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Wettbewerbsvorteil: Ganzheitliches Denken und integrierte Systeme

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Geschrieben von Andreas Klaus Span, IBM

Im Rahmen einer engen Zusammenarbeit zwischen IBM und SAP bieten diese beiden globalen IT-Unternehmen eine Lösung, die Bestandskunden in die Lage versetzt, Synergien zu nutzen und eine Umgebung zu implementieren, die ein Höchstmaß an Effektivität und Effizienz bietet.

Die führende Plattform, die speziell für die Verarbeitung großer Datenmengen entwickelt wurde, liefert die Ergebnisse, die die Branche von Power-Systemen erwartet: Flexibilität, Belastbarkeit und Performance.

Das ist enorm wichtig, da wir von einem Markt sprechen, der ursprünglich auf nur eine Plattform (Intel x86) und sehr strenge Konfigurationsmöglichkeiten beschränkt wurde.

Auf IBM-Power-Systemen wurde hingegen eine sehr flexible und skalierbare Umgebung entwickelt, um Unternehmenskunden mit ihren geschäftskritischen In-memory-Analysen zu helfen, Echtzeiteinblicke in ihr Business zu erzielen und Kosten zu senken.

Hohe Flexibilität und niedrige TCO

Diese Kombination, die die bewährten Pow­er-Vorteile mit Linux als Betriebssystem nutzt, bietet höchste Flexibilität, Ausfallsicherheit und Leistung. Für Hana-Kunden, die derzeit andere Hardware-Plattformen nutzen oder testen, bieten Power-Systeme eine echte, genauer gesagt die einzige Alternative zu x86-Systemen.

Alles ist auf einem System vorhanden, mit gleichzeitig niedrigeren Betriebskosten. Tausende von globalen Organisationen, die IBM-Power-Systeme für klassische SAP- und auch für Nicht-SAP-Anwendungen einsetzen, können ihre bestehenden Prozesse und Prozeduren in Bereichen wie Hochverfügbarkeit, Disaster Recovery und Backup-Szenarien weiterhin nutzen.

Dies bedeutet, dass in den meisten Fällen wenig Notwendigkeit besteht, neue Verfahren zu etablieren oder Mitarbeiter in komplett neue Themengebiete einzuführen. Damit können Kunden die Vorteile von Hana-auf-Power- Systemen (HoP) mit geringem Arbeits- und Zeitaufwand implementieren.

Die zunehmende Akzeptanz der Power-Technologie beruht im Großen und Ganzen auf drei Säulen: höhere Flexibilität gekoppelt mit niedrigerem TCO, besserer Perfor­mance und enterprisegemäßer Belastbarkeit.

Die hervorragende Virtualisierung erlaubt bis zu acht Produktions-VMs auf einem einzigen Power-Server (in shared pools noch mehr) und somit eine sehr effiziente Workload-Konsolidierung, die den Bedarf an Servern und den damit zusammenhängenden Kosten drastisch reduziert – ergo niedrigerer TCO.

Außerdem können Hana- Instanzen mit herkömmlichen Workloads auf ein und demselben Server gemischt werden. Hinsichtlich Memory kann Power mit großzügigen Kapazitäten trumpfen, die kein Memory Bottleneck aufkommen lassen, wie so oft bei Intel zu sehen.

Man kann z. B. eine VM einrichten, um herkömmliches ECC oder CRM laufen zu lassen, eine andere, um BW abzudecken, wieder eine andere, um Test und Entwicklung im S/4-Hana-Bereich zu betreiben, und noch einige, um virtualisierte VM-Services zu betreiben. So etwas wäre auf einer Appliance-Architektur unmöglich, es würde gegen alle SAP-Regeln verstoßen.

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Ein IBM-Enterprise-Server aus der Power-Baureihe besteht nicht nur aus mehreren Prozessoren, sondern aus vielen weiteren IT-Innovationen der IBM, die in Summe die überragende Leistungsfähigkeit ergeben. Hier gilt der Satz wirklich: Das Ganze ist mehr als die Summe der Einzelkomponenten.

