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Darauf kommt es bei der Wahl von VDI-Hardware an

VDI hat besondere Hardwareanforderungen, die handelsübliche Server oft nicht erfüllen. Wir zeigen, was Sie bei Speicher und Prozessoren für virtuelle Desktops beachten sollten.

Unternehmen, die eine neue virtuelle Desktop-Infrastruktur (VDI) implementieren möchten, sollten die Fähigkeiten ihrer aktuellen Hardware evaluieren und auf dieser Basis entscheiden, ob sie nachrüsten müssen.

VDI-Instanzen benötigt vor allem umfangreiche Rechenressourcen. Hardwareanforderungen hängen jedoch im Detail von der Komplexität der Desktop-Images und mehrschichtigen Funktionen wie Personalisierung und Anwendungsvirtualisierung ab.

All diese Faktoren machen es äußerst schwierig, den genauen Umfang der benötigten Ressourcen für jede Desktop-Instanz zu bestimmen – und damit zu berechnen, wie viele davon auf die eigene Infrastruktur passen.

Überschätzen IT-Profis die Fähigkeiten Ihres Hosts, haben sie am Ende eine schlechte Leistung und müssen wahrscheinlich das Budget für die VDI ausweiten. Wenn sie die Hardware überdimensionieren, verschwenden sie jedoch viel Geld für Geräte, die sie nicht benötigen. Der Schlüssel liegt darin, einen goldenen Mittelweg zu finden.

All das unterstreicht die Notwendigkeit umfangreicher Systemtests in gut geplanten Proof-of-Principle-Projekten und begrenzten Implementierungen – zum Beispiel nur in einer einzelnen Abteilung oder für eine Mitarbeitergruppe – vor der allgemeinen Einführung im gesamten Unternehmen.

Server-Anforderungen zur Unterstützung von VDI

VDI benötigt nicht zwingend einen speziellen Server oder besondere Geräte. Sie wird auf fast jedem aktuellen virtualisierten Server funktionieren. Vielmehr ist die Anzahl der VDI-Instanzen, die auf einem Server eingesetzt werden können, durch die verfügbaren Rechenressourcen dieses Servers begrenzt.

Ein typischer Server für die VDI-Bereitstellung der Enterprise-Klasse enthält beispielsweise duale Octa-Core-Prozessoren und mindestens 192 GByte schnelles DDR3-SDRAM. Was das Storage betrifft, so ist es durchaus möglich, für VDI-Instanzen einen zentralen SAN-Speicher zu verwenden.

Um jedoch Storage- und VDI-Verkehr auf demselben LAN zu vermeiden, sollte ein SAN ein separates Netzwerk verwenden (zum Beispiel Fibre Channel oder ein physisch getrenntes zweites LAN). Alternativ können Sie auch lokales Storage auf jedem VDI-Server verwenden, um Instanzen zu laden und zu schützen – das bedeutet, dass der VDI-Server physischen Platz für vielleicht 16 hochleistungsfähige SAS-Festplatten (Serial-Attached SCSI) mit 10-15k U/min und 6 GBit/s (Gigabit pro Sekunde) bieten sollte. Es sollten somit zumindest zwei oder drei Höheneinheiten sein.

Mit der genannten Konfiguration kann man erwarten, dass ein Server zwischen 80 und 130 Instanzen hostet. Die Zahl schwankt abhängig von Details wie der Größe und Komplexität des Basis-Images, dem Grad der Personalisierung, der Anzahl der virtualisierten Anwendungen, der Benutzer- und Anwendungsaktivität im LAN und so weiter.

130 Benutzer klingen erstmal nach viel. Doch ein Unternehmen, das groß genug ist, um eine VDI-Initiative zu rechtfertigen, beschäftigt mitunter 1.000 oder mehr Mitarbeiter – das bedeutet, dass mindestens zehn solcher Server für die VDI erforderlich wären und dazu weitere Geräte, die für den Ausbau und Failover vorgesehen sind. Nicht zu vernachlässigen sind außerdem die zusätzlichen Kosten für die Lizenzierung von Anwendungen, Hypervisor und VDI-Plattformen.

