Blog de Amazon Web Services (AWS)

Serie de blogs de Arquitectura con Amazon FSx para NetApp ONTAP para Microsoft SQL Server

Por Diego Voltz, Arquitecto Senior de Soluciones en el segmento empresarial en AWS y Pedro Fernandes, arquitecto de soluciones en la nube en NetApp Inc.

Cuando se trata de bases de datos empresariales, la capa de almacenamiento es uno de los componentes más esenciales. Debe soportar de manera confiable los requisitos de misión crítica en cuanto al rendimiento y la alta disponibilidad. Amazon FSx para NetApp ONTAP es un servicio que proporciona almacenamiento multiprotocolo seguro, confiable, de alto rendimiento y clase empresarial.

Esta serie de blogs se centrará principalmente en los componentes básicos del servicio ONTAP de Amazon FSx para NetApp junto con las cargas de trabajo de Microsoft SQL Server. Nuestro objetivo es brindarle una visión clara de la capa de almacenamiento explicando los diferentes aspectos de la configuración del servicio, los objetos necesarios y cómo están interconectados, lo que le permite tomar decisiones arquitectónicas informadas. También exploraremos configuraciones y mejores prácticas utilizando el protocolo iSCSI Block Storage para cargas de trabajo de SQL Server.

Beneficios de Amazon FSx para NetApp ONTAP

FSx para ONTAP ofrece una gama de beneficios diseñados para satisfacer las necesidades de los clientes empresariales que buscan soluciones de almacenamiento de archivos robustas, de alto rendimiento y escalables. Una de las ventajas clave de este servicio es su perfecta integración con los entornos NetApp existentes, lo que permite a las empresas aprovechar sus inversiones y experiencia actuales. FSx para ONTAP ofrece un alto rendimiento con baja latencia, lo que garantiza que las aplicaciones que requieren un acceso rápido y consistente a los datos puedan operar de manera eficiente. Además, proporciona funciones de seguridad integrales, que incluyen cifrado en reposo (at rest) y en tránsito, administración de identidad y acceso, y aislamiento de red, asegurando que los datos estén bien protegidos contra el acceso no autorizado. Además, el servicio admite entornos de nube híbrida, lo que permite a las empresas administrar y migrar datos fácilmente entre la infraestructura local y AWS, mejorando así la flexibilidad operativa y la escalabilidad.

Single-AZ vs Multi-AZ

Dependiendo de su preferencia regional, Amazon FSx para NetApp ONTAP puede tener diferentes especificaciones de rendimiento. El servicio siempre está altamente disponible y se puede implementar en una configuración Single-AZ o Multi-AZ.

El modelo Single-AZ tiene dos nodos aprovisionados dentro de la misma Zona de Disponibilidad, cada uno con una copia completa de los datos. Es una implementación activa/en espera, que puede conmutar automáticamente y sin problemas al nodo en espera y servir datos continuamente. El SLA es del 99.9%.

El modelo Multi-AZ utiliza dos Zonas de Disponibilidad, con datos reflejados sincrónicamente entre los nodos. Es una configuración activa/en espera que brinda protección adicional en caso de una interrupción de la Zona de Disponibilidad. El SLA para Multi-AZ es del 99.99%.

Especificaciones de rendimiento

El servicio ONTAP de Amazon FSx para NetApp tiene diferentes especificaciones en términos de caché en memoria y NVMe, que están determinadas por la capacidad de rendimiento. La opción Multi-AZ siempre incluye caché NVMe, a diferencia de la opción Single-AZ, donde solo está presente si el rendimiento supera los 2,048 MBps.

La caché NVMe es una característica de diseño funcional que ayuda a reducir las IOPS generales que necesita la carga de trabajo SQL. Si los datos a los que el cliente está accediendo están en la caché de NVMe, no es necesario leer los datos de la capa de nivel de rendimiento (SSD). Esta función ayuda a proporcionar tiempos de respuesta rápidos y manejar más solicitudes de lectura.

