Living a SharePoint life

Friday, March 22, 2013

Ermitteln der IO Leistungsfähigkeit eines Windows Servers


Für den Betrieb einer SharePoint Farm ist ein funktionierender Microsoft SQL Server unabdingbar. Ohne geht es nicht. Deshalb bin ich der Meinung, dass es für uns Administratoren wichtig ist sich mit den Grundlagen des SQL Server vertraut zu machen. Wer einen DBA im Haus hat, der ihm die Arbeit abnimmt, ist an dieser Stelle fein raus ;) Der folgende Beitrag richtet sich daher vor allem an SharePoint Administratoren, die keinen SQL Speziallisten zur Hand haben.

Über die Installation und Konfiguration des Servers gibt es ausreichende Informationen. Sei es auf den TechNet Seiten, in Blogs, Zeitschriften oder Bücher. Eine Situation die ich aber häufiger einmal antreffe ist, dass das Thema Performance der SharePoint Farm viel zu spät oder gar nicht betrachtet wird. Da bei einer SharePoint Farm die Leistungsfähigkeit des SQL Clusters, im besonderen die der Festplatten, maßgeblich die Leistungsfähigkeit der SharePoint Farm beeinflusst, lohn es sich in jedem Fall hier zu Überprüfen ob alles so ist wie es sein soll.

Natürlich gibt es bei einer SharePoint Farm noch eine ganze Reihe weiterer Stellschrauben um die Performance zu verbessern. Ziel in diesem Beitrag soll es aber sein, die IO Leistung der Festplatten im SQL Server zu ermitteln. Dazu muss auf den Servern ein Last-Test durchführen und die durchschnittlichen Lese- und Schreibegeschwindigkeit, die IOPS Leistung und Latenz erfasst werden.

Überwachung der Leistungswerte


Warum ist es aber für den späteren Betrieb wichtig diese Werte im Vorfeld zu erfassen und zu dokumentieren? Bei der Überwachung eines Servers kann die Überwachung in zwei Kategorien unterteilt werden:
  • Reaktiv
  • Progressiv
Bei der reaktiven Überwachung wird auf die Änderung eines Indikators reagiert und z.B. eine Benachrichtigung versendet. Icinga ist so eine Lösung. Dabei werden in festgelegten Intervallen ein oder mehrere Dienste überwacht. Wenn sich dieser dann außerhalb der vordefinierten Parameter bewegt, wird Alarm ausgelöst.

Auf der anderen Seite haben wir die progressive Überwachung. Progressiv bedeutet in diesem Fall nicht, dass die Werte in der Überwachung immer weiter steigen, sondern der Begriff bezieht sich auf den zeitlichen Verlauf der Überwachung, also der fortlaufenden Überwachung. Dabei werden verschiedene Leistungswerte eines Servers langfristig protokolliert. Dies wird gemacht um langfristige Trends des Servers erfassen zu können. Die Windows Leistung Sammelungssätze sind ein sehr gutes Beispiel hierfür. Erst durch die Langzeiterfassung können wir erkennen potenzielle Probleme erkennen, dass z.B. die Netzwerkschnittstelle über Monate hinweg immer mehr und mehr Daten transportieren muss und bald die Kapazitätsgrenze erreicht ist.

Nun ist die Leistungsgrenze einer Netzwerkkarte verhältnismäßig  einfach zu ermitteln, da sich diese errechnen lässt. Eine 1Gbit/s Karte wird im Schnitt nicht mehr als 100MB/s transportieren können. Wie sieht es aber bei den Laufwerken aus. Auch hier könnten wir anhand der Datenblätter des Herstellers des SAN bzw. der Platten ungefähr ausrechnen was unser System leisten kann. Bei einem Festplattenspeicher spielen aber noch viel mehr Faktoren eine Rolle, welche sich auf die Leistungsfähigkeit auswirken können. Es ist daher einfacher das System aufzubauen und dann die Gesamtleistung, im Rahmen eines Lasttests, zu erfassen. Diese Leistungsgrenze wird im Englischen auch als “Baseline” bezeichnet. Mit Hilfe der Baseline können wir also in Zukunft, bei der progressiven Überwachung der Server, feststellen ob unser System an seine Leistungsgrenze kommt.

Festlegen der Indikatoren


Um die Baseline erfassen zu können, müssen wir überhaupt erst einmal festlegen, welche Leistungswerte in Zukunft aussagekräftige Informationen über die Leistung unseres Servers bereitstellen. Die Werte ermitteln wir mit Hilfe des Windows Leistungsindikatoren. Wer noch nicht mit den Leistungsindikatoren gearbeitet hat, dem empfehle ich die Artikel zur Einrichtung im TechNet vorher durchzuarbeiten.

Erste Schritte mit der Leistungsüberwachung (http://technet.microsoft.com/de-de/library/dd744567(v=ws.10).aspx)

IOPS



Die Abkürzung IOPS steht für den englischen Begriff “Input/Output Operations” per Second. Diese Angabe beschreibt die Fähigkeit des Datenbusses Kommunikationsbefehle zwischen dem Betriebssystem und dem Speichermedium zu transportieren. Die Angabe für sich alleine ist noch nicht sehr aussagekräftig, denn es gibt viele verschiedene Faktoren die berücksichtigt werden müssen. Ein wesentlicher Faktor ist die Größe der übermittelten Datenblöcke, welche bei einer I/O Operation transportiert wird. Um z.B. 100 MB in 16 kB Blöcken zu übertragen, muss das System doppelt so viele IOPS ausführen als wenn 32 kB Blöcke verwendet werden.