Höhere Performance

Die Per-Core-Performance des Power-Prozessors ist erheblich höher als alles, was Intel zu bieten hat. Das hängt mit dem unterschiedlichen, zweckgebundenen Design des Prozessors zusammen. Power ist für datenintensive Workloads optimiert und kann dank Multithreading bis zu acht simultane Rechenprozesse parallel abwickeln – viermal so viel wie der Mitbewerb, der maximal zwei simultane Rechenprozesse durchführen kann.

Das bedeutet weniger Cores, geringere Lizenzkosten und einen erheblich reduzierten Platzbedarf im Datacenter: desgleichen geringerer Stromverbrauch, Managementkosten etc.

Ganz wichtig in einer Realtime-Computing-Umgebung:

Latenzzeiten, die dank physischer Ausuferung der Instanzen im Intel-Bereich immer größer werden, können drastisch reduziert werden. Zusätzlich erhöht sich die Geschwindigkeit dank großer Memory Caches und das SIMD (single instruction, multiple data vector processing) gibt den letzten Kick.

Höhere Belastbarkeit und Ausfallsicherheit

2016 erreichte die Ausfallsicherheit der Pow­er-Server einen neuen Höhepunkt, als IDC sie in die höchste Kategorie der Fehlertoleranz aufnahm (Availability Level 4). Das entspricht 99,9999 Prozent Uptime.

Ein Bereich, der eigentlich traditionell den Mainframes gehört. Folgerichtig haben wir z. B. in den über 2000 Hana-Installationen auf Power nicht ein einziges infrastrukturgeneriertes Problem oder Down­time zu verzeichnen gehabt.

Power-Server lassen im Hintergrund auch permanent heuristische Verfahren laufen, die vorausschauend Fehlerwarnungen an den Administrator liefern. Obendrein kann im ­Scale-up-Modus (von SAP selbst im Hana-Umfeld empfohlen) ein Fail-over von einer VM auf die andere durchgeführt werden, selbst wenn die eine VM Test- oder Entwicklungsszenarien betreibt.

Redundante Bauteile und die Hot-Plug-Architektur ermöglichen in vielen Bereichen eine Wartung im laufenden Betrieb. Auch das führt letztendlich zu weniger Servern und somit zu einem geringen TCO. Auch so etwas ist im Appliance-Bereich nicht verfügbar.

Support Services

Support Services stellen die Klammer dar, die das Paket vervollständigen. SAP Hana ist ein komplexes Gebilde, welches vielfältigen Support benötigt: bei der Konfiguration, der Implementierung, der Installation der Infrastruktur und der Applikationen.

IBM stellt hierfür eine allumfassende Lösung zur Verfügung (end-to-end), die von der Planung, Installation zur Migration, dem Betrieb und hin zum kontinuierlichen User-Support reicht. Die IBM-Experten aus dem Bereich Global Business Services und Lab-Service-Experten bieten eine umfassende Betreuung rund um die Uhr.

Wenn man das alles zusammen in Erwägung zieht, kommt man als verantwortungsbewusster Business Leader kaum an einer Berücksichtigung der Power-Plattform vorbei.

Power9 und Roadmap

Mit der Ankündigung und Verfügbarkeit der Power9-Server hat IBM einen neuen Meilenstein gesetzt. Entwicklungskosten von drei Milliarden Dollar gewährleisten eine maximale Qualität und einen einmaligen Kundenfokus. Wir wollen diesen Einmaligkeitsanspruch und die spezielle Eignung für SAP Hana etwas genauer ausloten.

Power-Prozessoren dienen als Grundlage für das Design von Systemen für die traditionelle Transaktionsverarbeitung sowie für rechen- und datenintensive Workloads wie Web-, Analyse-, Modellrechnung (bis hin zu atomaren Abläufen), Mobil- und Social-Business-Anwendungen.

