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Diseño de CPU en Infraestructuras de VMware vSphere

Scale Up vs Scale Out

En este segundo Post de la serie analizaremos los diferentes conceptos para diseñar los recursos de procesamiento en una infraestructura de vSphere.

Comenzaremos con una comparativa entre un modelo Scale Up y uno Scale Out con sus pros y contras correspondientes. Veremos además otros ítems importantes que ayudarán a tomar las decisiones correctas.

 

Modelo Scale Up vs Scale Out

Lo primero que debemos tener claro en un proceso de diseño que parte de cero es tener claro si trabajaremos en modo Scale Up o Scale Out.

Un modelo Scale Up está compuesto por un número reducido de Hosts físicos con grandes recursos de computación permitiendo de esta forma dar servicio a un número importante de Máquinas Virtuales en menos Hosts.

Por otra parte un modelo Scale Out se compone de un mayor número de Hosts físicos con unas prestaciones más bien estándar. De esta forma las Máquinas Virtuales estarán repartidas entre un número mayor de Hosts.

 

Es mejor trabajar con un modelo Scale Up o Scale Out? Cual respuesta de consultor: depende.

Veamos una tabla comparativa entre las dos opciones:
Table Scale Up vs Scale Out

* Normalmente el número total de CPUs es menor en un modelo Scale Up

**Tiempos de despliegue, actualización, migración, mantenimientos y gestión

***El coste de enfriamiento y alimentación es menor en un modelo Scale Up

****Los tiempos de recuperación en una caída afectan en mayor medida a un modelo Scale Up

*****Un modelo Scale Up está orientado para un número importante de Máquinas Virtuales

 

De esta forma podemos ver que si nuestra infraestructura estará compuesta por un número importante de Máquinas Virtuales tal vez pueda interesarnos considerar el modelo Scale Up.

 

En el último Post de esta serie discutiremos los Pros y Contras del uso de sistemas Blade vs Rack.

 

Recursos para Alta Disponibilidad

Lo segundo que debemos tener muy en cuenta es la Alta Disponibilidad.

Naturalmente que para aprovisionar a nuestro entorno con un sistema de Alta Disponibilidad deberemos contar con recursos suficientes.

En nuestro Análisis de Riesgos debemos definir qué número de Hosts caídos de forma simultánea toleraremos. De ese número saldrá el remanente que deberemos aprovisionar para cumplir con los recursos necesarios de Alta Disponibilidad.

 

Aprovecharemos además para añadir los recursos necesarios para cubrir la tasa de crecimiento estimada. Esa tasa de crecimiento se puede aprovisionar de forma inicial o bien, sobre todo en un modelo Scale Out, sobre la marcha según se vayan necesitando más recursos.

 

Ratio Cores por vCPU

En un Post anterior (todo sobre vCPUs de forma simple) expliqué la relación entre los Cores físicos del CPU del Host y los vCPUs.

Un ítem importante en nuestro diseño será determinar el número de vCPUs que aprovisionaremos por cada Core físico que dispongamos.

Una buena práctica recomendada por VMware (la considero bastante conservadora) es aplicar un ratio de entre 4-6 vCPUs por cada Core físico (no lógico).

Es decir que si tengo un Host con 2 Procesadores físicos de 6 Cores cada uno tendremos un total de 12 Cores en ese Host. Aplicando un ratio de 6 vCPUs por cada Core tendré un total de 72 vCPUs para aprovisionar a Máquinas Virtuales y solo en ese Host!!!

 Aprovisionamiento vCPU por Core fisico

Veamos un ejemplo:

Host con 2 Procesadores de 6 Cores y ratio de 6 vCPU/Core

Podríamos aprovisionar cualquiera de estos 4 ejemplos:

a) Hasta 72 Máquinas Virtuales de 1 vCPU

b) Hasta 36 Máquinas Virtuales de 2 vCPU

c) Hasta 18 Máquinas Virtuales de 4 vCPU

d) 16 VMs de 1 vCPU + 12 VMs de 2 vCPU + 8 VMs de 4 vCPU

 

Ahora vemos claramente el por qué vamos siempre sobrados de recursos de CPU en un Host verdad?

 

Personalmente me gusta manejarme con ratios de entre 6-8 o incluso más, dependiendo del entorno. Si trabajaremos con un entorno VDI podremos relajar este ratio aplicando un 10-12.

En caso que en nuestra infraestructura utilicemos VMs con múltiples vCPUs también podremos relajar algo ese número.

 

Es muy importante comprender que las decisiones en un proceso de diseño deberán tomarse considerando múltiples factores y el caso del CPU no es la excepción.

El número de Procesadores físicos por Host también estará definido por la cantidad de memoria RAM que aprovisionaremos por cada Host. Esto lo veremos con mayor detalle a continuación al ver NUMA y en el próximo Post de la serie sobre memoria RAM.

 

Haciendo números podemos ver que hay muchas infraestructuras que han malgastado recursos de CPU (Procesadores físicos) y Licencias sin sentido…

 

CPU y NUMA
NUMA

Seguramente habréis notado que hoy en día ya no es tan fácil ampliar la memoria RAM de un Host verdad? Muchas veces tenemos que recurrir al manual del servidor o incluso al soporte.

Eso es debido a la relación que tiene la memoria con los Procesadores. Estamos hablando de NUMA.

Básicamente se trata de que cada Procesador gestiona sus propios bancos de memoria. A éste tándem le llamaremos Numa node.

El kernel del Host de vSphere gestiona esto de forma automática y totalmente transparente asignando el tándem Procesador/Core/Memoria a la Máquina Virtual a través del servicio scheduler.

Y esto en que nos afecta? Lo que debemos de considerar es no aprovisionar a una Máquina Virtual más recursos de los que tenga un Nodo Numa ya que, si lo hiciéramos, estaríamos sufriendo una penalización al forzar el acceso a varios Nodos Numa de forma simultánea.

Esto nos afectará también en el diseño de RAM por Host.

 

Al final de la serie de Posts sobre diseño veremos un ejemplo de diseño aplicando todos los conceptos mencionados.

 

En el próximo Post analizaremos el diseño de la Memoria en VMware vSphere.

 

Como siempre, ha sido un placer. Puedes dejar tus consultas o comentarios más abajo en este mismo Post, vía Twitter @FCinalliP o bien en Linkedin.

 

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