12-12-2020, 16:48
Fragmentierung virtueller Datenträger: Die Grundlagen
Ich kenne mich mit diesem Thema aus, weil ich BackupChain Hyper-V Backup für Hyper-V-Backup und VMware-Backup verwende. Die Fragmentierung virtueller Datenträger tritt auf, wenn die Datenblöcke in einem virtuellen Datenträger über das Speichermedium verstreut werden, anstatt ordentlich organisiert zu sein. In VMware können diese fragmentierten virtuellen Datenträger die I/O-Operationen erheblich verlangsamen. Wenn Sie Daten schreiben oder lesen, muss der Hypervisor härter arbeiten, um alle unterschiedlichen Blöcke zusammenzutragen, was zu einer erhöhten Latenz und einer verschlechterten Leistung führt. Im Gegensatz zu physischen Datenträgern, bei denen Fragmentierung durch das Dateisystem des Betriebssystems etwas gemildert werden kann, erfordern virtuelle Datenträger ein umfassenderes Verständnis ihrer Interaktionen mit der zugrunde liegenden Speicherebene.
Vielleicht fragen Sie sich, wie diese Fragmentierung entsteht. Virtuelle Datenträger sind nicht immun gegen Fragmentierung, da sie dynamisch wachsen. Wenn Sie mehr Daten zu einer VM hinzufügen, werden diese möglicherweise nicht zusammenhängend im Speicher zugewiesen. In einem Szenario, in dem Sie mehrere VMs auf einem einzelnen Datenspeicher haben und diese hoch- und runtergefahren werden oder verschiedene Workloads ausführen, kann dies zu konkurrierenden Anforderungen an die Speicher-I/O führen, wodurch Fragmentierung entsteht. Jede Lese- oder Schreiboperation kann eine zusätzliche Schicht der Fragmentierung zur Folge haben, insbesondere wenn das Speicher-Backend auch mit mehreren Workloads zu tun hat.
Leistungsüberlegungen bei VMware
Ich habe sowohl mit VMware als auch mit Hyper-V gearbeitet und festgestellt, dass die Leistungsauswirkungen der Fragmentierung virtueller Datenträger in VMware aufgrund seiner Architektur möglicherweise ausgeprägter sind. In VMware arbeiten VMs typischerweise im VMDK-Format, das im Laufe der Zeit fragmentiert werden kann, während sich die Festplatte erweitert. Die Thin-Provisioning-Funktion von VMware kann das Problem verschärfen, da sie Speicher on-Demand zuweist, anstatt einen festen Betrag zu reservieren. Da die Speichereinteilung dynamisch ist, kann es, wenn der zugrunde liegende physische Speicher ebenfalls fragmentiert ist, dazu führen, dass VMDKs weiter fragmentiert werden, während sie Speicher anfordern.
Auf der anderen Seite bietet VMware jedoch Werkzeuge wie Storage DRS, die bei der Verwaltung der Platzierung von VMDKs über Datenspeicher hinweg helfen, um Fragmentierungsprobleme zu vermeiden. Wenn Sie diese Werkzeuge jedoch nicht aktiv nutzen oder wenn die Umgebung nicht angemessen konfiguriert ist, können Sie leicht in eine Falle der Leistungsverschlechterung geraten. Darüber hinaus kann in Situationen mit hoher Auslastung die I/O-Konkurrenz weiter clustern, was die Fragmentierungsprobleme verschärft und die Leistung ärgerlich verlangsamt. Ich überwache oft die I/O-Metriken in vSphere, um zu überprüfen, ob der Speicher aufgrund von Fragmentierung zu einem Engpass wird.
Sie sollten auch berücksichtigen, wie die Snapshot-Funktion von VMware zur Fragmentierung beiträgt. Jedes Mal, wenn Sie einen Snapshot erstellen, wird eine Delta-Datei zusätzlich zur Basis-VMDK erstellt. Dies schafft zusätzliche I/O-Overhead auf dem Speicher, da mehrere Schreiboperationen von verschiedenen Stellen auf der Festplatte lesen. Im Laufe der Zeit können zu viele Snapshots nicht nur zu Fragmentierung, sondern auch zu erheblich hoher Latenz führen, die sich direkt auf Anwendungen auswirken kann, die innerhalb der VM laufen.
