Grundlagen zu VDI-Storage: persistente versus nicht-persistente Desktops

Storage für persistente und nicht-persistente Desktops

Virtuelle Desktop lassen sich in zwei Modi bereitstellen: persistent und nicht-persistent.

Persistente Desktops haben je ein separates Festplatten-Abbild. Sollte der Anwender etwas ändern, werden diese Anpassungen gespeichert und sind beim nächsten Anmelden wieder vorhanden. Die Personalisierung des Desktops ist möglich. Nicht-persistente Desktops bieten diese persönlichen Konfigurationen nicht. Nachdem sich der Anwender abgemeldet hat, werden die Anpassungen auf das Standard-Image zurückgesetzt.

Persistente Desktops erfordern im Gegensatz zu nicht-persistenten Desktops einen besseren Datenschutz und höhere Verfügbarkeit.

Virtuelle Desktops fassen Workloads zusammen

Bei physikalischen Desktops betreffen Storage-Probleme lediglich den einzelnen Anwender. Dabei macht es keinen Unterschied, ob die Schwierigkeiten mit der Performance- oder einem Ausfall zusammenhängen.

Konsolidieren Sie die Desktops allerdings mithilfe von VDI, teilen sich Anwender dieselbe physikalische Infrastruktur in einer mandantenfähigen Konfiguration. Somit sind Probleme bei der Leistung oder Ausfälle schwerwiegender.

Aus diesem Grund müssen Sie VDI wie jede andere Enterprise-Anwendung behandeln und das Storage entsprechend gestalten. Sie müssen sich also Gedanken über Performance, Kapazität und Verfügbarkeit machen.

Die Leistung virtueller Desktops

Um die Leistungsanforderungen der Festplatten für VDI sicherzustellen, sollten Sie am besten Desktop-Performance-Tools einsetzen. Sie messen damit die effektiven IOPS, die über einen bestimmten Zeitraum benötigt werden.

In der Regel benötigt ein einzelner Desktop mit Windows 7, in Abhängigkeit von den genutzen Anwendungen, durchschnittlich 20 IOPS. Dieser Wert erreicht zu bestimmten Tageszeiten eine Spitzenlast. Melden sich Anwender zum Beispiel an, ist die meiste I/O-Aktivität beim Lesen zu finden, beim Abmelden wiederum beim Schreib-I/O. Man nennt diesen Umstand auch VDI Boot Storm.

Das I/O bei virtuellen Desktops kann schreiblastig sein, was untypisch bei Enterprise-Anwendungen ist, aber mögliche Probleme beim Design von VDI-Storage-Lösungen verursachen kann. Der Desktop-I/O lässt sich etwa durch Deaktivierung der Desktop-Suche optimieren. Das gilt auch für Festplatten-Verschlüsselung und Virus-Scanner-Funktionen.

Außerdem sollten Sie bedenken, dass die Konsolidierung von Desktops in eine VDI ein zufälliges Workload-Profil kreiert. Es ist unmöglich, den I/O-Bedarf eines einzelnen Desktop-Anwenders vorauszusagen. Dieser zufällige I/O ist bei Festplatten-basierten Storage eine größere Herausforderung. Das gilt vor allem für Lese-I/O, da diese Inhalte eher von einer physikalischen Festplatte und nicht aus dem Cache kommen.

Storage-Kapazitäten für virtuelle Desktops

Ein Anwender-Desktop kann zehn, 20 oder mehr Gigabyte Speicherplatz benötigen. Das hängt von den eingesetzten Anwendungen ab. Große VDI-Umgebungen benötigen schnell mehrere Terabyte Storage, was kostenintensiv ist.

Glücklicherweise eignen sich VDI-Daten gut für Datenreduzierung-Lösungen, wie zum Beispiel Thin Provisioning und Daten-Deduplizierung. Die Deduplizierungs-Raten können bis zu 90 Prozent betragen, da die meisten Daten eine Kopie des Betriebssystem-Masters sind.

Verfügbarkeit virtueller Desktops

Sobald Funktionen in eine zentrale Lösung konsolidiert werden, ist die Verfügbarkeit ein wichtiger Punkt. Bei VDI hängt das Niveau der notwendigen Verfügbarkeit vom Implementierungs-Typ ab.

Nicht-persistente Desktop sind lediglich vom Master-Image abhängig, da der Desktop bei jeder Anmeldung neu startet. Sollte ein Server ausfallen, verbindet sich der VDI-Anwender mit einem anderen Server in der VDI-Farm. Auch wenn das ein Ärgernis ist, bedeutet es keinen Datenverlust.

