dauert.

Wenn der Speicher des virtuellen Gastcomputers als Pass-Through-Datenträger konfiguriert ist, ist der Datenträger auf der Ebene der Stammpartition offline, und er wird von den Leistungsindikatoren des logischen Datenträgers in der Stammpartition nicht erfasst. Zum Überwachen der Leistung von Pass-Through-Datenträgern in der Stammpartition müssen die Leistungsindikatoren für physische Datenträger verwendet werden. Zum Zeitpunkt der Tests gab es bekannte Probleme bei Windows Server 2008-Leistungsindikatoren für physische Datenträger, wenn Multipfadlösungen verwendet wurden. Die Probleme wurden mit der neuesten allgemeinen Vertriebsversion von System Center Virtual Machine Manager behoben.

Wenn virtuelle Gastcomputer so konfiguriert sind, dass für die Speicherung VHDDateien verwendet werden, und diese VHD-Dateien auf gewöhnlichen physischen Datenträgern gespeichert werden, liefert die Überwachung der Datenträgerleistungsindikatoren vom virtuellen Gastcomputer aus Detailinformationen zum E/A-Verhalten für die jeweilige VHD. Die Überwachung des Volumes in der Stammpartition, das alle VHD-Dateien enthält, liefert Aggregatwerte für alle E/AVorgänge, die für den Datenträger oder das Volume ausgegeben werden.

In Tabelle 2 werden die Typen von Leistungsindikatoren gezeigt, deren Werte während Arbeitsauslastungen für den die OLTP-Arbeitsauslastung betreffenden Teil der Tests erfasst wurden. Sie veranschaulicht die Unterschiede bei den Werten der Leistungsindikatoren bei Überwachung vom virtuellen Gastcomputer im Vergleich zur Überwachung der Stammpartition.

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http://www.microsoft.com/germany/systemcenter/scvmm/default.mspx

Tabelle 2: Leistungsindikatoren und Arbeitsauslastungen

Ausgangspunkt

der

Indikatormessung Leistungsindikator

Geringe OLTP-

Arbeitsauslastung

Mittlere OLTP-

Arbeitsauslastung

Hohe OLTP-

Arbeitsauslastung

Virtueller

Gastcomputer

Transactions/sec 352 546 658

Batches/sec 565 897 1075

% Processor Time 34,2 65,3 84,2

% Privilege Time 5,1 8 8,4

Logical - Avg. Disk sec/Read (_Total) 0,005 0,006 0,007

Logical - Disk Reads/sec (_Total) 1053 1597 1880

Stammpartition

% Processor Time 4,9 7,8 11,2

% Privilege Time 3,6 6,1 7,3

Hyper-V Logical Processor – %Hypervisor

Run Time 4 4,8 4,3

Hyper-V Logical Processor – %Total Run

Time 39,1 68,7 86,5

Hyper-V Logical Processor – %guest virtual

machine Run Time 35,1 63,9 82,1

Physical – Avg. Disk sec/Read (_Total) 0,005 0,006 0,006

Physical – Disk Reads/sec (_Total) 1053 1597 1880

Batches per CPU % (Batches/sec / %Guest

virtual machine Run Time) 16,1 14 13,1

Hinweis: In der Stammpartition gemessene Hyper-V-Leistungsindikatoren sind die Aggregation aller ausgeführten virtuellen Gastcomputer.

Testergebnisse, Beobachtungen und EmpfehlungenIn diesem Abschnitt werden die Testergebnisse beschrieben und analysiert. Er enthält

außerdem Empfehlungen und Beobachtungen zum Ausführen von SQL Server in einer

virtuellen Umgebung. Der Abschnitt besteht aus zwei Teilen: Im ersten Teil wird der

grundlegende Ressourcenaufwand erläutert, der durch Ausführen von SQL Server

in einer Hyper-V-Umgebung verursacht wird, und im zweiten Teil werden die

Auswirkungen des Konsolidierens von SQL Server als virtuelle Instanzen erläutert.

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Verarbeitungsaufwand bei der Ausführung von SQL Server in Hyper-VMit der ersten Gruppe von Testszenarien sollte der Verarbeitungsaufwand bei der Ausführung

von SQL Server in einer sicheren Hyper-V-Umgebung ermittelt werden. Es wurden drei Typen

von Basistests ausgeführt: in einer systemeigenen Windows-Umgebung mit deaktiviertem

Hyper-V, in der Stammpartition mit aktiviertem Hyper-V und auf einem einzelnen virtuellen

Gastcomputer. In allen Fällen wurde die gleiche Hardwarekonfiguration verwendet.

Hinweis: Systemeigene Instanz bezeichnet eine SQL Server-Instanz, die in einer systemeigenen

Windows-Umgebung ausgeführt wird, und virtuelle Instanz bezeichnet eine SQL Server-Instanz,

die auf einem virtuellen Gastcomputer ausgeführt wird.

Dieser Abschnitt enthält die folgenden Testszenarien:

Bestimmen des E/A-Aufwands von Pass-Through-Datenträgern mithilfe von SQLIO

Vergleichen der Leistung der OLTP-Arbeitsauslastung in einer einzelnen systemeigenen

Instanz und einer virtuellen Instanz

Vergleichen der Leistung von Berichtsabfragen in einer systemeigenen Instanz und einer

virtuellen Instanz

Beobachtungen der Auswirkungen der Virtualisierung auf häufige Datenbankvorgänge:

o Komprimierte Datensicherung und Wiederherstellung

o Indexerstellung

o DBCC CHECKDB

E/A-Aufwand von Pass-Through-Datenträgern – SQLIODer E/A-Aufwand stellte bislang in virtuellen Umgebungen ein Problem dar. Er konnte bei E/A-

intensiven Anwendungen wie SQL Server Fehler bei der Ausführung verursachen. Für Hyper-V

wird eine andere Technologie verwendet. Um den optimalen Fall zu untersuchen, wurde im

ersten Testszenario der E/A-Aufwand der besten E/A-Konfiguration ermittelt, d. h.

mit dedizierten Pass-Through-Datenträgern. Die Konfiguration mit Pass-Through-Datenträgern

wurde gewählt, weil diese den kürzesten Codepfad vom Host zum E/A-Subsystem aufweist.

In den Tests wurde der Stammpartition und dem virtuellen Gastcomputer dieselbe Anzahl

physischer Spindeln zugeordnet. Wiederholte Tests verschiedener nach dem Zufallsprinzip

ausgewählter sowie sequenzieller E/A-Anforderungen ergaben, dass bei Verwendung von

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Hyper-V mit Pass-Through-Datenträgern nahezu kein zusätzlicher E/A-Aufwand auftritt.

Weitere Informationen, einschließlich einer detaillierten Leistungsanalyse von Pass-Through-

Datenträgern und virtuellen Festplatten, finden Sie in dem Whitepaper „Windows Server 2008

Hyper-V Virtual Hard Disk and Pass-through Disk Performance“ (Leistung von Windows

Server 2008 Hyper-V mit virtuellen Festplatten und Pass-Through-Datenträgern), das in

Kürze veröffentlicht wird. Weitere Informationen zur Analyse der Speicherleistung von Hyper-

V finden Sie außerdem hier

(http://blogs.msdn.com/tvoellm/archive/2008/09/24/what-hyper-v-storage-is-best-for-you-show-me-

the-numbers.aspx).

Speicherkonfiguration

Die Konfiguration der Pass-Through-Datenträger für den Stamm und den virtuellen

Computer war identisch. Jede Konfiguration wurde mit logischen Gerätenummern

(Logical Unit Numbers, LUNs) aus dem Speicherarray dargestellt, in dem die gleiche

Anzahl von physischen Datenträgerressourcen verwendet wurde. Die LUNs waren nicht

auf Datenträgerebene freigegeben, d. h., für die LUNs waren keine Spindeln freigegeben.

In Abbildung 2 wird die jeweilige Konfiguration dargestellt.

Abbildung 2: Speicherkonfiguration für Pass-Through-Datenträger

Leistung der Pass-Through-Konfiguration

17

SQL Data – 2 LUNs150GB LUNs using RAID 1+0 (4+4) Sets

SQL Log – 1 LUN50GB LUN using RAID 1+0 (2+2) Set

Disk Configuration per VM/Root

http://blogs.msdn.com/tvoellm/archive/2008/09/24/what-hyper-v-storage-is-best-for-you-show-me-the-numbers.aspx



Um eine Basislinie des Durchsatzes zu bestimmen, wurden für alle virtuellen Gastcomputer

und den Stamm die gleichen SQLIO-Tests durchgeführt. In Abbildung 3 und 4 werden

die Ergebnisse der Tests für nach dem Zufallsprinzip ausgewählte und sequenzielle E/A-

Anforderungen mit SQLIO veranschaulicht. Für dieses Testszenario wurden die beiden

üblichen SQLIO-Werte (8.000 und 64.000) verwendet.