Vergleich der Fragmentierungsherausforderungen von Hyper-V
Auf der anderen Seite hat das VHDX-Format in der Hyper-V-Umgebung bestimmte Designvorteile, die die Fragmentierung bis zu einem gewissen Grad mindern können. VHDX-Dateien unterstützen größere virtuelle Datenträger und verfügen über eingebaute Resilienzfunktionen, wie die Fähigkeit, TRIM-Befehle zu verwenden, die helfen, die Leistung über die Zeit zu erhalten. Zwar löst dies die Fragmentierung nicht direkt, hilft aber, Platz zurückzugewinnen und zu optimieren, wie Daten angeordnet sind.
Die Fragmentierung bleibt jedoch auch in Hyper-V ein Problem, insbesondere wenn Sie keine ordnungsgemäßen Wartungspraktiken implementiert haben. Wenn Sie dynamisch wachsende VHDXs haben, ähnlich wie bei VMWares Thin Provisioning, habe ich festgestellt, dass diese schnell fragmentiert werden können, was die Leistung bei Lese- und Schreiboperationen beeinträchtigt. Speicherräume in Hyper-V haben zwar integrierte Werkzeuge zur Fragmentierungsverwaltung, einschließlich Speicher-Tiering und automatischer Neuverteilung, aber sie sind nicht narrensicher.
Ein Aspekt, den man berücksichtigen sollte, ist, dass, obwohl Hyper-V Möglichkeiten zur Minderung der Fragmentierung bietet, das Fehlen einer kontinuierlichen Überwachung Sie gefährden kann. Die Integration mit Windows Server ermöglicht einige grundlegende Defragmentierungsfunktionen, aber es ist hauptsächlich ein manueller Prozess, es sei denn, Sie erstellen ein Skript zur Automatisierung. Unterschiedliche Workloads können ebenfalls zu unterschiedlichen Fragmentierungsgraden führen; Beispielweise kann eine Datenbank, die auf einer Hyper-V-VM läuft, durch die ständigen Lese-/Schreibzyklen im Laufe der Zeit zu schwerer Fragmentierung führen, wenn sie nicht korrekt verwaltet wird.
Einfluss von Speichertypen auf die Fragmentierung
Der physische Speicher, auf dem Ihre VMs betrieben werden, kann erheblichen Einfluss darauf haben, wie sich die Fragmentierung auf die Leistung auswirkt. In VMware, wenn Sie traditionelle HDDs verwenden, kann der Einfluss erheblich sein, was längere Zugriffszeiten aufgrund der mechanischen Natur der Festplatten verursacht. SSDs sind weniger anfällig für dieses Problem aufgrund ihrer schnellen Zugriffszeiten, aber sie können dennoch Auswirkungen erfahren, je nachdem, wie die virtuelle Umgebung mit dem Speicher auf Hypervisor-Ebene interagiert.
Sie haben vielleicht bemerkt, dass gemeinsame Speicherlösungen, wie SAN oder NAS, ebenfalls erheblichen Einfluss auf die Fragmentierung haben. Als ich mit diesen Speichertypen in VMware gearbeitet habe, habe ich festgestellt, dass die Art und Weise, wie die LUNs präsentiert und zugewiesen werden, eine kritische Rolle bei den Fragmentierungsgraden spielen kann. LUNs, die überzeichnet sind, können schnell zu Leistungsengpässen werden, was zu erheblichen Verlangsamungen führt, wenn VMs versuchen, auf fragmentierte Festplatten zuzugreifen.
In Hyper-V gilt dasselbe. Die Verwendung eines schnellen Speichermediums mindert den Leistungseinbruch durch Fragmentierung, aber ich habe festgestellt, dass, wenn Sie auf langsameren drehenden Festplatten sind oder unter starker Konkurrenz leiden, Sie dennoch die negativen Auswirkungen der Fragmentierung spüren. Der Unterschied könnte darin liegen, wie robust die Verwaltungstools sind; VMware bietet mehrere Schichten von Tracking- und Berichterstellungsfunktionen rund um die I/O-Leistung und Fragmentierung, was es einfacher macht, Probleme zu erkennen, bevor sie eskalieren.
Strategien zur Bekämpfung von Fragmentierung in VMware und Hyper-V
Die Bekämpfung von Fragmentierung erfordert einen multifaceted Ansatz. In VMware verwende ich oft Storage DRS zusammen mit regelmäßigen Wartungsaufgaben für Festplatten, um die Fragmentierung in Schach zu halten. Periodische Defragmentierung von VMDKs mit den integrierten Werkzeugen von VMware kann ebenfalls helfen. Trotzdem sollten Sie sich der Überlastung bewusst sein, die diese Operationen während schwerer Workloads verursachen können. Die Verwendung von Thin Provisioning kann Abfall minimieren, aber denken Sie daran, dass Überwachung entscheidend ist, da viel von den Nutzungsmustern Ihrer VMs abhängt.