VDI-Serveranwendungen

Es gibt Serversysteme zu kaufen, die speziell auf den Betrieb von VDI ausgerichtet sind und meistens als Gesamtpaket vertrieben werden. Ein Beispiel sind die Fertigarchitekturen von Dell mit hyperkonvergenter und konvergenter Infrastruktur. Sie basiert auf den standardmäßigen PowerEdge-Servern von Dell, die mit verschiedenen VDI-Plattformen, wie Citrix XenServer und Virtualisierungssoftware wie Microsoft Hyper-V gebündelt sind. Weitere Appliances können problemlos bereitgestellt werden, um mehr Benutzer zu unterstützen.

Viele Anbieter – sowohl von VDI-Plattformen als auch von HCI (Hyper-Converged Infrastructure) – haben ähnliche Angebote im Portfolio, so beispielsweise VMware oder Pivot3.

Solche Pakete basieren auf Standardservern. Es gibt daher keine besonderen Bauteile, durch die sich die Appliance von einem herkömmlichen Server unterscheiden würde. Funktionen wie N+1-Redundanz, automatisches Failover, Lastausgleich, Desktop-Bereitstellung und Desktop-Image-Management werden alle über Software-Tools abgewickelt.

VDI-Dimensionierung planen

Sie sollten bei der Planung ihrer VDI der Versuchung widerstehen, sich auf Schätzungen zu stützen, die sie online lesen. Nur weil jemand behauptet, 50 virtuelle Desktops bequem auf der gleichen oder ähnlichen Hardware zu hosten, die Sie planen einzusetzen, heißt das nicht, dass es bei Ihnen genauso funktioniert.

So arbeiten beispielsweise sehr wahrscheinlich die Mitarbeiter Ihrer Firma mit anderen Anwendungen als die des Ratgebers. Selbst wenn sie genau dieselben Anwendungen benutzen, könnte immer noch ein anderes Nutzerverhalten den entscheidenden Unterschied bedeuten.

Ein Schritt, den Sie unternehmen können, um sicherzustellen, dass sie zuverlässige VDI-Hardware-Prognosen erstellen, ist das Verwenden von Planungswerkzeugen von VDI-Anbietern. Einige, zum Beispiel Nutanix, bieten Rechner an, mit deren Hilfe die IT-Abteilung genau ermitteln kann, welche Hardware sie benötigen wird.

Das Problem mit VDI-Rechnern besteht darin, dass IT-Profis dem Rechner nicht einfach sagen können, dass sie 250 Benutzer haben und erwarten, dass sie eine genaue Projektion der Hardware erhalten, die sie für ihre Benutzer mit virtuellen Desktops benötigen werden.

Um exakte Angaben machen zu können, müssen Sie wissen, wie die Benutzer mit der Hardware arbeiten; zum Beispiel spielt es eine Rolle, wie viele dieser 250 Benutzer als Power-User behandelt werden sollen und wie hoch die IOPS-Spitzenrate (Input/Output Operations Per Second, Eingabe-/Ausgabevorgänge pro Sekunde) für sie ist, sowie die Dauer, für die sie mit diesem Spitzenwert operieren.

Außerdem sollten Sie wissen, wie viel Speicher ein typischer Wissensarbeiter in Ihrer Organisation durchschnittlich verwendet. In jedem Fall hängt die Qualität der VDI-Hardware-Prognose von der Qualität der Informationen ab, auf denen sie basiert.

Besonders hilfreich können außerdem Tests in einem kleineren Rahmen sein. Richten Sie ein paar virtuelle Desktops auf ungenutzter Hardware ein und bitten Sie eine Gruppe von Benutzern, diese auszuprobieren. Verwenden Sie gleichzeitig Tools zur Leistungsüberwachung, um die von den virtuellen Desktops verbrauchten Ressourcen zu verfolgen.

Die Testbenutzer können Ihnen außerdem Feedback dazu geben, ob die Desktops gut funktionieren, während die Leistungsüberwachungsdaten ihnen Aufschluss über den Ressourcenverbrauch geben können. IT-Profis können diese Informationen dann zur Feinabstimmung der virtuellen Desktops verwenden und eine Prognose für die benötigte Hardware erstellen.