Schreiben Lesen 0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

2,303

3,899

2,360

3,903

8.000 nach Zufallsprinzip – Stamm und VC

Systemeigenes BS

VC

E/A

pro

Seku

nde

Abbildung 3: Pass-Through mit 8.000 nach dem Zufallsprinzip ausgewählten E/A-Anforderungen

Schreiben Lesen0

1,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,0009,000

10,000

5,112

9,742

4,391

9,830

Systemeigenes BS

VC

SQLIO, 64.000 sequenziell – Stamm und VC

Abbildung 4: Pass-Through mit 64.000 sequenziellen E/A-Anforderungen

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Verarbeitungsaufwand für virtuelle Computer: OLTP-ArbeitsauslastungMit diesem Testszenario sollten die Auswirkungen der Ausführung von SQL Server 2008

auf einem virtuellen Computer gemessen werden. Hierfür wurde eine OLTP-Arbeitsauslastung

verwendet, die eine Makleranwendung simuliert. Informationen zu der für diesen Test

verwendeten Hardwarekonfiguration finden Sie in Anhang 3 . Es wurden drei

Arbeitsauslastungsgrade für die Basislinie, den Stamm und den virtuellen Gastcomputer

ausgeführt. Bei der Basislinie handelt es sich um das Ausführen der SQL Server-Instanz auf

dem systemeigenen Server mit deaktiviertem Hyper-V. Zu diesem Zweck wurde die Einstellung

„hypervisorlaunchtype off“ („bcdedit /set hypervisorlaunchtype off“) verwendet. Damit diese

Einstellung wirksam wird, ist ein Neustart von Windows erforderlich. Die Belastungsgrade

des Testszenarios wurden anhand des Prozentsatzes der CPU-Auslastung definiert. Da in

Produktionsumgebungen normalerweise keine vollständige CPU-Sättigung eintritt, wurde

für die CPU-Belastung ein Zielbereich von 20 % bis 80 % festgelegt. Die Zielwerte der CPU-

Auslastung für die einzelnen Arbeitsauslastungsgrade sind in Tabelle 3 definiert.

Tabelle 3: Zielwerte der CPU-Auslastung

Testarbeitsauslastung Ungefährer CPU-Zielwert

OLTP – niedrig 30 %

OLTP – mittel 50 % - 60 %

OLTP – hoch 80 %

Da die virtuellen Hyper-V-Gastcomputer bis zu vier logische Prozessoren unterstützen,

wurde zum direkten Vergleich der Host über die BIOS-Einstellung für die Verwendung

von vier Kernen konfiguriert (NUMPROC=4). Um die Auswirkungen der Speicherkonfiguration

zu ermitteln, wurden zwei virtuelle Computer mit den beiden für SQL Server-Arbeitsauslastung

empfohlenen Typen der Hyper-V-Speicherkonfiguration (Pass-Through-Datenträger und VHDs

fester Größe) konfiguriert.

Auswirkungen auf Durchsatz und Prozessor

Die Basistests mit drei Arbeitsauslastungsgraden wurden in einer systemeigenen Windows

Server 2008-Umgebung mit deaktivierter Hyper-V-Rolle ausgeführt. Der gleiche Satz von

19

Arbeitsauslastungen wurde für die Stammpartition mit aktiviertem Hyper-V, für einen mit

Pass-Through-Datenträgerspeicherung konfigurierten Gastcomputer und anschließend für

einen virtuellen Gastcomputer mit VHD-Speicher fester Größe ausgeführt.

20

In Tabelle 4 werden die Batchanforderungen im Verhältnis zum CPU-Prozentwert sowie

der Aufwand für alle Testfälle gezeigt. In allen Testfällen dieses Szenarios war die

Skalierbarkeit des Systems sehr gut. Jede Konfiguration erzielte den gleichen Durchsatz,

wobei der virtuelle Computer einen höheren CPU-Aufwand zum Erreichen des gleichen

Durchsatzes verursachte. Pass-Through-Datenträger und VHDs mit fester Größe wiesen

bei Abweichungen des Aufwands von unter 1 Prozent eine nahezu gleiche Leistung auf.

In Tabelle 4 wird der durch Ausführen der OLTP-Arbeitsauslastung auf dem virtuellen

Computer verursachte CPU-Verarbeitungsaufwand dargestellt. Der Prozentsatz des

Verarbeitungsaufwands war bei der geringeren Arbeitsauslastung höher. Dem virtuellen

Computer ist ein bestimmter fester Umfang an Arbeits- und CPU-Auslastung zugeordnet.

Wenn dieser Umfang auf eine geringere Arbeitsauslastung verteilt wird, ist der Prozentsatz des

Verarbeitungsaufwands höher. Als Maß für die Leistung wurde die folgende Formel verwendet:

Batch/CPU% = Batchanforderungen/Sekunde dividiert durch den Prozentsatz der CPU-

Auslastung

Tabelle 4: CPU-Verarbeitungsaufwand des virtuellen Computers beim Ausführen von OLTP-

Arbeitsauslastungen

Niedrig Mittel Hoch

Batchanf./s

Batch/

CPU% Aufwand Batchanf./s

Batch/

CPU% Aufwand Batchanf./s

Batch/

CPU% Aufwand5

Basislinie1 566 19,2 0,00 % 908 16 0,00 % 1069 14,8 0,00 %

Stamm2 566 17,5 8,85 % 907 14,8 7,50 % 1113 13,5 8,78 %

VC_PT3 565 16,1 16,15 % 897 14 12,50 % 1075 13,1 11,49 %

VC_VHD4 563 15,7 18,23 % 876 13,9 13,13 % 1029 13,2 10,81 %

1. Basislinie: Eine systemeigene Windows Server 2008-Umgebung mit deaktivierter Hyper-V-Rolle.

Der virtuelle Netzwerkswitch ist nicht deaktiviert.

2. Stammpartition: Eine Stammpartition in Windows Server 2008 mit aktiviertem Hyper-V.

3. VC_PT: Ein virtueller Gastcomputer, der mit Pass-Through-Datenträgern, vier logischen Prozessoren und

14 GB RAM konfiguriert ist.

21

4. VC_VHD: Ein virtueller Gastcomputer, der mit VHDs fester Größe, vier logischen Prozessoren und 14 GB

RAM konfiguriert ist.

5. Der Aufwand wird durch Vergleichen mit der Basislinie berechnet ((Basislinienbatches/CPU – VC-

Batches/CPU)/Basislinienbatches/CPU)

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

Relativer Durchsatz – Batches pro CPU%(Batches pro Sekunde / Summe % Prozessorzeit)

Systemeigenes BS – Hyper-V deaktiviert

Stammpartition – Hyper-V aktiviert

Einzelner VC (Pass-Through-Datenträger)

Einzelner VC (VHD fester Größe)

Rela

tiver

Dur

chsa

tz (B

atch

es/s

/% P

roze

ssor

zeit)

Abbildung 5: Relativer Durchsatz – Batchanforderung pro CPU%

Speicherkonfiguration und Leistung

Beide virtuellen Gastcomputer wiesen die gleiche zugrunde liegende Datenträgerkonfiguration

für SQL Server-Daten- und -Protokolldateien auf, daher sind diese direkt vergleichbar. (Die

Details der jeweiligen physischen Konfiguration werden weiter oben in diesem Dokument

beschrieben. Sie sind mit der für die SQLIO-Tests verwendeten Konfiguration identisch.)

Bei Verwendung von VHD-Dateien waren diese die einzigen Dateien auf den physischen

Datenträgern, die in der Stammpartition verfügbar gemacht wurden. Wenn für die Speicherung

von SQL Server-Daten- und -Protokolldateien VHDs verwendet wurden, wurde eine geringfügig

22

höhere Latenzzeit beobachtet, die sich geringfügig auf den Arbeitsauslastungsdurchsatz

auswirkte, wie in Abbildung 5 gezeigt.

Die Verwendung von VHDs als Konfiguration für virtuelle Gastcomputer bietet Vorteile bei

der Bereitstellung und Verwaltung. Bei geringer Belastung weisen Pass-Through-Datenträger

und VHDs fester Größe keinen Unterschied hinsichtlich Durchsatz/Leistung auf. Bei zunehmender

Arbeitsauslastung ist ein geringer Leistungsvorteil von Pass-Through-Datenträgern zu beobachten.