Hyper-V-Nutzer haben ebenfalls Optionen. Ich habe festgestellt, dass die Durchführung periodischer Defragmentierungen auf der Speicherebene über das Windows Server-Disk-Management wesentlich ist, insbesondere wenn Ihre VHDXs dynamisch wachsen. In Versionen von Windows Server, die dies unterstützen, kann die Nutzung von Funktionen wie der Dateideduplizierung ebenfalls helfen, verschwendeten Platz zurückzugewinnen. Allerdings müssen Sie die Leistungswirkungen bewerten, da der Deduplizierungsprozess ebenfalls zusätzliches I/O-Last während seiner Ausführung erzeugen kann.
Für beide Plattformen empfehle ich, Wartungsfenster während der Nebensaison für diese Aufgaben einzuplanen. Sie sollten Protokolle und Leistungsmetriken auswerten, um festzustellen, wann die Fragmentierung kritisch wird, damit Sie proaktiv sein können. Die Implementierung einer robusten Backup-Lösung kann Ihnen auch ermöglichen, Snapshots von VMs zu erstellen, bevor Sie die Defragmentierung durchführen, wodurch das Risiko von Ausfallzeiten minimiert wird.
Fazit und BackupChain als Lösung
Letztendlich ist es wichtig, die Fragmentierung in VMware- und Hyper-V-Umgebungen im Auge zu behalten. Jede Plattform hat ihre eigenen Überlegungen, die beeinflussen können, wie sich Fragmentierung auf die Leistung in verschiedenen Workflows auswirkt. Ich empfehle, die Überwachung und regelmäßige Wartung zu nutzen, um Leistungseinbrüche durch Fragmentierung proaktiv zu bekämpfen.
Eine solide Backup-Strategie kann ebenfalls zu Ihren Gunsten wirken. Ich habe festgestellt, dass die Verwendung von BackupChain eine zuverlässige Lösung für das Management von Backups in VMware- und Hyper-V-Umgebungen sein kann. Es ermöglicht eine systematische Erfassung des Zustands Ihrer VMs, während Sie sich auf die Optimierung ihrer Leistung konzentrieren. Mit der richtigen Backup-Lösung können Sie sicherstellen, dass Ihre virtuellen Umgebungen reibungslos laufen und widerstandsfähig gegenüber den Herausforderungen der Fragmentierung bleiben.
Ich kenne mich mit diesem Thema aus, weil ich BackupChain Hyper-V Backup für Hyper-V-Backup und VMware-Backup verwende. Die Fragmentierung virtueller Datenträger tritt auf, wenn die Datenblöcke in einem virtuellen Datenträger über das Speichermedium verstreut werden, anstatt ordentlich organisiert zu sein. In VMware können diese fragmentierten virtuellen Datenträger die I/O-Operationen erheblich verlangsamen. Wenn Sie Daten schreiben oder lesen, muss der Hypervisor härter arbeiten, um alle unterschiedlichen Blöcke zusammenzutragen, was zu einer erhöhten Latenz und einer verschlechterten Leistung führt. Im Gegensatz zu physischen Datenträgern, bei denen Fragmentierung durch das Dateisystem des Betriebssystems etwas gemildert werden kann, erfordern virtuelle Datenträger ein umfassenderes Verständnis ihrer Interaktionen mit der zugrunde liegenden Speicherebene.
Vielleicht fragen Sie sich, wie diese Fragmentierung entsteht. Virtuelle Datenträger sind nicht immun gegen Fragmentierung, da sie dynamisch wachsen. Wenn Sie mehr Daten zu einer VM hinzufügen, werden diese möglicherweise nicht zusammenhängend im Speicher zugewiesen. In einem Szenario, in dem Sie mehrere VMs auf einem einzelnen Datenspeicher haben und diese hoch- und runtergefahren werden oder verschiedene Workloads ausführen, kann dies zu konkurrierenden Anforderungen an die Speicher-I/O führen, wodurch Fragmentierung entsteht. Jede Lese- oder Schreiboperation kann eine zusätzliche Schicht der Fragmentierung zur Folge haben, insbesondere wenn das Speicher-Backend auch mit mehreren Workloads zu tun hat.