VDI-Server mit GPU-Leistung unterstützten

VDI wickelt alle Verarbeitungsaufgaben innerhalb des Servers ab und verwendet das Endgerät nur als E/A-Plattform (Input/Output, I/O) – zum Beispiel Video, Maus und Tastatur. Die gesamte Desktop- und Bildrendering-Arbeit findet also innerhalb des Prozessors des Host-Servers statt, und die resultierenden Bilder werden über das LAN an den Endpunkt weitergeleitet. Dies ist oft ausreichend für das Rendern grundlegender Windows-Desktop-Dialoge und anderer Elemente, aber fortgeschrittene Grafikaufgaben (zum Beispiel Video-Streaming oder 3D-Grafiken) performen oft auf VDI nicht gut.

Besonders hilfreich können Tests in einem kleineren Rahmen sein. Richten Sie ein paar virtuelle Desktops auf ungenutzter Hardware ein und bitten Sie eine Gruppe von Benutzern, diese auszuprobieren.

Das Problem ist die Hardwareunterstützung. Bei Servern werden Grafikprozessoren (GPUs) oft weggelassen, da herkömmliche serverseitige Funktionen, an denen Dateiserver oder Active-Directory-Server beteiligt sind, keine Grafiken verwenden.

Wenn jedoch Grafikbefehle verarbeitet werden müssen, steht keine GPU zur Verfügung, um die Last zu übernehmen, so dass die CPU diese Befehle mit ineffizienter Softwareemulation verarbeiten muss. Das Ergebnis sind erhebliche Leistungseinbußen, die sich auf jede VDI-Instanz auf dem betroffenen CPU-Kern auswirken. Da die VDI-Nutzung immer ausgereifter wird und auch anspruchsvollere Visualisierungsanwendungen umfasst, ist es wichtig, dass VDI-Server GPU-Unterstützung zur Steigerung der Systemleistung bieten.

GPUs werden meistens als separate Einheit verbaut, aber können auf verschiedene Weise integriert werden. Der gängigste Ansatz ist das Installieren eines Grafikprozessors als Erweiterungsgerät, zum Beispiel als PCIe-Adapterkarte.

Übliche Desktop-PCs verwenden diesen Ansatz routinemäßig, da PCIe-Steckplätze reichlich vorhanden und leicht zugänglich sind. Server können leistungsstarke Produkte der Serverklasse wie die Kepler-basierten GRID K1- und K2-Adapter von Nvidia verwenden.

Es kann jedoch sein, dass Server nicht genügend PCIe-Steckplätze für GPU-Adapter bieten, die in der Regel recht groß sind und über mehrere Lüfter für die Kühlung verfügen. Die begrenzten PCIe-Steckplätze können auch mit anderen Erweiterungsgeräten wie Multiport-Netzwerkadaptern oder Speicherbeschleunigern verwendet werden.

Eine Alternative ist ein sofort einsatzbereiter Grafikprozessors wie der Cubix GPU-Xpander, der einen einfachen, flachen PCIe-Adapter verwendet, der ein externes, unabhängig betriebenes, eigenständiges Grafikprozessorsystem anschließt. Dieser Ansatz vermeidet eine Überlastung der begrenzten Stromversorgung des Servers und umgeht Platzbeschränkungen durch eine begrenzte Zahl von PCIe-Steckplätzen.

Ein dritter Ansatz besteht darin, den Grafikprozessor direkt in den Prozessor zu integrieren, so dass jeder CPU-Sockel Zugriff auf seinen eigenen Grafikprozessor hat. Zum Beispiel bietet Intel einige der Prozessoren aus der Xeon-E3-Familie mit einem integrierten Grafikprozessor an und plant Verbesserungen bei der Transcodierung, um die Grafikleistung zu steigern.

RISC-Prozessoren (Reduced Instruction Set Computer), die auf ARM-Architekturen (Advanced RISC Machine) basieren, fügen ebenfalls GPUs zur Bewältigung von Grafikaufgaben hinzu. Integrierte GPUs sind wahrscheinlich der effizienteste Ansatz, da sie die Stromversorgung des Servers nicht überlasten und keinen PCIe-Steckplatz nutzen, aber sie sind nur eine Option, wenn Sie vorhaben, einen komplett neuen Server anzuschaffen.

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