In Abbildung 6 wird die in diesem OLTP-Testszenario aufgezeichnete Leseleistung dargestellt.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Lesevorgänge pro Sekunde für Datenmengen

Systemeigenes BS – Hyper-V deaktiviertStammpartition – Hyper-V aktiviertEinzelner VC (Pass-Through-Datenträger)Einzelner VC (VHD fester Größe)

Date

nträ

ger-

Lese

vorg

änge

/s

Abbildung 6: Datenmengen (Lesevorgänge pro Sekunde)

In Abbildung 7 wird die durchschnittliche Datenträgerlatenzzeit aller ausgeführten Tests gezeigt.

Erwartungsgemäß weisen VHDs die größte Latenzzeit auf, während die Latenzzeit der Pass-

Through-Datenträger gleich der Latenzzeit des systemeigenen Speichers ist. Die Werte für

die Datenträgerlatenzzeit der VHDs wurden von den Leistungsindikatoren der virtuellen

Gastcomputer gemeldet. Es wurden jedoch keine Unterschiede zwischen diesen Werten

und den von der Stammpartition gemeldeten Werten festgestellt.

23

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

Durchschnittliche Datenträgerlatenzzeit in Sekunden



Einzelner VC (Pass-Through-Datenträger)

Einzelner VC (VHD fester Größe)

Mitt

lere

Sek

./Le

sevo

rgän

ge

Abbildung 7: Durchschnittliche Datenträgerlatenzzeit

Vergleich der Leistung von Berichtsabfragen

Berichtsabfragen sind im Allgemeinen lesende Abfragen mit langer Ausführungszeit, die

umfangreiche CPU- und E/A-Ressourcen nutzen. Normalerweise ist die Benutzerparallelität

bei der Ausgabe von Abfragen dieses Typs im Vergleich zu OLTP-Arbeitsauslastungen

gering. In diesem Testszenario wurden vier Berichtsabfragen sequenziell ausgeführt, um

die Ressourcennutzung und die Zeit bis zum Abschluss des Vorgangs zu messen. Die vier

Abfragen waren E/A-intensiv und verursachten aufgrund von Aggregationen eine hohe CPU-

Last. Die sp_configure-Einstellung „Max. Grad an Parallelität“ war auf 0 festgelegt, sodass alle

verfügbaren CPU-Ressourcen von den Abfragen genutzt wurden.

24

Bei der Ausführung der Abfragen auf virtuellen Gastcomputern, in systemeigenen Instanzen

und in der Stammpartition wurden nur minimale Unterschiede festgestellt. Bei den virtuellen

Gastcomputern wurde eine relativ geringe Zunahme des Verarbeitungsaufwands beobachtet.

In Abbildung 8 werden die Ausführungszeit und die CPU-Nutzung der Abfragen dargestellt.

300

350

400

450

500

550

600

650

700

0

10

20

30

40

50

60

70

600 605 620 630

Berichtsabfragen mit MAXDOP 0Gesamtzeit und % genutzte CPU-Ressourcen

Gesamtzeit (Sekunden)

Hyper-V – % Gastlaufzeit

Zeit

bis z

um A

bsch

luss

(Sek

unde

n)

% G as tl a uf z ei tAbbildung 8: Leistung von Berichtsabfragen

DatenbankvorgängeEinige Datenbankvorgänge sind relativ CPU-intensiv. Die Testergebnisse in diesem Abschnitt

betreffen die Auswirkungen der Virtualisierung auf Datenbankvorgänge, z. B. Sichern und

Wiederherstellen mit Komprimierung, Indexerstellung und DBCC CHECKDB.

Sichern und Wiederherstellen

Bei den Sicherungs- und Wiederherstellungsvorgängen wurde eine Dateifreigabe auf einem

anderen physischen Server als Ziel für die Sicherungsdateien verwendet. In diesem Fall

war die Sicherung und Wiederherstellung durch die Bandbreite des Netzwerks und nicht

durch den Datenträger oder den Prozessor beschränkt. Für den Test des Sicherungsvorgangs

wurde die systemeigene Sicherungskomprimierung von SQL Server 2008 verwendet.

25

Im Vergleich zu dem gleichen Vorgang in einem systemeigenen Betriebssystem wies der

Durchsatz bei der Sicherung eine um 10-15 % geringere Leistung bei beachtlicher Zunahme

der CPU-Auslastung auf. Beim Durchsatz der Wiederherstellung wurde ein vergleichbarer

Leistungsabfall beobachtet. Die Verringerung des Durchsatzes wird durch die Netzwerkbelastung

verursacht, die auftritt, wenn Vorgänge auf dem virtuellen Gastcomputer in großem Umfang

Netzwerkressourcen nutzen. In den Tests erwies sich dies bei Betrachtung des Aufwands, der

durch die Ausführung von SQL Server auf einem virtuellen Hyper-V-Gastcomputer verursacht

wird, als der gravierendste Faktor. Er war weitaus signifikanter als jeder für E/A- oder CPU-

Vorgänge festgestellte Aufwand.

In diesem Testszenario wurde während der Sicherung und Wiederherstellung ein

Netzwerkdurchsatz von 50-60 MB pro Sekunde beobachtet. Sowohl der für SQL Server

verwendete Server als auch der Server, auf dem die Netzwerk-Dateifreigabe für das

Sicherungsziel verfügbar gemacht wurde, verfügten über eine Netzwerkkarte mit 1 GB/s.

Der Durchsatz bei Sicherung und Wiederherstellung betrug ca. 100 MB pro Sekunde. Die

Werte stammen aus der Ausgabe der Sicherung und Wiederherstellung von SQL Server. Bei

diesem Vorgang wurde die Komprimierung verwendet. Aus diesem Grund ist der gemeldete

Durchsatz weitaus höher als der Netzwerkdurchsatz, den die Netzwerkkonfiguration ermöglicht.

In Abbildung 9, 10 und 11 wird der Durchsatz von Sicherung und Wiederherstellung der

systemeigenen Instanz, der Stammpartition und der virtuellen Computer gezeigt, die mit Pass-

Through-Datenträgern und VHDs fester Größe konfiguriert sind. Der relative Durchsatz auf der

y-Achse wird berechnet, indem die Summe von Megabytes pro Sekunde durch den Mittelwert

der gesamten CPU-Prozentwerte dividiert wird. Die Ursache für den geringfügig höheren

Durchsatz der Wiederherstellung ist die Schreibleistung der Zieldateifreigabe

(die Schreibleistung dieser Freigabe ist etwas höher, weil RAID 5 verwendet wird).

26

Sicherung Wiederherstellung0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

3.04

5.50

2.88

5.36

2.28

3.60

2.33

2.92

Relativer Durchsatz – Datensicherung und Wiederherstellung(Summe MB pro Sekunde / Summe Durchschnitt CPU%)



Gast (Pass-Through)

Gast (VHD)

Rela

tiver

Dur

chsa

tz

Abbildung 9: Vergleich des Durchsatzes von Sicherung und Wiederherstellung

0

10,000,000

20,000,000

30,000,000

40,000,000

50,000,000

60,000,000

70,000,000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

10064,175,343

56,608,244 56,353,835 56,084,247

Sicherung – Netzwerkdurchsatz und CPU

Netzwerkschnittstelle, gesendete Bytes/s

Summe % CPU-Zeit

Abbildung 10: Netzwerkauslastung und CPU-Auslastung bei der Sicherung

27

0

10,000,000

20,000,000

30,000,000

40,000,000

50,000,000

60,000,000

70,000,000

80,000,000

90,000,000

010203040506070809010085,472,730

75,673,694

61,530,273 59,206,576

Wiederherstellung – Netzwerkauslastung und CPU

Netzwerkschnittstelle, empfangene Bytes/s

Summe % CPU-Zeit

Abbildung 11: Netzwerkauslastung und CPU-Auslastung bei der Wiederherstellung

Tabelle 5 enthält die im Testszenario gesammelten Daten.