Leistungsüberlegungen bei VMware
Ich habe sowohl mit VMware als auch mit Hyper-V gearbeitet und festgestellt, dass die Leistungsauswirkungen der Fragmentierung virtueller Datenträger in VMware aufgrund seiner Architektur möglicherweise ausgeprägter sind. In VMware arbeiten VMs typischerweise im VMDK-Format, das im Laufe der Zeit fragmentiert werden kann, während sich die Festplatte erweitert. Die Thin-Provisioning-Funktion von VMware kann das Problem verschärfen, da sie Speicher on-Demand zuweist, anstatt einen festen Betrag zu reservieren. Da die Speichereinteilung dynamisch ist, kann es, wenn der zugrunde liegende physische Speicher ebenfalls fragmentiert ist, dazu führen, dass VMDKs weiter fragmentiert werden, während sie Speicher anfordern.
Auf der anderen Seite bietet VMware jedoch Werkzeuge wie Storage DRS, die bei der Verwaltung der Platzierung von VMDKs über Datenspeicher hinweg helfen, um Fragmentierungsprobleme zu vermeiden. Wenn Sie diese Werkzeuge jedoch nicht aktiv nutzen oder wenn die Umgebung nicht angemessen konfiguriert ist, können Sie leicht in eine Falle der Leistungsverschlechterung geraten. Darüber hinaus kann in Situationen mit hoher Auslastung die I/O-Konkurrenz weiter clustern, was die Fragmentierungsprobleme verschärft und die Leistung ärgerlich verlangsamt. Ich überwache oft die I/O-Metriken in vSphere, um zu überprüfen, ob der Speicher aufgrund von Fragmentierung zu einem Engpass wird.
Sie sollten auch berücksichtigen, wie die Snapshot-Funktion von VMware zur Fragmentierung beiträgt. Jedes Mal, wenn Sie einen Snapshot erstellen, wird eine Delta-Datei zusätzlich zur Basis-VMDK erstellt. Dies schafft zusätzliche I/O-Overhead auf dem Speicher, da mehrere Schreiboperationen von verschiedenen Stellen auf der Festplatte lesen. Im Laufe der Zeit können zu viele Snapshots nicht nur zu Fragmentierung, sondern auch zu erheblich hoher Latenz führen, die sich direkt auf Anwendungen auswirken kann, die innerhalb der VM laufen.
Vergleich der Fragmentierungsherausforderungen von Hyper-V
Auf der anderen Seite hat das VHDX-Format in der Hyper-V-Umgebung bestimmte Designvorteile, die die Fragmentierung bis zu einem gewissen Grad mindern können. VHDX-Dateien unterstützen größere virtuelle Datenträger und verfügen über eingebaute Resilienzfunktionen, wie die Fähigkeit, TRIM-Befehle zu verwenden, die helfen, die Leistung über die Zeit zu erhalten. Zwar löst dies die Fragmentierung nicht direkt, hilft aber, Platz zurückzugewinnen und zu optimieren, wie Daten angeordnet sind.
Die Fragmentierung bleibt jedoch auch in Hyper-V ein Problem, insbesondere wenn Sie keine ordnungsgemäßen Wartungspraktiken implementiert haben. Wenn Sie dynamisch wachsende VHDXs haben, ähnlich wie bei VMWares Thin Provisioning, habe ich festgestellt, dass diese schnell fragmentiert werden können, was die Leistung bei Lese- und Schreiboperationen beeinträchtigt. Speicherräume in Hyper-V haben zwar integrierte Werkzeuge zur Fragmentierungsverwaltung, einschließlich Speicher-Tiering und automatischer Neuverteilung, aber sie sind nicht narrensicher.
Ein Aspekt, den man berücksichtigen sollte, ist, dass, obwohl Hyper-V Möglichkeiten zur Minderung der Fragmentierung bietet, das Fehlen einer kontinuierlichen Überwachung Sie gefährden kann. Die Integration mit Windows Server ermöglicht einige grundlegende Defragmentierungsfunktionen, aber es ist hauptsächlich ein manueller Prozess, es sei denn, Sie erstellen ein Skript zur Automatisierung. Unterschiedliche Workloads können ebenfalls zu unterschiedlichen Fragmentierungsgraden führen; Beispielweise kann eine Datenbank, die auf einer Hyper-V-VM läuft, durch die ständigen Lese-/Schreibzyklen im Laufe der Zeit zu schwerer Fragmentierung führen, wenn sie nicht korrekt verwaltet wird.
Einfluss von Speichertypen auf die Fragmentierung
Der physische Speicher, auf dem Ihre VMs betrieben werden, kann erheblichen Einfluss darauf haben, wie sich die Fragmentierung auf die Leistung auswirkt. In VMware, wenn Sie traditionelle HDDs verwenden, kann der Einfluss erheblich sein, was längere Zugriffszeiten aufgrund der mechanischen Natur der Festplatten verursacht. SSDs sind weniger anfällig für dieses Problem aufgrund ihrer schnellen Zugriffszeiten, aber sie können dennoch Auswirkungen erfahren, je nachdem, wie die virtuelle Umgebung mit dem Speicher auf Hypervisor-Ebene interagiert.