Tipos de implementación

El servicio ONTAP de Amazon FSx para NetApp tiene dos tipos de implementación:

La implementación scale-up, se puede configurar en un entorno Single-AZ o Multi-AZ usando una configuración activa/en espera. Los dos nodos forman un par de Alta Disponibilidad (HA) y un clúster, donde el nivel de rendimiento puede alcanzar hasta 192 TiB y 160,000 IOPS. Escalan según el rendimiento, que va de 128 MBps a 4,096 MBps de trasnferencia por la red.

La opción de implementación scale-out solo está disponible para implementaciones Single-AZ. Esta arquitectura puede alcanzar 1 PIB en el nivel de rendimiento con 2.4 millones de IOPS y hasta 72 Gbps de transferencia usando la red. La opción de escalado horizontal puede admitir hasta 12 pares de HA (24 nodos) en un solo clúster.

En esta serie de blogs, centraremos nuestra atención en el tipo de implementación scale-up junto con Microsoft SQL Server.

Conceptos ONTAP

Amazon FSx para NetApp ONTAP es un sistema de archivos que puede entregar el protocolo iSCSI como un protocolo de almacenamiento de bloques por Ethernet, además de un nivel de rendimiento basado en SSD que alojarán datos SQL. Es importante comprender las características del servicio y los conceptos necesarios para arquitectarlo, diseñarlo y configurarlo adecuadamente.

FSx para ONTAP tiene dos niveles: un nivel basado en SSD y un nivel de pool de capacidad. El nivel basado en SSD es de alto rendimiento, donde residirán los datos calientes. Se puede aumentar en cualquier momento y se identifica internamente como un pool de almacenamiento. Ver Figura 1.

Figure 1

Sobre la capa basada en SSD, tenemos el volumen. A diferencia de los volúmenes de Amazon EBS que se pueden adjuntar directamente a una instancia de Amazon EC2, un volumen en FSx para ONTAP es un concepto diferente. Un volumen es un objeto lógico donde residen sus datos y puede alojar uno o más LUNs (Números de Unidad Lógica) para protocolos de almacenamiento de bloques. Un volumen es de aprovisionamiento delgado (thin-provisioned) de forma predeterminada, lo que significa que el tamaño total del volumen puede ser mayor que el almacenamiento real disponible en el sistema de archivos (aggregate).

Si el tamaño del volumen aprovisionado es mayor que el nivel basado en SSD, esto puede llevar a una situación en la que a la carga de trabajo no le quede espacio. En este caso, el administrador debe conocer a fondo la carga de trabajo y tener definido un plan adecuado de monitoreo y gestión del espacio.

Las LUNs (Logical Units) son unidades básicas de almacenamiento. Las instancias EC2 verán el LUN como un disco usando el protocolo iSCSI. Un LUN suele ser más pequeño que un volumen y están aprovisionados de manera total (thick-provisioned) de forma predeterminada, pero también se pueden configurar como de aprovisionamiento delgado (thin-provisioned). Un LUN puede mostrarse u ocultarse usando un proceso llamado LUN masking and mapping, que discutiremos más adelante.

Cuando se trata de la capa de red, es importante tener en cuenta que el servicio en sí tiene diferentes tipos de objetos para diferentes propósitos.

El despliegue escalable comprende dos nodos: los nodos preferido y en espera. Cada nodo posee un ENI (Elastic Network Interface) y juntos forman un par de HA (High Availability), creando un clúster único. Para servir datos, necesitamos un SVM de datos (Máquina Virtual de Almacenamiento). Dentro de esto, siempre habrá un SVM admin y un SVM de datos. Una máquina virtual de almacenamiento es un entorno aislado donde los volúmenes de datos están vinculados.

Al implementar FSx para ONTAP, siempre habrá tres puntos finales o LIFs (logical interfaces) diferentes. El primero está asociado con la gestión, y siempre pasa por el nodo preferido. El servicio también cuenta con otros dos LIFs, cada uno relacionado con los nodos preferido y en espera. Estos se denominan LIFs entre clústeres y se utilizan principalmente para replicar datos en otros Amazon FSx para sistemas ONTAP de NetApp que podrían estar en la misma AZ, otra AZ u otra región usando SnapMirror.

