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原文

評估部門共同作業環境的效能和容量需求 (SharePoint Server 2013)

 

適用版本:SharePoint Server 2013 Enterprise, SharePoint Server 2013 Standard

上次修改主題的時間:2016-12-16

摘要:使用測試結果與建議,以評估 SharePoint Server 2013 部門共同作業環境的效能和容量需求。

本文章針對以 SharePoint Server 2013 為基礎的部門共同作業解決方案,說明效能與容量規劃方向。其中包含下列資訊:

  • 測試實驗室環境規格,例如硬體、伺服器陣列拓撲和設定

  • 測試伺服器陣列工作負載,以及產生該測試負載的資料集

  • 測試結果和分析,其中示範並說明在特定規模點的負載下,輸送量、延遲與硬體需求的趨勢。

請使用本文中的資訊,了解在一般負載與尖峰負載下的案例特性,以及當陣列伺服器向外延展時,效能趨勢如何改變。本文也可協助您評估自己規劃的架構該以什麼為適當的起點,並了解當您在進行相關規劃,以將尖峰負載下的效能維持在可接受的程度時,應該考慮的事項。

本文內容:

本文概述如何向外延展 SharePoint Server 2013 部門共同作業解決方案中的伺服器。部門共同作業解決方案是 SharePoint Server 2013 的一種部署,其參與共同作業活動的電腦比企業共同作業解決方案來得少。本文假設「部門」 是擁有 1,000 至 10,000 位員工的企業內部的一個組織。

不同的案例有不同的需求。因此,如果本指南未提到您的情況,請另行以自家的硬體和環境進行測試。如果您規劃的設計和工作負載跟本文所述的環境很像,可以直接根據本文來預測您向上與向外延伸環境後會達到的效能。

重要事項 重要事項:
本文所示的測試結果是在實驗室中產生,過程中以嚴謹控制的條件,以工作負載、資料集與架構來模擬實際執行環境。雖然這些測試經過十分仔細的設計,但在測試實驗室中得到的效能特性永遠不會和實際執行環境中的行為相同。這些測試結果無法代表實際執行伺服器陣列的效能與容量特性。不過,這些測試結果可顯示出在輸送量、延遲與硬體需求方面觀察到的趨勢。運用這些對於所觀察到資料的分析,您將更能規劃容量並管理伺服器陣列。

閱讀本文之後,您將了解:

  • 規格,包括硬體、拓撲及設定

  • 工作負載,包括對伺服器陣列需求、使用者數目及使用狀況特性的分析

  • 資料集,例如資料庫大小和內容類型

  • 將網頁伺服器向外延展的測試結果與分析

在閱讀本文前,請閱讀下列文章,以確認您已了解 SharePoint Server 2013 中容量管理的主要概念。

下表包含可以在本文中找到之關鍵字詞的定義。

  • RPS︰每秒要求數。RPS 表示伺服器陣列或伺服器在一秒內所收到的要求數。常用於測量伺服器及伺服器陣列的負載。

    注意事項 附註:
    要求與頁面載入不同。一個頁面包含多個元件,當瀏覽器載入頁面時,每個元件都會建立一或多個要求。載入單一頁面就會建立多個要求。驗證檢查與使用極少量資源的事件一般不會計算在 RPS 度量中。
  • 綠色區域︰綠色區域代表在一般運作條件下定義的一組負載特性,包含預期的每日尖峰負載。在此範圍中運作的伺服器陣列無論是回應時間或延遲,皆在可接受的程度內。

    在此狀態下,伺服器可維持在下列標準︰

    • 至少 75% 的要求在伺服器端的延遲少於 1 秒。

    • 所有陣列伺服器的平均 CPU 使用率維持在 60% 以下。

      注意事項 附註:
      我們的實驗室環境並沒有執行使用中搜尋編目,所以我們將資料庫伺服器的 CPU 使用率保持在 50% 以下,以保留 10% 給搜尋編目負載。這是假設實際執行環境會使用 SQL Server 資源管理員,將搜尋編目負載限制在 10% CPU。
    • 失敗率低於 0.01%。

