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Begrenzen Hypervisoren die vertikale Skalierbarkeit?
Mit vertikaler Skalierung warden einer virtuellen Maschine zusätzliche Ressourcen zugewiesen. Je nach Hypervisor bestehen dafür Grenzen, die kaum erreicht werden.
Vertikale Skalierbarkeit ermöglicht das Hinzufügen weiterer Ressourcen zu einer virtuellen Maschine (VM). Verschiedene Hypervisoren weisen jedoch unterschiedliche Begrenzungen dahingehend auf, wie viele Ressourcen auf diese Weise zugeordnet werden können.
Vertikale Skalierbarkeit ist auch bekannt als Aufwärtsskalieren oder Hochskalieren, im Englischen auch als Upscaling. Sie bezeichnet das Zuweisen zusätzlicher Ressourcen zu einer VM, um diese VM zu erweitern. Dies stellt die virtuelle Variante des Hinzufügens neuer Prozessorsockel und Speichermodule in bestehende physische Server dar. Das Erzeugen vertikaler Skalierbarkeit ist grundeinfach: Die Benutzeroberflächen der Hypervisoren oder deren Kommandozeilensteuerung bieten entsprechende Möglichkeiten an. Aber: Dem Ganzen sind Grenzen gesetzt. Denn Hypervisoren weisen individuelle Obergrenzen für Ressourcen auf, die einer VM zugewiesen werden können.
Nehmen Sie etwa die diesbezüglichen Einschränkungen des beliebten Hypervisors VMware ESXi 6.7: Jede VM kann bis zu 128 virtuelle CPUs, 6,1 TB Hauptspeicher, Laufwerksdateien bis zu einer Größe von 62 TB und bis zu 10 virtuelle Netzwerkadapter (Network Interface Controllers, NIC) aufweisen.
Neuere Versionen von VMware vSphere haben erhebliche Steigerungen in der Speicherunterstützung mit sich gebracht. vSphere unterstützt noch immer bis zu vier virtuelle SCSI-Adapter, doch jede VM kann bis zu 64 virtuelle SCSI-Ziele pro Adapter verwalten. Damit ergibt sich eine Obergrenze von insgesamt 256 virtuellen SCSI-Zielgeräten.
Die neuen Versionen von vSphere verfügen zusätzlich über Unterstützung für virtuelle nicht-volative Speicher (Virtual Non-Volatile Memory Express, NVMe). Damit werden bis zu vier NVMe-Adapter und bis zu 15 virtuelle NVMe-Ziele pro Adapter möglich. Damit kommt man in Summe auf 60 NVMe-Ziele.
Bei diesen Begrenzungen handelt es sich jeweils um absolute vertikale Limitierungen des jeweiligen Hypervisors. Je nach eingesetztem Hypervisor sind diese Begrenzungen unterschiedlich ausgelegt. Die vertikale Skalierbarkeit einer VM zweiter Generation unter Microsoft Hyper-V auf Windows Server 2016 liegt zum Beispiel anders. Jede VM kann dort bis zu 240 virtuelle CPUs, 12 TB Hauptspeicher und VM-Laufwerksdateien von bis zu 64 TB verwalten. Hinzu kommen bis zu 12 Netzwerkadapter, unterstützt werden dabei sowohl Legacy- als auch für Hyper-V spezifische Netzwerkadapter. Hyper-V VMs können außerdem mit bis zu vier virtuellen SCSI-Controllern mit bis zu 256 virtuellen SCSI-Laufwerken umgehen.
Aus praktischer Sicht allerdings wird man kaum jemals eine VM auch nur in die Nähe ihrer Grenzen bringen. Die meisten Enterprise Workloads bedürfen solch extensiver Ressourcen gar nicht, oder könnten sie auch schlicht gar nicht praktisch umsetzen.
Selbst wenn Workloads eine auch nur annähernd extensive Ressourcennutzung verlangen, ist es meist besser, horizontal statt vertikal zu skalieren. Die horizontale Skalierung verteilt eine Workload zur Befriedigung hoher Anforderungen auf mehrere VMs, bevorzugt auf unterschiedlichen physischen Servern. Diese Strategie verbessert auch Verfügbarkeit und Elastizität der Workloads, denn anders als bei einer riesigen, vertikal skalierten VM entfällt das Risiko eines Single Point of Failure.
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