Virtualisation de serveur : Partitionner pour mieux régner

Agir de manière proactive envers la maintenance de serveurs avec le partitionnement matériel dynamique peut permettre d'équilibrer votre charge de travail de serveurs virtuels.

William Stanek

La virtualisation de serveur est l'une des technologies tendance au sein du centre de données de l'entreprise d'aujourd'hui. Elle permet de créer plusieurs ordinateurs virtuels (MV) partageant le même équipement matériel. Chaque ordinateur virtuel exécute une instance de système d'exploitation différente, utilisant des ressources matérielles assignées par l'hyperviseur (le gestionnaire de MV).

Idéalement, utilisez des ordinateurs virtuels pour consolider des serveurs à faible niveau d'utilisation. Diminuez le nombre de serveurs sous-exploités, chacun gérant plusieurs ordinateurs virtuels. Non seulement une telle consolidation de serveurs permet à votre organisation de réaliser des économies en diminuant les dépenses en équipement et en consommation électrique, mais elle réduit également la surcharge de travail en termes de gestion et simplifie la maintenance de serveurs.

Bien que la virtualisation de serveur semble incontournable, elle ne constitue pas toujours le meilleur choix dans le cas de scénarios d'utilisation élevée. Votre solution serveur doit suivre le rythme effréné de l'accroissement des charges de travail des serveurs. C'est ici qu'intervient le partitionnement matériel.

Le partitionnement matériel crée de multiples partions matérielles isolées sur un seul serveur. Chaque partition matérielle, qui se voit assigner des ressources processeur, mémoire et d'E/S de pont d'hôte par un processeur de service, exécute une instance de système d'exploitation différente.

Le gestionnaire de partition communique avec le processeur de service pour vous simplifier la gestion des configurations des partitions matérielles. Les partitions matérielles étant isolées les unes des autres, les erreurs matérielles survenant sur un serveur partitionné n'affectent que la partition contenant le matériel défectueux. Cela améliore la fiabilité et la disponibilité générale.

Ceci étant, les partitions matérielles et les ordinateurs virtuels ne sont pas mutuellement exclusifs. Les deux technologies peuvent être utilisées de concert en installant un gestionnaire d'ordinateurs virtuels sur une partition matérielle et en créant des ordinateurs virtuels au sein de cette même partition matérielle. L'association des deux accroît nettement les possibilités d'utilisation des serveurs d'entreprise, et ce en deux dimensions : verticalement, pour répondre aux besoins d'une utilisation élevée, et horizontalement en cas d'utilisation faible. Vous tirez ainsi un meilleur parti des deux approches de gestion matérielle.

L'approche dynamique

Le partitionnement matériel peut être fait selon une approche statique ou dynamique. Dans un environnement de partitionnement matériel statique, les allocations de ressources sont déterminées pendant que le système est en cours d'exécution. Vous devez l'éteindre et redémarrer une instance du système d'exploitation pour modifier la configuration.

Dans un environnement de partitionnement matériel dynamique, les allocations de ressources sont ajustables pendant que le système est en cours d'exécution. Cela signifie que vous pouvez ajouter ou remplacer des ressources sans redémarrer le système d'exploitation exécuté sur la partition matérielle. Ceci accroît considérablement la disponibilité et la facilité de service.

Le partitionnement matériel dynamique, pour atteindre des résultats optimums, nécessite que le système d'exploitation le prenne en charge. Comme le montre la figure 1, Windows Server 2008 R2 prend en charge les fonctionnalités de partitionnement matériel dynamique, mais pas le retrait à chaud. La version lancée en fabrication (RTM) de Windows Server 2008, à part pour l'extension à chaud de mémoire et d'E/S de pont d'hôte dans Datacenter Edition pour les systèmes à base de processeur x86, propose le même niveau de prise en charge. La prise en charge native de système d'exploitation pour PCI Express permet de brancher à chaud des périphériques PCIe tels que des adaptateurs réseau et de bus hôte.

Figure 1 Prise en charge du partitionnement matériel dynamique dans Windows Server 2008

Afin de prendre en charge l'allocation dynamique, Windows Server 2008 fait des ponts d'E/S, des processeurs et de la mémoire des périphériques plug-and-play. Cela vous permet d'ajouter de telles ressources ou de les remplacer. Les pilotes de périphériques et les applications en cours d'exécution peuvent également s'inscrire à des notifications permettant ainsi d'allouer ou d'assurer la transition des ressources. Chaque ressource (mémoire, processeur ou pont d'hôte d'E/S) est gérée par une unité discrète appelée unité de partition.

Si un composant matériel rencontre une erreur, vous êtes averti par les erreurs matérielles enregistrées dans les journaux d'évènements. Si l'utilisation d'un serveur dépasse sa capacité, vous êtes prévenu par les compteurs de performance ou par d'autres mesures équivalentes de surveillance des ressources. Dans chacune de ces instances, vous pouvez maintenir le serveur de manière proactive en procédant à un ajout dynamique de ressources ou en remplaçant la ressource à l'origine du problème. Plusieurs solutions s'offrent à vous :

• Manuellement : utilisez le gestionnaire de partition obtenu auprès de votre fournisseur pour communiquer les modifications au processeur de service.
• Automatiquement : configurez une application de gestion de système fournie par votre fournisseur en déterminant des conditions de déclencheur pour vos partitions matérielles. Si vos serveurs répondent à une de ces conditions, l'application lance automatiquement la modification avec le processeur de service.