  • 紅色區域 (最大值)︰紅色區域代表在尖峰運作條件下定義的一組負載特性。在紅色區域,伺服器陣列經歷非常高的暫時性資源需求,而只能撐住有限的時間,而後就會發生失敗與其他效能和可靠性的問題。

    在此狀態下,伺服器可在有限的時間撐著維持在下列標準︰

    • 啟用 HTTP 要求節流功能,但不傳回 503 錯誤 (伺服器忙碌中)。

    • 失敗率低於 0. 1%。

    • 至少 75% 的要求在伺服器端的延遲少於 3 秒。

    • 所有陣列伺服器 (資料庫伺服器除外) 的平均 CPU 使用率維持約在 90% 以下。

    • 資料庫伺服器的平均 CPU 使用率約在 50% 以下,以容許足夠的額外負荷保留給搜尋編目負載。

  • AxBxC (圖表標記法)︰分別代表伺服器陣列中網頁伺服器、應用程式伺服器及資料庫伺服器的數目。例如,10x1x1 表示此環境有 10 部網頁伺服器、1 部應用程式伺服器及 1 部資料庫伺服器。

  • MDF 和 LDF: SQL Server實體檔案。如需詳細資訊,請參閱檔案與檔案群組架構

本節提供延展方法與測試方法的概觀。

本節說明我們在延展實驗室環境時所採用的方法。此方法可讓您找到最適合您工作負載的設定︰

  • 我們向外延展網頁伺服器,直到使用四部網頁伺服器為止。每部伺服器都執行分散式快取服務。

  • 我們新增一部執行分散式快取服務的專用伺服器。

  • 我們停用網頁伺服器上的分散式快取服務。

  • 我們向外延展額外的網頁伺服器,直到測試範圍的最大值為止。

因為本文包含測試實驗室環境的結果,所以我們能夠控制某些因素來顯示此工作負載下效能的特定層面。此外,實驗室環境省略了實際執行環境的某些要素 (列於以下清單中),以簡化測試的額外負荷。

注意事項 附註:
我們建議您將這些要素包括在實際執行環境中。
  • 在測試回合之間,我們一次只修改一個變數,以方便在測試回合之間比較結果。

  • 資料庫伺服器並非叢集的一部分,因為就這些測試的目的而言,備援並非必要。

  • 測試期間並未執行搜尋編目。但當然,在實際執行環境中是有可能會執行搜尋編目的。為了將此考慮在內,我們降低了「綠色區域」與「紅色區域」定義中的 SQL Server CPU 使用率,以考慮到若在測試期間執行搜尋編目一般會耗用的資源。

本節提供我們測試實驗室環境中硬體、軟體、拓撲及設定的詳細資訊。

以下章節說明我們的測試實驗室環境所使用的硬體。

重要事項 重要事項:
我們使用 Hyper-V 主機來虛擬化測試實驗室中所有的網頁伺服器和應用程式伺服器。資料庫伺服器未經虛擬化。本節會分別說明實體主機硬體和虛擬機器虛擬硬體。

我們使用六部設定完全相同的 Hyper-V 主機進行測試。每部主機上都執行一兩部虛擬機器。

 

主機硬體

處理器

2 個四核心 2.49 GHz 處理器

RAM

32 GB

作業系統

Windows Server 2008 R2 SP1

網路介面卡的數量

2

網路介面卡速度

1 Gigabit

我們的測試伺服器陣列使用 8 個虛擬網頁伺服器。我們也新增一部執行分散式快取服務的專用伺服器。

注意事項 附註:
在實際執行環境中,執行分散式快取服務的專用伺服器通常會以高可用性組態部署。在測試實驗室環境中,我們使用單一專用伺服器來執行分散式快取,因為高可用性並非重要因素。

 

VM 硬體 WFE1-8 與 DC1

處理器

4 個虛擬處理器

RAM

12 GB

作業系統

Windows Server 2008 R2 SP1

SharePoint 磁碟機的大小

100 GB

網路介面卡的數量

2

網路介面卡速度

10 Gigabit (主機間流量受限於主機網路介面卡速度)

驗證

Windows NTLM

負載平衡器類型

F5 Big IP

本機執行服務

WFE 1-8︰基本同盟服務。這包括下列服務︰SharePoint Timer Service、Trace Service、Word Automation Services、Excel Services 及 Microsoft SharePoint Foundation Sandboxed Code Service。

