Eines der wenig bekannten oder wenig erforschten Geheimnisse von Servern mit VMware ESXi 5.x ist, dass sie von USB- oder SD-Flash-Medien gestartet werden können. In einem solchen Szenario könnten Unternehmen HBAs oder RAID-Karten und die Festplatten oder SSDs, die zum Booten der Server verwendet werden, entsorgen. Dieser Weg führt zu einem Investitionsvorteil für neue Systeme, da die Kosten für Flash-Medien zum Booten im Vergleich zu den Laufwerken und Speicheradapterkarten, die zum Hochfahren eines Servers erforderlich sind, unbedeutend sind. Es gibt auch Zuwächse bei den OPEX; Die Auswirkungen der Umstellung auf USB- oder SD-Flash-Medien haben einen großen Vorteil, wenn man den Strombedarf eines kleinen Flash-Medienlaufwerks zum Booten im Vergleich zur üblicheren Praxis mit Adaptern und Laufwerken berücksichtigt.
In diesem Artikel untersuchen wir speziell die Auswirkungen von Flash-Speichern auf den Betrieb von Rechenzentren. VMware bietet einen Knowledge-Base-Artikel zur Bereitstellung von USB- oder SD-Flash-Speichern als Boot-Gerät für ESXi 5.x an, und die meisten Serverhersteller bieten Konfigurationen mit vorinstallierten SD-Speichern für solche Anwendungen an. Der VMware-Knowledge-Base-Artikel ist recht verständlich und empfiehlt die Verwendung eines Laufwerks mit mindestens 8 GB Kapazität, um Platz für eine Scratch-Partition zu bieten. VMware schlägt außerdem ein Laufwerk mit 16 GB oder mehr vor, da der zusätzliche Flash-Speicher für Wear-Leveling genutzt werden kann, um die Lebensdauer des Laufwerks zu verlängern. Angesichts des geringen Preisunterschieds zwischen 8 GB und 16 GB gibt es kaum einen Grund, sich nicht für die 16-GB-Variante zu entscheiden. Der einzige weitere Aspekt ist die Qualität der Speicherkarten. Aus diesem Grund haben wir uns für SanDisk entschieden. SanDisk beweist immer wieder seine führende Position bei portablen Flash-Speichern und übertrifft regelmäßig alle anderen Hersteller in puncto Leistung und Garantie. Auch wenn der Durchsatz hier weniger wichtig ist, da die meisten Server USB 2.0 verwenden, ist die Tradition wichtig, denn selbst Rechenzentren, die auf Clustering für virtualisierte Server setzen, begrüßen jede Verbesserung der Komponentenausfallraten.
Der SanDisk Cruzer Fit steckt im RD630-Motherboard
Für diesen Test verwenden wir zehn der SanDisk Cruzer Fit USB-Flash-Laufwerke. Der Cruzer Fit ist ein flaches, unauffälliges Flash-Laufwerk, das in internen USB-Anschlüssen des Servers versteckt oder bei Bedarf in der Nähe des Servers platziert werden kann, um vorne montiert zu werden. Es verzichtet auf jegliche Schnörkel (abgesehen von seinem allgemeinen ergonomischen Design) und ist so minimalistisch, wie es bei Flash-Laufwerken nur geht. Die 16-GB-Version kostet etwas mehr als 10 US-Dollar und lässt sich auf bis zu 64 GB skalieren, wobei der Verkaufspreis unter 60 US-Dollar liegt.
So installieren Sie ESXi auf tragbaren Flash-Medien
VMware bietet in dem KB-Artikel eine Schritt-für-Schritt-Anleitung dazu. Wir haben die Schritte etwas vereinfacht und verwenden ein virtuelles optisches Laufwerk anstatt von optischen Medien zu brennen und zu booten. Unser Installationsprozess sieht wie folgt aus:
- Laden Sie das ESXi 5.x ISO-Image von VMware herunter, das Sie installieren möchten, und laden Sie es entweder mit einem Dienstprogramm wie UNetbootin auf einen USB-Stick oder mounten Sie das ISO remote über das iKVM-Portal Ihres Servers.
- Seien Sie beim Einschalten Ihres Servers darauf vorbereitet, die zum Aufrufen des BIOS erforderliche Taste zu drücken oder die Startreihenfolge zu ändern, damit das System die VMware ESXi 5.x-ISO lädt.
- Lassen Sie den Server die VMware ESXi-Software laden, bis er Sie zur Benutzereingabe auffordert. Drücken Sie zu diesem Zeitpunkt F11, um die Benutzervereinbarung zu akzeptieren, und wählen Sie dann das Gerät aus, auf dem Sie ESXi installieren möchten. In unserem Fall haben wir uns für den SanDisk Cruzer Fit als Speichergerät entschieden.