Persistente Desktops müssen sorgfältiger behandelt werden, da sie Anwender-Konfigurationen beinhalten. In diesem Fall müssen Sie die Daten schützen und möglicherweise per Remote-Zugriff replizieren, damit Sie ein hohes Verfügbarkeits-Niveau aufrecht erhalten.

Arten der Bereitstellung

Welches ist der richtige Storage für VDI-Umgebungen? Es gibt eine Reihe von Konfigurationen und jede wirft eigene Fragen auf.

Die hier vorgestellten Bereitstellungsmodelle beziehen sich lediglich auf das Storage, das für die Anwender-Desktops benötigt wird. Wir gehen davon aus, dass gemeinsam genutzte Team-Ordner und Home-Verzeichnisse auf separaten Storage-Plattformen liegen und getrennt verwaltet werden, wie zum Beispiel auf einem dedizierten NAS.

Direct-attached Storage (DAS) für VDI-Server ist eventuell günstiger als eine gemeinsam genutzte Storage-Lösung. Allerdings bieten direkt angeschlossene Festplatten keine Absicherung, wenn es zum Ausfall kommt. Bei einer Shared-Storage-Lösung ist das der Fall.

Beim Einsatz persistenter Desktops ist gemeinsam genutztes Storage die bessere Wahl. Es bietet Schutz für Anwenderdaten, sollte ein Server ausfallen. Die darauf befindlichen Daten und Desktops lassen sich über einen anderen Server ansteuern.

Beim Einsatz nicht-persistenter Desktops können Sie DAS nutzen. Allerdings ist die Grenze dieser Lösung wahrscheinlich bei der IOPS-Dichte zu suchen, wenn Sie keine große Anzahl von schnellen Festplatten verwenden. Flash-Storage eignet sich speziell für I/O-Umgebungen mit hohen Zufalls-Zugriffen, da es in diesem Fall keine mechanische Latenz gibt.

Die meisten Storage-Anbieter haben Referenz-Architekturen für den VDI-Einsatz. All-Flash-Arrays gibt es bei den meisten Storage-Herstellern und Sie können Flash direkt im Server implementieren. Entweder verwenden Sie hier Flash-Laufwerke oder eine PCIe-Lösung. Die meisten Flash-Anbieter stellen ebenfalls Referenz-Architekturen für VDI zur Verfügung.

Der Nachteil von Flash ist der Preis. Eine Alternative sind hybride Flash-Syteme. Diese kombinieren Solid-State Drives (SSD) und Festplatten, so dass sie billiger als All-Flash-Lösungen sind.

Es gibt auch Provider, die konvergierte Lösungen anbieten, wie zum Beispiel Nutanix und Pivot3. Diese kombinieren Storage und Hypervisor in einer skalierbaren Architektur. Damit können Sie VDI-Lösungen einsetzen, brauchen aber weder separate virtuelle Server- noch virtuelle Desktop-Hardware.

Array-basierte Lösungen, die nur auf herkömmlichen Festplatten basieren, sind eher ungeeignet für VDI. Sie bieten nicht ausreichend IOPS-Dichte, um den notwendigen Datendurchsatz bewältigen zu können. Das gilt besonders während Boot Storms.

Software für VDI

Als Alternative zu Hardwarelösungen, stehen diverse Softwareoptionen für die Optimierung von VDI-Workloads zur Verfügung.

ILIO von Atlantis Computing unterstützt sowohl persistente als auch nicht-persistente Desktops. Sie können das System auch mit DAS betreiben, da es häufig benutzte Daten im RAM speichert. Somit ist die I/O-Last der Festplatten reduziert. Die Software wird als eine Appliance auf dem VDI-Hypervisor betrieben. Im Falle einer persistenten Umgebung repliziert sie Daten auf ein weiteres VDI-System, das an einem anderen Ort sein kann.

vIO von GreenByte lässt sich ebenfalls als virtuelle Storage-Appliance im Hypervisor einsetzen. Es unterstützt Block- (iSCSI) und NAS-Storage. Auch lokale Flash-Speicher, SSDs und PCIe SSD sind möglich. Greenbytes bietet zudem ein System an, das den selben vIO-Code benutzt. Das kommt Kunden entgegen, die lieber auf eine dedizierte Hardwarelösung setzen.

Virsto wurde 2013 von VMware akquiriert. Es handelt sich hier um ein weiteres Softwareprodukt, das den I/O-Datenstrom optimiert. Die Lösung organisiert zufällige I/O-Schreibzugriffe durch einen Log-strukturierten Datei-Prozess in sequentielle um. Mit sequentiellen Schreibzugriffen können herkömmliche Festplatten wesentlich besser umgehen. Somit eignet sich das System für den Einsatz normaler Festplatten.