DC1︰分散式快取服務。

在測試中,我們使用實體資料庫伺服器,並執行會儲存 SharePoint 資料庫的預設 SQL Server 執行個體。在本文中我們不會追蹤記錄資料庫。

注意事項 附註:
如果您啟用流量報告,建議您將記錄資料庫儲存在個別的邏輯單位編號 (LUN)。大型部署及部分中型部署可能需要專用的記錄資料庫伺服器,以因應大量記錄事件產生的處理器需求。

在實驗室環境中,我們限制了記錄,並將記錄資料庫儲存在個別的 SQL Server 執行個體。

 

資料庫伺服器 – 預設執行個體 SQL Server

處理器

4 個四核心 2.4 GHz 處理器

RAM

32 GB

作業系統

Windows Server 2008 R2 SP1

儲存體與幾何

直接連接儲存裝置 (DAS)

1 x 系統磁碟區 (RAID0,1 個主軸,300 GB)

2 x 內容資料磁碟區 (RAID0,4 個主軸,每個 450 GB)

2 x 內容記錄磁碟區 (RAID0,2 個主軸,每個 450 GB)

1 x 暫時資料磁碟區 (RAID0,2 個主軸,每個 300 GB)

1 x 暫時記錄磁碟區 (RAID0,2 個主軸,每個 300 GB)

網路介面卡的數量

1

網路介面卡速度

1 Gigabit

驗證

Windows NTLM

軟體版本

SQL Server 2008 R2

下圖顯示我們的測試實驗室環境的拓撲。

測試實驗室拓撲有 4 個 Hyper-V VM (每個各裝載 2 個網頁伺服器),並還有 1 個當成網域控制站的 VM。實體 DB 伺服器執行 SQL Server 2008 R2 SP1 (1 個系統磁碟區、2 個內容資料磁碟區、2 個內容記錄磁碟區、1 個暫時資料磁碟區、1 個暫時記錄磁碟區)

下表顯示我們對實驗室環境中的資料庫伺服器所做的重大設定變更。這些設定變更可以最佳化測試效能,並且釐清測試參數與結果之間的關係。請注意,MAXDOP 設定為 SharePoint Server 2013 所需。其餘設定變更只會套用至我們的測試實驗室環境,不會對您的實際執行環境造成影響。

 

設定 附註

網站集合

179 (環境中的總數)

我們測試環境中的網站集合使用預設設定與 Windows 宣告型驗證。

BLOB 快取

開啟

預設為關閉。若您啟用 BLOB 快取,瀏覽器呼叫資料庫伺服器以取得可能經常要求之靜態頁面資源的情況就會減少,進而改善伺服器效率。

平行處理原則的最大程度 (MAXDOP)

1

此參數設定於包含 SharePoint Server 2013 內容資料庫的 SQL Server 執行個體。預設值為 0,亦即使 SQL Server 決定平行處理原則的最大程度。對於包含 SharePoint Server 2013 資料庫的 SQL Server 執行個體,SharePoint Server 2013 要求 MAXDOP 設為 1。

如需如何設定 MAXDOP 設定的SQL Server 2008 R2的詳細資訊,請參閱 <平行處理原則選項的最大程度

如需如何設定 MAXDOP 設定的SQL Server 2012資訊,請參閱 < Configure parallelism Server Configuration Option 的最大程度

本節說明針對 SharePoint Server 2013 執行的實驗室測試。測試的詳細資料是一般的部門共同作業環境。

實驗室針對 SharePoint Server 2013 的部門共同作業執行了測試。測試詳細資料顯示伺服器在九種案例中收到的要求。

我們在測試實驗室環境中使用的資料集充分代表一般的部門共同作業環境。此資料集包含各個網站集合、網站、清單、程式庫、檔案類型及大小。

 

資料集特性

資料庫大小 (合計)