Tabelle 5: Durchsatz von Sicherung und Wiederherstellung

Basislinie Stammpartition

Virtueller

Gastcomputer

(Pass-Through)

Virtueller

Gastcomputer

(VHD fester Größe)

Durchsatz der Sicherung (MB/s) 181,00 158,00 154,00 157,00

Gesamtzeit für Sicherung (Sekunden) 764,00 875,00 874,00 874,00

Durchsatz der Wiederherstellung (MB/s) 241,00 218,00 173,00 167,00

Gesamtzeit für Wiederherstellung

(Sekunden) 573 634 799 824

Indexerstellung

Die Indexerstellung ist ein sehr häufiger Datenbankvorgang, der CPU- und E/A-intensiv ist. Mit

diesem Testfall sollten die Auswirkungen der Virtualisierung auf den Indexerstellungsvorgang

ermittelt werden. Es wurden drei umfangreiche Indizes sequenziell neu erstellt, wobei PAGE-

Komprimierung (ein neues Feature von SQL Server 2008, mit dem die Datenseiten in einem

Index komprimiert werden) aktiviert war. Der Index wurde mit PAGE-Komprimierung erstellt,

28

um die CPU-Auslastung zu erhöhen. Es wurden die Ressourcennutzung und die Zeit bis zum

Abschluss aufgezeichnet.

Bei Ausführung des gleichen Vorgangs auf den virtuellen Computern wurde ein äußerst geringer

Aufwand beobachtet. Abbildung 12 zeigt Indexerstellungszeit und Prozentsatz der CPU-Zeit für

das systemeigene Betriebssystem, die Stammpartition und die virtuellen Gastcomputer.

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

2200

2300

2400

2500

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2160 21762220 2220

Antwortzeit Indexerstellung und % CPU



Zeit

bis z

um A

bsch

luss

(Sek

unde

n) %

Gas

t- CPU

- Zeit

Abbildung 12: Drei mit PAGE-Komprimierung sequenziell neu erstellte Indizes

DBCC CHECKDB

DBCC CHECKDB, ein weiterer CPU- und E/A-intensiver Vorgang, wurde ebenfalls getestet.

Die Ausführung des Vorgangs dauerte auf dem virtuellen Gastcomputer länger als unter dem

Basisbetriebssystem. In Abbildung 13 werden die Zeit bis zum Abschluss und die Summe der

durch den Vorgang genutzten CPU-Ressourcen dargestellt. Wie bei den Indexerstellungstests

wurde eine relativ geringe Zunahme der Zeit bis zum Abschluss festgestellt.

29

Stamm BS – Hyper-V deaktiviert

Stamm BS – Hyper-V aktiviert

Gast (Pass-Through) Gast (VHD)1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1560 1590

1680 1700

DBCC CHECKDB mit MAXDOP 0Gesamtzeit und % CPU



Zeit

bis z

um A

bsch

luss

(Sek

unde

n)

%

Gast

- CPU-

Zeit

Abbildung 13: DBCC CHECKDB mit MAXDOP 0

Szenarien der SQL Server-Konsolidierung mit Hyper-V Mit dieser Gruppe von Testszenarien sollten einige der wichtigsten Fragen zur Konsolidierung

von SQL Server in einer Hyper-V-Umgebung beantwortet werden:

Leistungsauswirkungen der Speicherkonfiguration für mehrere Instanzen

Mit diesem Testszenario sollten die Leistungsauswirkungen von dediziertem

und freigegebenem Speicher in einer Konsolidierungsumgebung ermittelt werden.

Skalierbarkeit der virtuellen Instanz

Mit diesem Testszenario sollte die Skalierbarkeit der virtuellen Instanz ermittelt werden,

wenn die Leistung des physischen Prozessors für eine 1:1-Zuordnung zu dem für den

virtuellen Gastcomputer konfigurierten logischen Prozessor ausreicht.

Leistung der virtuellen Instanz mit überlasteten CPU-Ressourcen

30

Mit diesem Testszenario sollten die Auswirkungen auf die Leistung ermittelt werden,

wenn die Gesamtzahl der für die virtuellen Instanzen konfigurierten logischen

Prozessoren größer als die Gesamtzahl der auf dem Server verfügbaren physischen

Prozessoren ist.

Vergleichen der Speicherkonfigurationen in einer KonsolidierungsumgebungIn den vorherigen Abschnitten wurde ermittelt, dass sich Pass-Through-Datenträger und

VHDs fester Größe gut als Speicherkonfigurationen für SQL Server-Arbeitsauslastungen

eignen. Um die Auswirkungen dieser beiden unterschiedlichen Speicherkonfigurationen

auf die OLTPArbeitsauslastung zu ermitteln, wurden zwei Gruppen von Tests zum

Vergleichen der folgenden Speichermethoden eingerichtet:

Dedizierter Speicher (d. h. keine Freigabe auf Datenträgerebene) mit PassThrough-

Datenträgern

Ein gemeinsamer Pool von Datenträgerressourcen mit VHD-Dateien für SQL Server-

Daten- und -Protokolldateien

In der ersten Speicherkonfiguration wurden Pass-Through-Datenträger mit dediziertem Speicher

für die einzelnen virtuellen Computer verwendet, wie in Abbildung 14 gezeigt. Jeder virtuelle

Gastcomputer wurde mit dieser Konfiguration implementiert, die aus zwei LUNs (150 GB) für

Datendateien und einem LUN (50 GB) für das Protokoll bestand. Die LUNs waren nicht für die

virtuellen Gastcomputer auf der Ebene des physischen Datenträgers freigegeben, und jede LUN

verfügte über einen Satz dedizierter physischer Datenträger.

Abbildung 14: Datenträgerkonfiguration pro virtuellen Computer/Stamm

31

SQL Data – 2 LUNs150GB LUNs using RAID 1+0 (4+4) SetsSQL Log – 1 LUN50GB LUN using RAID 1+0 (2+2) Set

Disk Configuration per VM/Root

Für die zweite Speicherkonfiguration wurde ein gemeinsamer Pool von Datenträgern verwendet,

wie in Abbildung 15 gezeigt. In diesem Fall wurden ein einzelner Pool von Datenträgerdateien

für VHD-Dateien mit SQL Server-Datendateien und ein eigener Pool von Datenträgerressourcen

für VHD-Dateien mit SQL Server-Protokolldateien verwendet. Diese Konfiguration bietet eine

höhere Flexibilität für virtuelle Speicherumgebungen.

Abbildung 15: Einzelne Pools

Anschließend wurde für jede der beiden Konfigurationen die gleiche OLTP-Arbeitsauslastung

mit unterschiedlichen Durchsatzraten ausgeführt. In Abbildung 16 und 17 wird der Vergleich

von E/A-Durchsatz und Latenzzeit der Konfiguration mit dediziertem Speicher unter

Verwendung von Pass-Through-Datenträgern mit der Konfiguration mit freigegebenem

Speicher unter Verwendung von VHD-Dateien dargestellt.

32

F: Data filesTwo 150 GB VHDs per VMG: Log filesOne 50GB LUN VHD per VM

Single Pool of Disks for data files and single pool for logs

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

4,178

5,8286,425

4,047

5,6976,151

Dedizierte Pass-Through-Datenträger und VHDs mit freigegebenem Spe-icher

Gesamte E/A pro Sekunde und Datenträgerlatenzzeit

Gesamte Lesevorgänge/s (dedizierte LUNs)

Gesamte Lesevorgänge/s (gemeinsames Volume mit VHDs)

Durchschnittliche Leselatenzzeit (dedizierte LUNs)

Durchschnittliche Leselatenzzeit (gemeinsames Volume mit VHDs)

Date

nträ

ger-

Lese

vorg

änge

/s

Abbildung 16: Vergleich von E/A-Durchsatz und Latenzzeit mit Pass-Through-Datenträgern

und VHDs fester Größe

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

2,244

3,2453,612

2,182

3,1733,444

Dedizierter Speicher und VHDs mit freigegebenem Speicher

Summe Batches/s 4 VCs (dedizierte LUNs)

Summe Batches/s 4 VCs (gemeinsames Volume mit VHDs)

Batc

hes/

s

Abbildung 17: Vergleich des Durchsatzes von LUNs mit dediziertem Speicher auf PassThrough-

Datenträgern mit VHDs fester Größe auf freigegebenen Datenträgern

33

Beide Speicherkonfigurationen wiesen einen ähnlichen Durchsatz auf. Die durchschnittliche

Leistung der Konfiguration mit VHDs fester Größe war ca. 3,5 % geringer als die Leistung

der Konfiguration mit dedizierten Pass-Through-Datenträgern. Wenn E/A-Leistung und

Berechenbarkeit von wesentlicher Bedeutung für eine Anwendung sind, wird empfohlen, Pass-

Through-Datenträger auf dedizierten Datenträgerressourcen zu verwenden. Diese Konfiguration

bietet jedoch nicht die Flexibilität von VHD-Dateien.

Skalierbarkeit der virtuellen InstanzIm häufigsten Bereitstellungsszenario werden mehrere virtuelle Computer auf demselben

Host ausgeführt. Dieses Testszenario wurde aufgenommen, um die Eigenschaften der

Skalierung der Datenbankauslastung mit virtuellen Computern zu untersuchen.