Sie haben vielleicht bemerkt, dass gemeinsame Speicherlösungen, wie SAN oder NAS, ebenfalls erheblichen Einfluss auf die Fragmentierung haben. Als ich mit diesen Speichertypen in VMware gearbeitet habe, habe ich festgestellt, dass die Art und Weise, wie die LUNs präsentiert und zugewiesen werden, eine kritische Rolle bei den Fragmentierungsgraden spielen kann. LUNs, die überzeichnet sind, können schnell zu Leistungsengpässen werden, was zu erheblichen Verlangsamungen führt, wenn VMs versuchen, auf fragmentierte Festplatten zuzugreifen.
In Hyper-V gilt dasselbe. Die Verwendung eines schnellen Speichermediums mindert den Leistungseinbruch durch Fragmentierung, aber ich habe festgestellt, dass, wenn Sie auf langsameren drehenden Festplatten sind oder unter starker Konkurrenz leiden, Sie dennoch die negativen Auswirkungen der Fragmentierung spüren. Der Unterschied könnte darin liegen, wie robust die Verwaltungstools sind; VMware bietet mehrere Schichten von Tracking- und Berichterstellungsfunktionen rund um die I/O-Leistung und Fragmentierung, was es einfacher macht, Probleme zu erkennen, bevor sie eskalieren.
Strategien zur Bekämpfung von Fragmentierung in VMware und Hyper-V
Die Bekämpfung von Fragmentierung erfordert einen multifaceted Ansatz. In VMware verwende ich oft Storage DRS zusammen mit regelmäßigen Wartungsaufgaben für Festplatten, um die Fragmentierung in Schach zu halten. Periodische Defragmentierung von VMDKs mit den integrierten Werkzeugen von VMware kann ebenfalls helfen. Trotzdem sollten Sie sich der Überlastung bewusst sein, die diese Operationen während schwerer Workloads verursachen können. Die Verwendung von Thin Provisioning kann Abfall minimieren, aber denken Sie daran, dass Überwachung entscheidend ist, da viel von den Nutzungsmustern Ihrer VMs abhängt.
Hyper-V-Nutzer haben ebenfalls Optionen. Ich habe festgestellt, dass die Durchführung periodischer Defragmentierungen auf der Speicherebene über das Windows Server-Disk-Management wesentlich ist, insbesondere wenn Ihre VHDXs dynamisch wachsen. In Versionen von Windows Server, die dies unterstützen, kann die Nutzung von Funktionen wie der Dateideduplizierung ebenfalls helfen, verschwendeten Platz zurückzugewinnen. Allerdings müssen Sie die Leistungswirkungen bewerten, da der Deduplizierungsprozess ebenfalls zusätzliches I/O-Last während seiner Ausführung erzeugen kann.
Für beide Plattformen empfehle ich, Wartungsfenster während der Nebensaison für diese Aufgaben einzuplanen. Sie sollten Protokolle und Leistungsmetriken auswerten, um festzustellen, wann die Fragmentierung kritisch wird, damit Sie proaktiv sein können. Die Implementierung einer robusten Backup-Lösung kann Ihnen auch ermöglichen, Snapshots von VMs zu erstellen, bevor Sie die Defragmentierung durchführen, wodurch das Risiko von Ausfallzeiten minimiert wird.
Fazit und BackupChain als Lösung
Letztendlich ist es wichtig, die Fragmentierung in VMware- und Hyper-V-Umgebungen im Auge zu behalten. Jede Plattform hat ihre eigenen Überlegungen, die beeinflussen können, wie sich Fragmentierung auf die Leistung in verschiedenen Workflows auswirkt. Ich empfehle, die Überwachung und regelmäßige Wartung zu nutzen, um Leistungseinbrüche durch Fragmentierung proaktiv zu bekämpfen.
Eine solide Backup-Strategie kann ebenfalls zu Ihren Gunsten wirken. Ich habe festgestellt, dass die Verwendung von BackupChain eine zuverlässige Lösung für das Management von Backups in VMware- und Hyper-V-Umgebungen sein kann. Es ermöglicht eine systematische Erfassung des Zustands Ihrer VMs, während Sie sich auf die Optimierung ihrer Leistung konzentrieren. Mit der richtigen Backup-Lösung können Sie sicherstellen, dass Ihre virtuellen Umgebungen reibungslos laufen und widerstandsfähig gegenüber den Herausforderungen der Fragmentierung bleiben.