174 GB

MDF 大小

154 GB

LDF 大小

20 GB

BLOB 大小

152 GB

內容資料庫數目

2

網站集合數目

179

Web 應用程式數目

1

網站數目

1,471

以下結果是根據<概觀>一節所說明的延展方法來排序。

下列章節說明當我們向外延展測試實驗室中的環境網頁伺服器數目時,所獲得的測試結果。

  • 新增使用相同硬體規格的網頁伺服器,然後在不變更伺服器陣列或測試參數的情況下,再次執行測試。

  • 測量測試伺服器陣列中每部伺服器的 RPS、延遲及資源使用率。

我們在測試中發現下列結果︰

  • 環境延展到每部資料庫伺服器有十部網頁伺服器。輸送量的增加相當地線性。

  • 即使增加到最大測試規模的十部網頁伺服器,新增更多的資料庫伺服器並未增加傳送量。瓶頸一般是限制在網頁伺服器資源。

  • 在整個測試中,綠色區域中的平均延遲幾乎是固定的。網頁伺服器的數量與傳送量並未影響綠色區域的延遲。紅色區域的延遲資料則顯示了預期的趨勢線。在單一網頁伺服器下,延遲非常高。介於 2 部到 8 部網頁伺服器之間的曲線則輕鬆保持在紅色區域準則之內。

    注意事項 附註:
    當您將分散式快取服務從伺服器陣列中的網頁伺服器,移至專門執行分散式快取的伺服器上時,延遲可能會稍微受到影響。這是因為分散式快取服務流量原本是發生在每部網頁伺服器內部,現在開始周遊網路所造成。請在您自己的環境下測試向外延展的效能,以決定此取捨是否顯著。請注意,在我們的測試環境下,當分散式快取服務遷移到專用伺服器上時,延遲稍微增加。但延遲隨著每增加一部網頁器伺服器而減少,這是因為網頁伺服器上處理與記憶體負載減少,進而抵銷了原本稍微增加的延遲。
    如需分散式快取容量計劃的詳細資訊,請參閱<在 SharePoint Server 2013 中規劃摘要及分散式快取服務>。
  • 因為 SharePoint Server 2013 中快取的改善和與資料庫使用狀況特性,資料庫伺服器層的平均負載很低。在測試期間我們發現沒有必要將資料庫伺服器向外延展。

  • 新增虛擬網頁伺服器是否能增加效能,部分取決於主機硬體資源,以及在同一主機上執行之其他虛擬電腦的資源使用狀況。虛擬伺服器需要針對虛擬化進行額外的計劃與管理策略。

    如需 Hyper-V 效能與容量計劃的詳細資訊,請參閱<SharePoint 2013 的 Hyper-V 虛擬化需求>與<使用 SharePoint 2013 虛擬機器與 Hyper-V 環境的最佳作法設定>。

注意事項 附註:
本節中的結論是特定於構成該環境的硬體而言。如果環境使用更多但效能較差的 Hyper-V 主機伺服器,或使用更少但效能較強的 Hyper-V 主機伺服器,可能也會達到相同的輸送量。增加資料庫伺服器的硬體資源不會顯著影響結果。

下圖中,x 軸顯示伺服器陣列中網頁伺服器數量的變化。規模從一部虛擬網頁伺服器與一部實體資料庫伺服器 (1x1) 開始。最大規模為八部虛擬網頁伺服器、一部專用虛擬分散式快取伺服器 (新增於四部網頁伺服器時) 以及一部實體資料庫伺服器 (8x1x1)。

注意事項 附註:
本節中的圖表描繪測試持續期間內每個資料點的平均值。所有的圖表都包括綠色區域與紅色區域的 RPS 基準線,以顯示 RPS 與延遲、伺服器資源使用率及 SQL Server 磁碟使用量等因素之間的關係。