Para asignar datos, necesita tener al menos un SVM (Storage Virtual Machine) de datos y, dependiendo del rendimiento, puede tener hasta 24 SVM. Cada Máquina Virtual de Almacenamiento tendrá tres LIF (logical interfaces), que fluirán a través de los ENI. Uno de los LIFs está asociado con los protocolos de administración, SMB y NFS, y fluirá a través del nodo activo. En caso de conmutación por error, el nodo en espera dará servicio automáticamente a este LIF. Esto es controlado por AWS actualizando la tabla de rutas. Para el protocolo iSCSI, el servicio tiene dos LIFs, uno asociado con el nodo preferido y el segundo con el nodo en espera. La instancia EC2 que consume el servicio maneja el proceso de conmutación por error mediante Multicamino de Entrada/Salida (MPIO) con ALUA (Asymmetric Logical Unit Access), donde se conecta a ambos nodos simultáneamente con rutas directas, llamadas rutas activas/optimizadas y rutas indirectas llamadas rutas activas/no optimizadas. Consulte la Figura 2 para obtener detalles sobre la capa de red.

Figure 2

Tipos de implementación SQL

En este blog, nos centramos en bases de datos autoadministradas utilizando Amazon EC2 y Amazon FSx para NetApp ONTAP. Estos se utilizan principalmente cuando se necesita un control total del motor de base de datos, la configuración y el sistema operativo.

Dos de los modelos de implementación de alta disponibilidad más comunes para SQL Server son:

●Always On Availability Group (AG)

●Always On Failover Cluster Instance (FCI)

La opción Always On Availability Group es ampliamente utilizada porque puede lograr fácilmente una alta disponibilidad en todas las zonas de disponibilidad. El Grupo de Disponibilidad se puede definir como un grupo de bases de datos que serán protegidas, replicadas y configuradas. La granularidad de esta opción está a nivel de base de datos. Para protección, las copias de seguridad se pueden ejecutar en la base de datos secundaria que se replica. La replicación ocurre en la capa SQL, que puede ser sincrónica o asíncrona, y requiere una licencia Microsoft SQL Server Enterprise Edition. En este caso, cada nodo del clúster SQL tiene sus propios discos.

Las instancias de Always On Failover Cluster es una tecnología de clúster que funciona a nivel de Windows Server e implica almacenamiento compartido en los nodos del clúster. Los clientes pueden usar esta tecnología con licencias Microsoft SQL Server Standard Edition o Enterprise Edition. El almacenamiento compartido debe presentarse a los nodos y hay varias opciones disponibles cuando se ejecutan en instancias EC2. Uno de ellos es Amazon FSx para NetApp ONTAP, que puede crear almacenamiento compartido en diferentes zonas de disponibilidad utilizando el protocolo de almacenamiento de bloques iSCSI. Con esta opción Multi-AZ, el servicio logra una alta disponibilidad con replicación sincrónica que ocurre a nivel de almacenamiento de información. Esta tecnología es conocida en implementaciones locales y está disponible en Amazon FSx para NetApp ONTAP. Ver Figura 3.

Figure 3

En esta figura, Amazon FSx para NetApp ONTAP se implementa en una configuración Multi-AZ, donde el nodo preferido se replica sincrónicamente con el nodo en espera. El mismo disco compartido se presenta usando el protocolo iSCSI para cada uno de los nodos del clúster SQL EC2.

Hay configuraciones a realizar a nivel de servicio, como SVM, volúmenes y LUNs. La Figura 4 ilustra una implementación clásica de Microsoft SQL FCI:

Figure 4

¿Por qué FSx para ONTAP en bases de datos MS SQL?

Caché
FSx para ONTAP mejora la velocidad de obtención de datos a través de sus capacidades de almacenamiento en caché al almacenar datos a los que se accede con frecuencia más cerca de los recursos informáticos, lo que reduce significativamente la latencia y mejora el rendimiento de lectura. Esta característica es particularmente beneficiosa para aplicaciones que requieren un acceso rápido y consistente a los datos, asegurando que funcionen de manera eficiente sin los retrasos que pueden ocurrir al acceder a los datos almacenados más lejos.