Der für dieses Testszenario verwendete Dell R900 verfügt über 16 physische Kerne. Es

wurden zwei Gruppen von Testfällen ausgeführt. Die erste Gruppe wurde für die Verwendung

von 8 Kernen konfiguriert (NUMPROC=8). Die zweite Gruppe wurde für die Verwendung

von allen 16 Kernen konfiguriert (NUMPROC=16). Alle virtuellen Gastcomputer wurden

mit vier logischen Prozessoren und 14 GB RAM konfiguriert. SQL Server wurde für die

Verwendung von 12 GB konfiguriert, sodass 2 GB für das Betriebssystem übrig blieben.

Zwei parallele virtuelle Gastcomputer

In diesem Testfall wurden zwei virtuelle Computer parallel auf dem Host ausgeführt, der mit

acht physischen Prozessoren konfiguriert war. Jeder virtuelle Computer war mit vier logischen

Prozessoren konfiguriert. Die virtuellen Computer wurden mit identischem zugrunde liegendem

Speicher konfiguriert.

Das Ergebnisdiagramm in Abbildung 18 zeigt, dass die Konfiguration sehr gut entsprechend

der zunehmenden Arbeitsauslastung skalierbar ist.

34

0

500

1000

1500

2000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1080

16471884

Aggregierte Batches/s und Gastlaufzeit von 2 VCs

Summe Batches/s alle VCs


Hyper-V – % Gesamtlaufzeit

Batc

hes/

s

Abbildung 18: Skalierbarkeit von parallelen virtuellen Gastcomputern

Vier parallele virtuelle Gastcomputer

Dieser Test wurde ausgeführt, um die Skalierbarkeit virtueller Computer mit OLTP-

Arbeitsauslastung zu ermitteln, wenn die Prozessorressourcen ausreichen, um die 1:1-Zuordnung

von physischen Prozessoren zu logischen Prozessoren zu unterstützen. Auf dem Host waren

16 CPUs verfügbar, und jeder virtuelle Computer war mit vier logischen Prozessoren

konfiguriert. Der zugrunde liegende Speicher war für alle vier virtuellen Computer identisch.

Die in Abbildung 19 dargestellten Ergebnisse zeigen eine sehr gute Skalierbarkeit der virtuellen

Computer, wenn die CPUs nicht überlastet sind. Bei vier parallelen virtuellen Gastcomputern

kann aufgrund der erhöhten Parallelität ein größerer Verarbeitungsaufwand als bei zwei

parallelen virtuellen Gastcomputern auftreten.

35

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1128

17792102

2,244

3,245

3,612

Aggregierte Batches/s und Gastlaufzeit von 2 bis 4 VCs

Summe Batches/s 2 VCs

Summe Batches/s 4 VCs

Hyper-V – % Gastlaufzeit (2 VCs)

Hyper-V – % Gastlaufzeit (4 VCs)



Batc

hes/

s

Abbildung 19: Skalierbarkeit von virtuellen Computern ohne überlastete CPUs

Leistung der virtuellen Instanz mit überlasteten CPU-RessourcenHyper-V unterstützt die Überlastung von CPUs bis zu einer Zuordnung von logischen zu virtuellen

Prozessoren im Verhältnis 1:8. Überlastete Prozessoren können bei der Konsolidierung zum Maximieren

der auf dem physischen Server verfügbaren CPU-Ressourcen verwendet werden. Dieses Verfahren

verursacht jedoch beträchtlichen zusätzlichen CPU-Verarbeitungsaufwand. Mit den in diesem Abschnitt

beschriebenen Tests wurden die Auswirkungen der Ausführung von SQL Server in einer virtuellen

Umgebung mit überlasteten CPU-Ressourcen untersucht.

Vier parallele virtuelle Gastcomputer mit überlasteten CPU-Ressourcen

In dem Szenario mit überlasteten Prozessoren wurden vier virtuelle Gastcomputer für

die parallele Ausführung konfiguriert. Jeder virtuelle Computer wurde mit vier logischen

Prozessoren, 14 GB RAM und 12 GB für SQL Server konfiguriert. Der zugrunde liegende

Speicher war für alle vier virtuellen Computer identisch.

In Abbildung 20 wird die Skalierbarkeit bei zunehmender Arbeitsauslastung gezeigt.

Die Skalierungskurve ist recht flach, und bei etwa 90 % ist sie nahezu waagerecht.

Das Ausführen von vier virtuellen Computern mit jeweils vier virtuellen Prozessoren

36

führte zu einer CPU-Überlastung: Die CPU-Ressourcen von 16 virtuellen Prozessoren

mit nur 8 physischen CPU-Kernen wurden eingeschränkt.

Hyper-V macht auf der Ebene der virtuellen Computer Optionen für die CPU-

Ressourcenverwaltung verfügbar, die in diesen Typen von Szenarien verwendet werden

können. Diese Optionen werden in einem später zu veröffentlichenden Dokument erörtert.

0

500

1000

1500

2000

2500

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

18932104

2203

Aggregierte Batches/s und Gastlaufzeit von 4 VCs

Summe Batches/s alle VCs



Batc

hes/

s

Abbildung 20: Skalierbarkeit von vier parallelen virtuellen Gastcomputern mit überlasteten CPUs

Vergleichen von KonsolidierungsoptionenIn Konsolidierungsszenarien bietet die Virtualisierung viele Vorteile. Einer der wichtigsten

Vorteile ist, dass virtuelle Computer mehrere isolierte Umgebungen auf demselben

Hostcomputer bereitstellen. Die resultierende Leistung variiert je nach Anwendung,

Arbeitsauslastung und Hardware. Die Vor- und Nachteile der Verwendung einer systemeigenen

und einer virtuellen Instanz für ein Konsolidierungsprojekt müssen gründlich getestet und

sorgfältig abgewogen werden. In Tabelle 6 werden die Optionen für systemeigene und virtuelle

Instanzen hinsichtlich der Konsolidierung verglichen.

37

Tabelle 6: Konsolidierungsoptionen

Mehrere SQL Server-Instanzen Mehrere virtuelle Computer

Isolation Freigegebene Windows-Instanz Dedizierte Windows-Instanz

CPU-Ressourcen Anzahl der für die Windows-

Instanz sichtbaren CPUs

Maximum

• Windows 2008 – bis zu 4 virtuelle CPUs

• Windows 2003 – bis zu 2 virtuelle CPUs

Arbeitsspeicher Flexibler Servergrenzwert

(max. Serverarbeitsspeicher)

Statische Reservierung des virtuellen Computers

• Nur Offlineänderungen

• Keine Möglichkeit zur Überlastung von

Speicherressourcen

64-GB-Grenzwert pro virtuellen Gastcomputer

2-TB-Grenzwert (Terabyte) pro Host

Speicher SQL Server-Datendateien mit

Standardspeicheroptionen

SQL Server-Datendateien mit

Pass-Through-Datenträgern oder virtuellen

Festplatten, die für den virtuellen Computer

verfügbar gemacht werden

Ressourcenverwaltun

g

WSRM (Prozessebene) Virtueller Hyper-V-Gastcomputer

Anzahl von Instanzen 50 Tatsächlicher Grenzwert hängt von physischen

Ressourcen ab

Unterstützung Es gelten die üblichen Regeln. SQL Server 2008 und SQL Server 2005

Hohe Verfügbarkeit Es gelten die üblichen Regeln. Gastcomputercluster werden unterstützt

Datenbankspiegelung, Protokollversand

(unterstützt)

38

FazitHinsichtlich der Leistung ist Hyper-V eine geeignete Option für SQL Server-

Konsolidierungsszenarien. SQL Server bietet in einer virtuellen Hyper-V-Umgebung

im Vergleich zur entsprechenden systemeigenen Windows Server 2008-Umgebung

eine zufriedenstellende Gesamtleistung.

Bei angemessener E/A-Kapazität und -Konfiguration ist der E/A-Aufwand minimal. Eine optimale Leistung wird erzielt, wenn eine für die Anzahl der auf dem Server konfigurierten virtuellen Prozessoren ausreichende Anzahl physischer Prozessoren vorhanden ist, um eine Überlastung der CPU-Ressourcen zu vermeiden. Wenn die CPU-Ressourcen überlastet sind, erhöht sich der CPU-Verarbeitungsaufwand beträchtlich. Sie müssen jede Anwendung unbedingt gründlich testen, bevor Sie sie in einer Hyper-V-Produktionsumgebung bereitstellen.