- Wählen Sie das Tastaturlayout aus, das am besten zu Ihrer Region passt, und legen Sie das Root-Passwort für Ihren ESXi 5.x-Host fest. Akzeptieren Sie anschließend Ihre Installationseinstellungen und lassen Sie das Installationsprogramm die Software auf Ihr Speichergerät laden.
- Wenn die Installation abgeschlossen ist, werden Sie vom Installationsprogramm aufgefordert, Ihren Server neu zu starten. Nutzen Sie diese Gelegenheit, um die Startreihenfolge Ihres Servers so zu ändern, dass er automatisch von dem Gerät lädt, auf dem Sie ESXi installiert haben.
Nach dem Systemstart wird den Benutzern eine Warnung angezeigt, dass kein lokaler Datenspeicher vorhanden ist und Protokolle auf nicht persistentem Speicher gespeichert werden. Um diese Probleme zu beheben, schließen Sie den Netzwerkfreigabespeicher Ihrer Wahl an, z. B. iSCSI-, FC- oder NFS-Speicher.
Sobald ein oder mehrere Datenspeicher an den ESXi-Host angeschlossen sind, gehen Sie zum Beheben der Protokollwarnung in die erweiterten Einstellungen und weisen Sie einen Speicherort für die Systemprotokolle zu. In unserem Fall haben wir zu diesem Zweck unseren Datenspeicher „Storage“ genutzt.
USB-Flash-Laufwerk als ESXi-Boot-Laufwerk
Für die Tests wurde zunächst ein Lenovo ThinkServer RD630 in verschiedenen Konfigurationen eingesetzt und der Stromverbrauch im Leerlauf über eine Eaton Advanced ePDU gemessen, um Basiswerte zu ermitteln. Diese Werte wurden nach der Installation und dem Start von VMware ESXi 5.1 im Leerlauf im Energiesparmodus „Ausbalanciert“ erfasst.
Wir nutzten drei HDD- und eine SSD-Konfiguration in RAID1, verbunden über die serienmäßige LSI 630-9260i RAID-Karte des RD8 mit Batterie-Backup. Die letzte Konfiguration war nur der USB-Stick mit entfernter RAID-Karte.
- (2) 1 TB Seagate Constellation.2 7K SAS-Festplatten in RAID1 – 159 W
- (2) 600 GB Toshiba MBF2600RC 10K SAS-Festplatten in RAID1 – 156 W
- (2) 147 GB Toshiba MK01GRRB 15K SAS-Festplatten in RAID1 – 170 W
- (2) 200 GB Seagate 600 Pro SATA SSDs in RAID1 – 163 W
- (1) 16 GB SanDisk Cruzer Fit – 135 W
In den fünf getesteten Konfigurationen haben wir Stromeinsparungen im Bereich von 21 bis 35 W gemessen, was sich in erheblichen Stromeinsparungen über den Zeitraum eines jeden Jahres pro Server niederschlägt. Bei durchschnittlichen Kosten von 0.12 US-Dollar/kWh lagen die Stromeinsparungen zwischen 22 und knapp 37 US-Dollar pro Jahr. Wenn diese Einsparungen auf viele Server vervielfacht werden, summieren sich die Energieeinsparungen. Neben reinen Energieeinsparungen führt die Reduzierung der Komponenten aber auch zu einer geringeren Wärmeentwicklung und potenziellen Einsparungen bei der Kühlung.
Über die OPEX-Einsparungen hinaus gibt es enorme Einsparungen auf der CAPEX-Seite. Allein in den getesteten Szenarien liegen die Kosten für die RAID-Karte und die Basis-HDDs oder SSDs bei der Konfiguration von Servern beliebter Tier-800-Marken zwischen 1,500 und bis zu 1 US-Dollar. Das bedeutet, dass Unternehmen bei der Bereitstellung einer Handvoll Server entweder von den Einsparungen profitieren können, indem sie weniger ausgeben, oder dass sie bei gleichen Ausgaben mehr ausgeben können. Dies könnte einen oder zwei weitere Serverknoten für einen Cluster bedeuten oder es könnten Mittel für weitere Investitionen in CPUs und Arbeitsspeicher zur Unterstützung der virtualisierten Umgebung bereitgestellt werden.
Dieser Angriffsplan ist möglicherweise nicht jedermanns Sache, da die herkömmliche RAID-Karte oder der HBA in Kombination mit Laufwerken für die meisten immer noch den Startvorgang dominieren. Im großen Maßstab summieren sich diese Kosten jedoch, ganz zu schweigen von den OPEX-Vorteilen der Reduzierung des Stromverbrauchs im hochgradig virtualisierten Rechenzentrum. Für eine Investition von 10 US-Dollar pro Server fällt es jedoch schwer, sich einen anderen Weg auszudenken, auf dem ein Hamilton besser ausgegeben werden könnte.
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