Instantáneas
Las instantáneas en FSx para ONTAP proporcionan un método eficiente para la protección y recuperación de datos. Estas copias puntuales de los datos permiten a los usuarios volver rápidamente a un estado anterior sin afectar las operaciones en curso. Las instantáneas son eficientes en el espacio, capturando solo los cambios incrementales desde la última instantánea, lo que ayuda a minimizar los costos de almacenamiento. Esta funcionalidad es crucial para mantener la integridad de los datos y garantizar que la información crítica pueda restaurarse rápidamente en caso de pérdida o corrupción de datos.

Clones
Los clones ofrecen una solución poderosa para pruebas y desarrollo rápidos. FSx para ONTAP permite a los usuarios revertir el estado de un volumen a un punto el tiempo casi instantáneamente, sin afectar las operaciones entrantes. Estos clones no consumen inicialmente espacio de almacenamiento adicional, ya que comparten los mismos bloques de datos que el volumen original hasta que se realizan cambios. Esta característica permite a los equipos de desarrollo poner en marcha rápidamente entornos de prueba o crear múltiples instancias de un conjunto de datos sin incurrir en una sobrecarga de almacenamiento de información significativa, lo que acelera los procesos de desarrollo e implementación.

Replicación
La replicación en FSx para ONTAP garantiza la disponibilidad y durabilidad de los datos copiando automáticamente los datos en diferentes regiones o zonas de disponibilidad de AWS. Esta característica es esencial para la recuperación ante desastres y la continuidad del negocio, ya que proporciona una protección sólida contra la pérdida de datos. Al mantener copias de datos críticos en ubicaciones geográficamente dispersas, la replicación garantiza que las aplicaciones puedan continuar funcionando incluso si se produce una falla en una región. Esto mejora la resiliencia general de la infraestructura de TI, soportando operaciones ininterrumpidas y protegiendo contra posibles filtraciones o pérdidas de datos.

En resumen

En esta primera parte fundamental, es crucial comprender la importancia de los diversos servicios de almacenamiento disponibles en AWS. Cada servicio tiene sus capacidades únicas y comprenderlas es clave para construir una arquitectura altamente disponible, eficiente y resistente para la implementación de Microsoft SQL Server. Por ejemplo, Amazon FSx para NetApp ONTAP, como parte de la categoría File System X, ofrece una gama de características de nivel empresarial como deduplicación, compresión, aprovisionamiento delgado, instantáneas y replicación. En la siguiente publicación de la serie de blogs, revelaremos por qué y cómo podemos aprovechar estas características para nuestra carga de trabajo específica, proporcionando una arquitectura de referencia con pautas para diseñar bases de datos Microsoft SQL para el éxito.

Autores

Diego Voltz Diego Voltz Trabaja como Arquitecto Senior de Soluciones en el segmento empresarial en AWS en el sur de Florida. Trabajó durante 15 años como CTO de Startups en el segmento de Web Hosting y Salud, enfocándose en virtualización, Almacenamiento y contenedores, hoy ayuda a los clientes de AWS en su viaje de adopción de la nube y optimización de costos.
Pedro Fernandes es arquitecto de soluciones en la nube en NetApp Inc., con casi 20 años de experiencia en el sector empresarial. Centrado en tecnologías de centros de datos, desde almacenamiento hasta redes, le apasionan las tecnologías que pueden soportar, transformar y resolver desafíos empresariales. En los últimos años, su propósito ha sido los entornos de nube, ayudando a los clientes a crear, diseñar y optimizar cargas de trabajo. Fuera del trabajo, le gusta pasar tiempo con su familia, leer libros y practicar kitesurf.
Revisor e Tradutor

Gaston Llahi es un Partner Success Solution Architect en Amazon Web Services (AWS), rol que desempeña desde hace dos años y medio. Con una trayectoria profesional de 35 años en el campo de la tecnología, Gaston ha dedicado las últimas dos décadas a especializarse en almacenamiento (storage) e infraestructura de TI.
Su vasta experiencia en el sector tecnológico, combinada con su profundo conocimiento en soluciones de almacenamiento e infraestructura, lo posicionan como un valioso asset en el equipo de AWS. En su función actual, Gaston aplica su expertise para ayudar a los partners de AWS a desarrollar soluciones innovadoras y eficientes.
Fuera del ámbito profesional, Gaston es un ávido lector y disfruta viajar con su familia, balanceando así su pasión por la tecnología con sus intereses personales.