Es folgen einige allgemeine Überlegungen und Empfehlungen für die Ausführung von

SQL Server in Hyper-V-Umgebungen.

Beobachtungen• Virtuelle Hyper-V-Gastcomputer sind auf vier CPU-Kerne beschränkt. Daher sollten

Sie nur dann SQL Server auf virtuellen Hyper-V-Gastcomputern ausführen, wenn

die Arbeitsauslastung von maximal vier CPUs verarbeitet werden kann.

• Auf einem virtuellen Gastcomputer lässt sich der gleiche Durchsatz wie

bei systemeigenen Konfigurationen mit vergleichbaren Hardwareressourcen

erzielen, allerdings mit geringfügig höherer CPU-Auslastung. Mit Hyper-V

können CPURessourcen überlastet werden, wenn die Gesamtzahl der für alle

virtuellen Gastcomputer konfigurierten logischen CPU-Kerne die Anzahl der

auf dem Server verfügbaren physischen CPU-Kerne überschreitet. In diesen

Fällen wurden beim Ausführen von SQL Server-Arbeitsauslastungen eine

höhere CPUAuslastung und ein höherer Verarbeitungsaufwand beobachtet.

Eine angemessene Dimensionierung der Hardware ist für die Leistung von

SQL Server von ausschlaggebender Bedeutung. Stellen Sie sicher, dass die

Summe der physischen CPU-Ressourcen für die Anforderungen der virtuellen

39

Gastcomputer ausreicht, indem Sie die Arbeitsauslastung in der geplanten

virtuellen Umgebung testen.

• Bei netzwerkintensiven Arbeitsauslastungen erhöhen sich der CPU-

Verarbeitungsaufwand und somit auch die Leistungsbeeinträchtigung.

• Die bisher dargestellten Informationen betreffen Leistungsaspekte. Berücksichtigen

Sie für die Bereitstellung auch Funktionsaspekte (unterstützte Konfigurationen,

Optionen zum Erreichen hoher Verfügbarkeit usw.). Die Anhänge dieses

Dokuments enthalten weitere Informationen zu allgemeinen Hyper-V-Funktionen

und aktuellen Unterstützungsrichtlinien für das Ausführen von SQL Server in Hyper-

V-Konfigurationen.

• Beim Ausführen von SQL Server auf einem virtuellen Gastcomputer wurde

ein minimaler E/A-Verarbeitungsaufwand festgestellt. Die Konfiguration mit Pass-

Through-Datenträgern lieferte die beste E/A-Leistung, jedoch wurde bei

der Ausführung mit VHDs fester Größe ein minimaler zusätzlicher E/A-Aufwand

festgestellt. Die zu verwendende Speicherkonfiguration sollte entsprechend der

jeweiligen Bereitstellung ausgewählt werden. Virtuelle Computer mit VHDs können

leichter migriert werden als virtuelle Computer mit Pass-Through-Datenträgern.

• Bei Konsolidierungsszenarien hängt die Entscheidung vom Umfang der verfügbaren

Speicherressourcen und vom Szenario ab. In den durchgeführten Tests war die

Leistung sowohl in den Konfigurationen mit freigegebenem Speicher als auch in

den Konfigurationen mit dediziertem Speicher akzeptabel. In beiden Fällen sollten

Sie bei der Festlegung der Speichergröße die Anforderungen an die Arbeitsauslastung

und die Antwortzeit berücksichtigen. Beachten Sie in Hyper-V-Umgebungen

genauso wie bei einer SQL Server-Bereitstellung immer die Best Practices

bezüglich des zugrunde liegenden Speichers. Weitere Informationen finden Sie unter

Predeployment I/O Best Practices for SQL Server (Best Practices für SQL Server vor

der Bereitstellung des E/A-Systems, auf Englisch).

Empfehlungen Verwenden Sie für den Speicher des virtuellen Gastcomputers Pass-Through-

Datenträger oder VHDs fester Größe. Diese sind unter Leistungsaspekten die besten

40



http://support.microsoft.com/?id=956893

Optionen, und sie bieten die besten Ergebnisse für SQL Server-Arbeitsauslastungen.

Dynamische VHDs werden aus Leistungsgründen nicht empfohlen.

Verwenden Sie keine emulierten Geräte. Stellen Sie stattdessen sicher, dass

Integrationskomponenten für Hyper-V installiert wurden und dass für E/A,

Netzwerk usw. synthetische Geräte verwendet werden. Synthetische Geräte

bieten die beste Leistung mit geringstem CPU-Verarbeitungsaufwand.

Die Möglichkeit einer Verwendung einiger dieser Verfahren hängt von den

Hardwarefunktionen ab.

Informieren Sie sich über Arbeitsauslastungen mit intensiver Nutzung von

Netzwerkressourcen in den Richtlinien für die Leistungsoptimierung von Windows

Server 2008 in den Abschnitten zu Virtualisierung und Netzwerk über Best Practices

zum Optimieren des Netzwerks für die spezifische Konfiguration. Testen Sie die

Leistung mit der von Ihnen verwendeten Arbeitsauslastung, da die Merkmale von

Arbeitsauslastungen erheblich variieren können.

Weitere Informationen

Windows Server Hyper-V (auf Englisch) Hyper-V Deployment and Planning Guide (Bereitstellungs- und Planungshandbuch

für Hyper-V, auf Englisch) Microsoft Assessment and Planning Toolkit 3.1 for Hyper-V (auf Englisch) Erste Schritte mit Hyper-V Performance Tuning Guidelines for Windows Server 2008 (Richtlinien für die

Leistungsoptimierung von Windows Server 2008, Abschnitt zur Virtualisierung, auf Englisch)

Hyper-V Performance FAQ (auf Englisch) Hyper-V Monitoring (Hyper-V-Überwachung, Windows-Team – alle Themen des

Blogs zur Leistung, auf Englisch) Supportrichtlinie für Microsoft SQL Server-Produkte, die in einer Umgebung mit

Hardware-Virtualisierung ausgeführt werden (maschinell übersetzt) Predeployment I/O Best Practices for SQL Server (Best Practices für SQL Server vor

der Bereitstellung des E/A-Systems, auf Englisch) Microsoft System Center Virtual Machine Manager

41

http://www.microsoft.com/germany/systemcenter/scvmm/default.mspx







http://blogs.msdn.com/tvoellm/archive/2008/06/06/hyper-v-performance-faq.aspx





http://technet.microsoft.com/de-de/library/bb977556.aspx

http://www.microsoft.com/downloadS/thankyou.aspx?familyId=5da4058e-72cc-4b8d-bbb1-5e16a136ef42&displayLang=en

http://www.microsoft.com/downloadS/thankyou.aspx?familyId=5da4058e-72cc-4b8d-bbb1-5e16a136ef42&displayLang=en

http://www.microsoft.com/downloadS/details.aspx?familyid=0FE4E411-8C88-48C2-8903-3FD9CBB10D05&displaylang=en

Anhang 1: Architektur von Hyper-VHyper-V ist eine hypervisorbasierte Virtualisierungstechnologie für Windows Server 2008.

Der Hypervisor ist die prozessorspezifische Virtualisierungsplattform, die die gemeinsame

Nutzung einer einzelnen Hardwareplattform durch mehrere isolierte Betriebssysteme ermöglicht.

Hyper-V unterstützt Isolierung in Form einer Partitionierung. Eine Partition ist eine vom

Hypervisor unterstützte logische Isolationseinheit, in der Betriebssysteme ausgeführt

werden. Der Microsoft-Hypervisor muss über mindestens eine übergeordnete Partition

bzw. Stammpartition verfügen, in der eine 64-Bit-Edition von Windows Server 2008

ausgeführt wird. Der Virtualisierungsstapel wird in der übergeordneten Partition ausgeführt

und verfügt über direkten Zugriff auf die Hardwaregeräte. Die Stammpartition erstellt dann

die untergeordneten Partitionen, die die Gastbetriebssysteme hosten. Die untergeordneten

Partitionen werden von der Stammpartition mit der Hypercall-API (Application Programming

Interface, Anwendungsprogrammierschnittstelle) erstellt.

Partitionen haben keinen Zugriff auf den physischen Prozessor, und sie behandeln keine

Prozessorinterrupts. Stattdessen verfügen sie über eine virtuelle Sicht des Prozessors,

und sie werden in einem virtuellen Arbeitsspeicheradressbereich ausgeführt, der für jede

Gastpartition privat ist. Der Hypervisor behandelt die Interrupts des Prozessors und leitet

sie an die entsprechende Partition um. Hyper-V kann auch die Hardwarebeschleunigung

verwenden, um die Adressübersetzung zwischen den Adressbereichen verschiedener

virtueller Gastcomputer zu beschleunigen. Dies erfolgt mithilfe einer IOMMU (Input

Output Memory Management Unit, E/A-Speicherverwaltungseinheit), die unabhängig

von der Speicherverwaltungshardware arbeitet, die von der CPU verwendet wird.