Qu'il soit géré manuellement ou déclenché automatiquement, le processeur de service gère la requête « ajouter ou remplacer » en tant qu'action atomique unique. Cela signifie qu'il existe une différence entre la suppression d'une ressource (à l'aide du retrait à chaud), puis l'ajout d'une nouvelle ressource de même type (à l'aide de l'ajout à chaud) et le remplacement. Le processeur de service gère une opération d'ajout dynamique de la manière suivante :

1. Il sélectionne la(les) ressource(s) restante(s), disponible(s) et obligatoire(s).
2. Il met la(les) ressource(s) sous tension et procède à son(leur) initialisation.
3. Il ajoute la(les) ressource(s) sélectionnée(s) à la partition matérielle désignée.
4. Notifie Windows Server 2008 de la disponibilité de la(des) nouvelle(s) ressource(s).

Lorsque Windows Server 2008 reçoit la notification de l'ajout dynamique, il prend les mesures suivantes :

1. Il démarre la(les) ressource(s) et l'(les) ajoute au pool des ressources disponibles.
2. Il informe les périphériques inscrits et les applications de la présence de la(des) ressource(s) de manière à ce qu'ils ajustent leurs allocations de ressource.
3. Au niveau des processeurs : il lance un rééquilibrage des ressources de tous les pilotes de périphériques concernés à travers le système de manière à ce qu'ils puissent se déconnecter et se reconnecter aux gestionnaires d'interruptions de leur matériel et utiliser la(les) nouvelle(s) ressource(s). (Les pilotes de périphériques non impliqués ne sont pas concernés, évitant ainsi que la réattribution n'interrompe leurs services.)
4. Au niveau des ponts d'hôte d'E/S : il analyse les périphériques liés au nouveau bus E/S et initie éventuellement un rééquilibrage des ressources.
5. Une fois ces étapes terminées, il notifie le processeur de service que l'ajout à chaud est terminé.

Le remplacement à chaud n'est disponible que pour la mémoire et les processeurs (et uniquement lorsque la ressource de remplacement est identique à celle d'origine). Le processeur de service gère une opération de remplacement de la manière suivante :

1. Il sélectionne la(les) ressource(s) restante(s); disponibles et obligatoires.
2. Il met la(les) ressource(s) sous tension et procède à son(leur) initialisation. Au niveau de la mémoire, l'état de l'(des) ancien(s) module(s) de mémoire est copié sur le(s) nouveau(x) module(s) de mémoire.
3. Il informe Windows Server 2008 que l'opération de remplacement est imminente. Le système d'exploitation se met en veille de type S4. Au niveau des processeurs, le système d'exploitation et le microprogramme copient l'état de l'(des) ancien(s) processeur(s) dans le(s) nouveau(x). Au niveau de la mémoire, toute modification de l'état est copié sur le(s) nouveau(x) module(s) de mémoire.
4. Il procède au mappage de(s) ressource(s) de remplacement dans la partition matérielle et à la suppression de l'(des) ancienne(s) ressource(s).
5. Il informe Windows Server 2008 que le remplacement est effectué. Le système d'exploitation sort de l'état de veille et reprend les opérations habituelles.
6. Il met l'(les) ancienne(s) ressource(s) hors tension et notifie au gestionnaire de service et à l'application de gestion du système que le remplacement est effectué.

Le remplacement à chaud est prévu pour s'effectuer en transparence par rapport aux applications en cours d'exécution sur le système d'exploitation de la partition. L'état de veille de type S4 est le même que l'état de veille S4 habituel, à ceci près que le système d'exploitation n'enregistre pas de fichier de mise en veille prolongée ni ne s'éteint. Pendant la veille, le système d'exploitation cesse tout processus et toute opération E/S en cours et les périphériques de la partition sont placés en mode économie d'énergie. Si le système d'exploitation est fortement utilisé, les connexions réseau vers le système d'exploitation principal peuvent être mises en attente pendant le remplacement à chaud et peuvent avoir besoin d'être reconnectées.

Vous venez donc de voir ce qui se produit lors d'un partitionnement dynamique et la manière dont vous pouvez utiliser les fonctionnalités qui y sont liées dans les environnements de centres de données pour réaliser une maintenance proactive. Souvenez-vous que, de la même manière que vous n'utilisez pas de RAID logiciel sur un serveur à utilisation haute lorsqu'un RAID matériel est disponible, vous n'allez pas non plus utiliser d'ordinateurs virtuels sur un serveur à utilisation haute lorsqu'un partitionnement matériel dynamique est disponible.

Cependant, rien n'est définitif. Il y a des situations dans lesquelles vous pouvez avoir besoin d'associer les techniques pour tirer parti de votre capacité à accroître verticalement et horizontalement.

William R. Stanek* est expert en technologie, formateur et l'auteur récompensé de plus de 100 ouvrages. Suivez Stanek sur Twitter à l'adresse https://twitter.com/williamstanek.*

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