1. RPS

下圖顯示向外延展對 RPS 基準線的影響。

插圖顯示隨著前端網頁伺服器及網域控制站向外延展,每秒要求數也增加

2. 延遲

下圖顯示向外延展對延遲的影響。請注意,綠色區域延遲幾乎一直很平穩,而紅色區域延遲則在可接受的限制內增加。

向外延展前端網頁伺服器及網域控制站會影響延遲。綠色區域保持平穩,紅色區域則顯示波動。

3. 網頁伺服器處理器與記憶體使用率

下圖顯示向外延展對網頁伺服器上平均處理器與記憶體使用率的影響。請注意,雖然 RPS 增加,但綠色區域的處理器使用率和平均記憶體使用率仍保持相當固定。

紅色區域的處理器使用率趨勢是向下。這個向下趨勢反映出,最大負載下網頁伺服器處理器的平均需求是隨著伺服器數量增加而逐漸降低。

圖形顯示將前端網頁伺服器向外延伸對處理器與記憶體使用量的影響。隨著每秒要求數及記憶體使用量增加,綠色區域還是保持固定。新增伺服器時,因為網頁伺服器處理器的負荷減少,紅色區域顯示減少。

4. SQL Server 的每秒 I/O 作業數目 (IOPs) 與處理器使用率

下圖顯示平均磁碟 IOP (總計與讀寫) 和處理器使用率值,如何隨著網頁伺服器數量向外延展而變化。我們使用下列效能計數器來測量 IOP 值︰

  • 實體磁碟︰每秒磁碟讀取數

  • 實體磁碟︰每秒磁碟寫入數

測試持續時間內每個計數器的值進行平均,然後加總得到 IOPs 總計。

注意事項 附註:
因為在測試時沒有 SQL Server 記憶體使用率的資料可用,所以圖中未包含該資料。
重要事項 重要事項:
這些 IOPs 測試結果並不能代表實際執行環境,因為我們的資料集比實際執行伺服器陣列的資料集要小得多。這使得在網頁伺服器上可以比在實際執行環境中快取更大百分比的資料。因為我們將更大百分比的資料快取在網頁伺服器上,所以本節中的 IOPs 結果是根據可用的測試資料所計算出來的平均值。我們預期我們的 IOPs 結果一般會比實際執行環境下的 IOPs 來得低。在試驗環境下完整測試您自己的伺服器陣列可能會得到不同的結果。

請注意,在本節的圖表中,IOPs 與資料庫伺服器處理器使用率在前端網頁伺服器達到 6 部時,都顯示下降,而 RPS 卻持續增加。上圖的網頁伺服器處理器使用率也反映這個差異。

這顯示出伺服器陣列的規模已達到某個點,也就是就算只使用基準負載與資料集,也對陣列伺服器資源造成最大壓力。伺服器資源必須要有較低的平均使用率,才能支援伺服器陣列的負載。

從此趨勢來看,可推導出下列結果︰

  • 如果我們在第六部網頁伺服器的規模點增加測試負載,將可達到更大的 RPS,同時維持伺服器資源使用率的平穩曲線。

  • 如果我們繼續向外延展網頁伺服器數量,同時維持相同的測試負載,RPS 就會繼續增加,而對伺服器資源的壓力會繼續呈向下的趨勢。

  1. SQL Server IOPs 總計

    下圖顯示向外延展對 IOPs 總計的影響。

    圖形顯示綠色與紅色區域的 SQL Server IOPs 總數。兩個區域都維持增加一直到 4 個前端網頁伺服器處,然後持平,再於 8 個網頁伺服器處逐漸減少。
  2. SQL Server IOPs 分為讀取與寫入作業

    下圖顯示向外延展對 IOPs 在每秒讀取數與每秒寫入數的影響。

    圖形顯示將前端網頁伺服器向外延伸,將如何影響跟每秒讀取與寫入數有關的 IOPs。每秒讀取與寫入數會維持往上到 4 個前端網頁伺服器處,然後每秒讀取數會逐漸減少,而每秒寫入數會繼續增加。
  3. SQL Server 處理器使用率

    下圖顯示向外延展對 SQL Server 處理器使用率的影響。

    插圖顯示隨著新增越多網頁伺服器,SQL 處理器及每秒讀取次數的趨勢也會往上

https://technet.microsoft.com/zh-tw/library/ff758657.aspx
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