Mithilfe einer IOMMU werden die physischen Speicheradressen den von den

untergeordneten Partitionen verwendeten Adressen neu zugeordnet.

Untergeordnete Partitionen haben ebenfalls keinen direkten Zugriff auf andere

Hardwareressourcen, und diese werden für sie in einer virtuellen Sicht als virtuelle

Geräte (VDevs) dargestellt. Anforderungen an die virtuellen Geräte werden über den

VMBus oder den Hypervisor an die Geräte in der übergeordneten Partition umgeleitet,

43

die die Anforderungen behandelt. Der VMBus ist ein logischer Kommunikationskanal

zwischen Partitionen. Die übergeordnete Partition hostet VSPs (Virtualization Service

Providers, Virtualisierungsdienstanbieter), die über den VMBus kommunizieren, um

Gerätezugriffsanforderungen von untergeordneten Partitionen zu behandeln. Untergeordnete

Partitionen hosten VSCs (Virtualization Service Consumer, Virtualisierungsdienstclients),

die Geräteanforderungen über den VMBus an VSPs in der übergeordneten Partition umleiten.

Der gesamte Vorgang ist für das Gastbetriebssystem transparent.

Virtuelle Geräte können außerdem ein Windows Server-Virtualisierungsfeature mit dem

Namen „Optimierte E/A“ („Enlightened“ E/A) für Speicher, Netzwerk, Grafiken und

Eingabesubsysteme nutzen. „Optimierte E/A“ ist eine spezielle virtualisierungsfähige

Implementierung allgemeiner Kommunikationsprotokolle (z. B. SCSI), die den VMBus

unter Umgehung von Geräteemulationsebenen direkt nutzen. Dies erhöht die Effizienz der

Kommunikation, erfordert jedoch einen optimierten Gast, der Hypervisor- und VMBus-fähig

ist. Optimierte Hyper-V-E/A und ein Hypervisor-fähiger Kernel werden mit der Installation

von Hyper-V-Integrationsdiensten bereitgestellt. Integrationskomponenten, die VSC

(Virtual Server Client)-Treiber enthalten, sind auch für andere Clientbetriebssysteme

verfügbar. HyperV erfordert einen Prozessor mit hardwaregestützter Virtualisierung,

die mit Intel VT oder AMD-V-Technologie (AMD Virtualization) bereitgestellt wird.

Die folgende Abbildung bietet eine allgemeine Übersicht über eine Hyper-V-Umgebung

unter Windows Server 2008.

44

Übersicht über die Hyper-V-Architektur

Die in der Abbildung verwendeten Akronyme und Begriffe werden im Folgenden beschrieben:

APIC – Advanced Programmable Interrupt Controller (erweiterter programmierbarer

Interruptcontroller) – Ein Gerät, das es ermöglicht, den Interruptausgaben

Prioritätsebenen zuzuweisen.

Untergeordnete Partition – Partition, die ein Gastbetriebssystem hostet – Alle Zugriffe

einer untergeordneten Partition auf physischen Speicher und Geräte werden über den Bus

des virtuellen Computers (Virtual Machine Bus, VMBus) oder den Hypervisor bereitgestellt.

Hypercall – Schnittstelle für die Kommunikation mit dem Hypervisor – Die

Hypercallschnittstelle bietet Zugriff auf die vom Hypervisor bereitgestellten Optimierungen.

Hypervisor – Eine Softwareschicht zwischen der Hardware und einem oder mehreren

Betriebssystemen. Seine wichtigste Aufgabe ist die Bereitstellung isolierter Ausführungsumgebungen,

die als Partitionen bezeichnet werden. Der Hypervisor steuert und vermittelt den Zugriff auf die

zugrunde liegende Hardware.

IK – Integrationskomponente – Komponente, die untergeordneten Partitionen die Kommunikation

mit anderen Partitionen und dem Hypervisor ermöglicht.

E/A-Stapel – Eingabe-/Ausgabestapel.

MSR – Memory Service Routine (Speicherdienstroutine).

45

Stammpartition– Verwaltet Funktionen auf Computerebene, z. B. Gerätetreiber, Energieverwaltung

und das Hinzufügen/Entfernen von Geräten während des Betriebs. Die Stammpartition (bzw.

übergeordnete Partition) ist die einzige Partition mit direktem Zugriff auf physischen

Arbeitsspeicher und physische Geräte.

VID – Virtualization Infrastructure Driver (Virtualisierungsinfrastrukturtreiber) – Stellt

Partitionsverwaltungsdienste, Verwaltungsdienste für virtuelle Prozessoren und Arbeitsspeicher-

Verwaltungsdienste für Partitionen bereit.

VMBus – Kanalbasierter Kommunikationsmechanismus, der in Systemen mit mehreren aktiven

virtuellen Partitionen für die Kommunikation zwischen Partitionen und die Geräteenumeration

verwendet wird. Der VMBus wird mit Hyper-V-Integrationsdiensten installiert.

VMMS – Virtual Machine Management Service (Verwaltungsdienst für virtuelle Computer) –

Verantwortlich für die Verwaltung des Status aller virtuellen Computer in untergeordneten

Partitionen.

VMWP – Virtual Machine Worker Process (Arbeitsprozess für virtuelle Computer) – Eine

Benutzermoduskomponente des Virtualisierungsstapels. Vom Arbeitsprozess werden

Verwaltungsdienste für virtuelle Computer von der Windows Server 2008-Instanz in der

übergeordneten Partition für die Gastbetriebssysteme in den untergeordneten Partitionen

bereitgestellt. Der Verwaltungsdienst für virtuelle Computer erzeugt für jeden ausgeführten

virtuellen Computer einen eigenen Arbeitsprozess.

VSC – Virtualization Service Client (Virtualisierungsdienstclient) – Eine synthetische Geräteinstanz

in einer untergeordneten Partition. VSCs nutzen Hardwareressourcen, die von VSPs (Virtualization

Service Providers, Virtualisierungsdienstanbietern) in der übergeordneten Partition bereitgestellt

werden. Sie kommunizieren mit den entsprechenden VSPs in der übergeordneten Partition über

den VMBus, um die E/A-Anforderungen für ein Gerät der untergeordneten Partition zu bedienen.

VSP – Virtualization Service Provider (Virtualisierungsdienstanbieter) – Befindet sich in der

Stammpartition und unterstützt über den VMBus (Virtual Machine Bus) synthetische Geräte

für untergeordnete Partitionen.

WinHv – Windows Hypervisor-Schnittstellenbibliothek – WinHv stellt eine Brücke zwischen den

Treibern eines partitionierten Betriebssystems und dem Hypervisor dar, die Treibern den Aufruf

des Hypervisors mit Windows-Standardaufrufkonventionen ermöglicht.

WMI – Der Verwaltungsdienst für virtuelle Computer macht eine Gruppe von WMI-basierten

(Windows Management Instrumentation) APIs zum Verwalten und Steuern von virtuellen

Computern verfügbar.

46

Anhang 2: HardwareanforderungenHyper-V erfordert spezifische Hardware. Sie können Systeme identifizieren, die die x64-

Architektur und Hyper-V unterstützen, indem Sie im Windows Server-Katalog unter „Additional

Qualifications“ auf „Hyper-V“ klicken (siehe http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=111228).

Zum Installieren und Verwenden der Hyper-V-Rolle benötigen Sie folgende Elemente:

x64-basierter Prozessor. Hyper-V ist in 64-Bit-Editionen von Windows Server 2008 verfügbar, d. h.

in den 64-Bit-Editionen von Windows Server 2008 Standard, Windows Server 2008 Enterprise und

Windows Server 2008 Datacenter. Für 32-Bit-Editionen (x86) oder Windows Server 2008 für

Itanium-basierte Systeme ist Hyper-V nicht verfügbar. Die Hyper-V-Verwaltungstools sind jedoch für

32-Bit-Editionen verfügbar.

Hardwareunterstützte Virtualisierung. Diese ist in Prozessoren verfügbar, die eine

Virtualisierungsoption enthalten, insbesondere in Prozessoren mit Intel Virtualization Technology

(Intel VT) oder AMD Virtualization-Technologie (AMD-V).