Indikator Beschreibung
Durchschnittl. Warteschlangenlängenlänge des Datenträgers-Lesend Die durchschnittliche Anzahl der Leseanforderungen, die für den gewählten Datenträger während des Abtastintervalls in der Warteschlange aufgenommen wurden.
Durchschnittl. Warteschlangenlängenlänge des Datenträgers-Schreibend Die durchschnittliche Anzahl der Schreibanforderungen, die für den gewählten Datenträger während des Abtastintervalls in der Warteschlange aufgenommen wurden.
Lesevorgänge/s Die Rate von Lesevorgängen auf dem Datenträger.
Schreibvorgänge/s Die Rate von Schreibvorgängen auf dem Datenträger.

Transportleistung


Mit der Transportleistung wird die Fähigkeit beschrieben eine Anzahl an Daten in einem Zeitraum zu transportieren. Diese Werte werden für gewöhnlich mit Bytes oder Megabyte  pro Sekunde angegeben.


Indikator Beschreibung
Bytes gelesen/s Die Rate, mit der Bytes während Lesevorgängen vom Datenträger übertragen werden.
Bytes geschrieben/s Die Rate, mit der Bytes während Schreibvorgängen auf den Datenträger übertragen werden.
Mittlere Bytes/Lesevorgang Die durchschnittliche Anzahl der Bytes, die während Lesevorgängen vom Datenträger übertragen wurden.
Mittlere Bytes/Schreibvorgang Die durchschnittliche Anzahl der Bytes, die während Schreibvorgängen auf den Datenträger übertragen wurden.
Mittlere Sec./Lesevorgang Die durchschnittliche Zeitdauer in Sekunden für das Lesen von Daten auf dem Datenträger.
Mittlere Sec./Schreibvorgang Die durchschnittliche Zeitdauer in Sekunden für das Schreiben von Daten auf den Datenträger.
Teil-E/A/s Gibt die Teilungsrate der E/As auf dem Datenträger an. Ein E/A kann geteilt werden, wenn Daten angefordert werden, die zu groß für einen einzelnen E/A sind oder wenn der Datenträger fragmentiert ist.

 

Andere relevante Messwerte



Zusätzlich zu den Indikatoren die sich mit dem Speicher System beschäftigen, ist es ratsam  auch die Indikatoren der CPU und ggf. der Netzwerkkarte zu Protokollieren. Bei der CPU interessieren uns vor allem die Prozessorzeit (%), die Menge der Interrupts/s und DPC in Warteschlange/s je Core. Bei intensiver Last der Speichermedien sollte die Prozessorzeit nicht sonderlich ansteigen. Dies könnte zum Beispiel beim Einsatz von iSCSI passieren, wenn der HBA kein TCP Off-Load unterstützt. Dann nämlich muss die CPU den zusätzlichen TCP/IP Overhead bearbeiten. Wenn iSCSI verwendet wird kann man die Netzwerkkarte, die mit dem Target verbunden ist, mit in die Überwachung aufnehmen.

SQLIO


Nachdem jetzt festgelegt wurde welche Werte wir ermitteln wollen, müssen wir uns noch Gedanken machen wie wir Last auf das System bringen. Microsoft bietet uns hierfür ein eigenes Tool an, welches auf den Downloadseiten kostenfrei heruntergeladen werden kann.


Nachdem man SQLIO installiert hat, befindet sich im Programme-Verzeichnis ein neuer Ordner mit den Dateien. Da SQLIO von der Befehlszeile aus gestartet wird, öffnet man am besten eine neue Eingabeaufforderung und navigiert in das entsprechende Verzeichnis.

Parameter

Damit SQLIO funktionieren kann, müssen noch einige Parameter konfiguriert bzw. bei Start mitgegeben werden. Alle notwendigen Informationen, damit man brauchbare Ergebnisse erzielen kann, sind in der Datei readme.txt nachzulesen.

Da SQLIO immer nur ein Test zurzeit durchführen kann, muss man wenn unterschiedliche Parameter getestet werden sollen, den Vorgang mit einer Batchdatei automatisieren. Hierfür legt man am besten im Verzeichnis von SQLIO eine neue .bat Datei an und öffnet diese zum Bearbeiten. In jeder Zeile schreibt man dann die Parameter mit der man sein Test ausführen möchte. Beim Schreiben des Logs sollte man darauf achten, dass diese unterschiedliche Namen erhalten. SQLIO überschreibt die vorhandene Logdatei anstatt sie anzuhängen.

Beim festlegen der Größe der Testdatei, sollte man außerdem darauf achten, dass diese größer ist als der im SAN eingesetzte Cache. Grade beim sequenziellen Lesen der Data können sonst die Ergebnisse verfälscht werden.

...und Los

 Sobald die Windows Leistungsindikatoren konfiguriert sind und die Berichte aufgezeichnet werden, kann der SQLIO Batch gestartet werden. Das Ergebnis der Protokollierung kann zu kontrollzwecken ggf. ein zweites Mal gestartet werden. In jedem Fall sollte man die Leistungsdaten aufheben und in der Dokumentation des Servers protokollieren.

Fazit

Bevor eine neue SharePoint Farm in Betrieb genommen wird, sollte die Ermittlung der gesamten Leistungsfähigkeit des Datenspeichersystems erfolgen. Bei der Problemverfolgung, können diese Informationen dem Administrator helfen, zu verstehen wo ggf. ein Engpass vorliegt. Die Ermittlung der Leistungsfähigkeit kann mittels SQLIO, einem Tool von Microsoft, kostenfrei erfolgen.

Zusätzlich bietet der Einsatz von SQLIO die Möglichkeit, beim Server ein Burn-In Test durchzuführen. Dies sollte erfolgen, bevor Produktionsdaten eingespielt werden. Somit wird das Risiko gesenkt, fehlerhafte Festplatten zu verwenden.




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