Durch die Hardware erzwungene Datenausführungsverhinderung (Data Execution Protection, DEP) muss verfügbar und aktiviert sein. Das heißt, Sie müssen das Intel XD-Bit (Execute Disable-

Bit) bzw. AMD NX-Bit (No Execute-Bit) aktivieren.

Tipp

Die Einstellungen für hardwaregestützte Virtualisierung und durch die Hardware erzwungene

Datenausführungsverhinderung sind im BIOS verfügbar. Die Namen der Einstellungen können

jedoch von den oben genannten Namen abweichen. Weitere Informationen zur Unterstützung

von Hyper-V durch ein bestimmtes Prozessormodell erhalten Sie vom Computerhersteller.

Wenn Sie die Einstellungen für hardwareunterstützte Virtualisierung oder durch Hardware

erzwungene Datenausführungsverhinderung ändern, sollten Sie die Stromversorgung des

Computers ausschalten und anschließend wieder einschalten. Durch einen einfachen Neustart

des Computers werden die geänderten Einstellungen möglicherweise nicht übernommen.

ArbeitsspeicherDer maximale verwendbare Arbeitsspeicher richtet sich wie folgt nach dem Betriebssystem:

Für Windows Server 2008 Enterprise und Windows Server 2008 Datacenter kann der physische

Computer mit maximal 2 TB physischem Speicher konfiguriert werden. Virtuelle Computer, auf

47

http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=111228

denen eine dieser Editionen ausgeführt wird, können mit maximal 64 GB Speicher pro virtuellen

Computer konfiguriert werden.

Für Windows Server 2008 Standard kann der physische Computer mit bis zu 32 GB an physischem

Speicher konfiguriert werden. Virtuelle Computer, auf denen eine dieser Editionen ausgeführt wird,

können mit bis zu 31 GB Speicher pro virtuellen Computer konfiguriert werden.

48

ProzessorenHyper-V wird auf physischen Computern mit bis zu 16 logischen Prozessoren mit der Hyper-v

RTM-Version und 64 logischen Prozessoren mit der Hyper-v R2-Version unterstützt. Bei einem

logischen Prozessor kann es sich um einen Kernprozessor oder um einen Prozessor mit

Hyperthreadingtechnologie handeln. Sie können auf einem virtuellen Computer bis zu 4 virtuelle

Prozessoren konfigurieren. Jedoch ist möglicherweise die von einem Gastbetriebssystem

unterstützte Anzahl virtueller Prozessoren geringer. Weitere Informationen finden Sie unter

Grundlegendes zu virtuellen Computern und Gastbetriebssystemen.

Im Folgenden sind einige Beispiele für unterstützte Systeme und die Anzahl der von ihnen

bereitgestellten logischen Prozessoren aufgeführt:

Ein Einzelprozessor/Zweikern-System stellt 2 logische Prozessoren bereit.

Ein Einzelprozessor/Vierkern-System stellt 4 logische Prozessoren bereit.

Ein Doppelprozessor/Zweikern-System stellt 4 logische Prozessoren bereit.

Ein Doppelprozessor/Vierkern-System stellt 8 logische Prozessoren bereit.

Ein Vierfachprozessor/Zweikern-System stellt 8 logische Prozessoren bereit.

Ein Vierfachprozessor/Zweikern-System mit Hyperthreading stellt 16 logische Prozessoren bereit.

Ein Vierfachprozessor/Vierkern-System stellt 16 logische Prozessoren bereit.

NetzwerkHyper-V bietet folgende Netzwerkunterstützung:

Jeder virtuelle Computer kann mit maximal 12 virtuellen Netzwerkkarten konfiguriert werden, 8

davon vom Typ „Netzwerkkarte“ und 4 vom Typ „ältere Netzwerkkarte“. Der Typ „Netzwerkkarte“

ermöglicht eine bessere Leistung und erfordert einen Treiber für virtuelle Computer, der in den

Paketen für die Integrationsdienste enthalten ist.

Jede virtuelle Netzwerkkarte kann mit einer statischen oder dynamischen MAC-Adresse

konfiguriert werden.

Jede virtuelle Netzwerkkarte bietet integrierte Unterstützung für virtuelle lokale Netzwerke (Virtual

Local Area Networks, VLANs), und ihr kann ein eindeutiger VLAN-Kanal zugewiesen werden.

Sie können eine beliebige Anzahl von virtuellen Netzwerken mit einer unbegrenzten Anzahl von

virtuellen Computern pro virtuelles Netzwerk verwenden. Weitere Informationen über virtuelle

Netzwerke finden Sie unter Konfigurieren virtueller Netzwerke.

49

http://technet.microsoft.com/en-us/library/cc816585(WS.10).aspx

http://support.microsoft.com/kb/954958

Hinweis

Ein virtuelles Netzwerkwerk kann nicht mit einer Drahtlosnetzwerkkarte verbunden werden.

Daher können für virtuelle Computer keine Drahtlosnetzwerkfunktionen bereitgestellt werden.

50

SpeicherHyper-V unterstützt eine Vielzahl von Speicheroptionen. Sie können auf einem Server mit

Hyper-V die folgenden Typen von physischem Speicher verwenden:

Direkt angeschlossener Speicher: Sie können SATA (Serial Advanced Technology Attachment),

eSATA (external Serial Advanced Technology Attachment), PATA (Parallel Advanced Technology

Attachment), SAS (Serial Attached SCSI), SCSI, USB und Firewire verwenden.

SANs (Storage Area Networks): Sie können die Technologien iSCSI (Internet SCSI), Fibre Channel

und SAS verwenden.

NAS (Network Attached Storage).

Virtuelle Computer können für die Verwendung folgender Typen von virtuellem Speicher

konfiguriert werden:

Virtuelle Festplatten mit bis zu 2040 GB. Sie können virtuelle Festplatten mit fester Größe,

dynamisch erweiterbare virtuelle Festplatten und differenzierende Datenträger verwenden.

Virtuelle IDE-Geräte. Jeder virtuelle Computer unterstützt bis zu 4 IDE-Geräte. Der Startdatenträger

muss an eines der IDE-Geräte angeschlossen sein. Beim Startdatenträger kann es sich um eine

virtuelle Festplatte oder um einen physischen Datenträger handeln.

Virtuelle SCSI-Geräte. Jeder virtuelle Computer unterstützt bis zu 4 virtuelle SCSI-Controller,

von denen jeder bis zu 64 Datenträger unterstützt. Somit kann jeder virtuelle Computer mit

256 virtuellen SCSI-Datenträgern konfiguriert werden.

Physische Datenträger. Für physische Datenträger, die direkt an einen virtuellen Computer

angeschlossen sind (auch als Pass-Through-Datenträger bezeichnet), richtet sich die

Größenbeschränkung lediglich nach der vom Gastbetriebssystem unterstützten Größe.

Speicherkapazität virtueller Computer. Mit virtuellen Festplatten werden auf jedem virtuellen

Computer bis zu 512 TB an Speicher unterstützt. Mit physischen Datenträgern ist diese Zahl,

abhängig von der Unterstützung durch das Gastbetriebssystem, noch höher.

Snapshots virtueller Computer. Hyper-V unterstützt bis zu 50 Snapshots pro virtuellen Computer.

Hinweis

Zwar muss das Gastbetriebssystem auf einem virtuellen Computer mithilfe eines virtuellen IDE-

Geräts als Startdatenträger gestartet werden, jedoch stehen Ihnen viele Optionen bei der Auswahl

des physischen Geräts zur Verfügung, das den Speicher für das virtuelle IDE-Gerät bereitstellt.

51

Beispielsweise können Sie jeden der in der vorangehenden Liste angegebenen Typen von

physischem Speicher verwenden.

52

Anhang 3: Hardwarekonfiguration

Testkonfiguration für SQL Server in Hyper-V

Server

Dell R900

Prozessor Intel Quad-Core-Prozessor mit 4 Sockets, 2,40 GHz, 1066-MHz-Bus

Cache 6-MB-L2-CacheArbeitsspeicher 64 GB physischer ArbeitsspeicherHBA 2 x 4 GB/s Dual-Port Emulex Betriebssystem Windows Server 2008 SP1Netzwerk 2 x Broadcom BCM5708C NetXtreme II GigE

Speicher

HDS

AMS1000

Daten 8 x 8 Spindeln (4+4) (RAID 1+0)Protokoll 4 x 4 Spindeln (2+2) (RAID 1+0)Sicherung 6 Spindeln (5+1) (RAID 5)Betriebssystem 4 x Datenträger (1+1) (RAID 1+0)

53

running sql server 2008 in hyper-v...

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