Um eine maximale Leistung zu erreichen, werden diese Systeme mit Optimierungs- und Virtualisierungstechnik ausgestattet, mit deren Hilfe sich das System automatisch auf bestimmte Workloads abstimmen lässt.

So steuert beispielsweise die schon vorhin erwähnte Threading-Technologie „Intelligent Threads“ dynamisch den Threading-Modus – die parallele Datenverarbeitung – des Prozessors von einem bis zu acht simultanen Threads pro Core, um für die unterschiedlichen Workloads die jeweils optimale Performance zu erreichen.

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PowerVM

Die schon oft erwähnte PowerVM-Virtualisierung wurde speziell für den Power-Prozessor als sogenanntes „built-in feature“ entwickelt und optimiert und ermöglicht eine bewährte und nahtlos skalierbare Virtualisierung von Workloads, die auf AIX, IBMi und selbstverständlich Linux laufen.

Mit dieser Virtualisierungs-Software können Unternehmen eine enorm hohe Effizienz erreichen: Dauerhafte Auslastungen zwischen 80 und 90 Prozent sind keine Seltenheit. IBM garantiert sogar schriftlich eine Prozessorauslastung bis 70 Prozent. Zum Vergleich kommen Intel-basierende Anwendungen nur bei sorgfältigem ­Tuning und Monitoring über 20 bis 30 Prozent hinaus.

Gleichzeitig können Unternehmen von dynamischer, flexibler Bereitstellung und Verwaltung von Hunderten Virtual Machines (VMs) bei minimalem Aufwand profitieren. PowerVM bietet Micro-Partitioning, kombiniert mit der Möglichkeit, bis zu 20 Partitionen pro Kern zu betreiben und Prozessor-, Speicher- und I/O-Ressourcen dynamisch zwischen den Partitionen zu verschieben, um veränderten Workload-Anforderungen gerecht zu werden.

Ein weiterer essenzieller Faktor ist die Zukunftssicherheit von IBM-Power-Systemen – der Entwicklungsprozess ist fließend und nahtlos. Power10 ist in Vorbereitung und Power11 bereits auf dem Reißbrett. Damit ist eine Investitionssicherheit über mindestens ein Jahrzehnt gewährleistet.

Jedes neue Release führt nicht nur den Standard des alten fort (Kompatibilität), sondern versucht jeweils den Status quo der Forschung und Entwicklung mit einzubeziehen.

LPARs und VIOS

Eine der Eigenarten von Hana sind die sich ständig verändernden Anforderungen. Darauf sollten Kunde und System individuell und sofort reagieren können. Das alles waren Mit-Designkriterien für Power.

Im Gegensatz zu den x86-Appliances ermöglicht eine Power-Implementierung damit frei wählbare Partitionen für SAP Hana in Bezug auf Cores und Memory. Damit kann auch einfacher auf die sich oft ändernden Projektvorgaben im Lebenszyklus eines Hana-Projekts reagiert werden.

Hana on Power ist mit PowerVM voll virtualisiert, jede LPAR kann hardwareunabhängig konfiguriert werden, es ist also frei wählbar, was zu nutzende ­Core-Kapazitäten, Dedicated Donating oder Shared anbelangt als auch Memory, während bei x86-VMware maximal auf half-socket- bzw. full-socket-Basis produktive Instanzen fix zugeordnet werden können.

Dadurch wird bei Power „Verschnitt“ vermieden, d. h., die Flexibilität und die komplette Nutzung der Hardwareressourcen sind hier gegeben. Serviceprovider und SAP-Partner FIT spricht hier von „Memory-Tetris-Spielen“.

Ebenso können jeder LPAR Memory- bzw. Core-Ressourcen online hinzugefügt werden, das wird von PowerVM wie auch Linux OS unterstützt bzw. auch reduziert werden, jedoch ist momentan noch ein Stoppen und Starten der Hana-Datenbank notwendig, um die LPAR-Änderungen der Datenbank bekannt zu machen.

Es wird seitens SAP und IBM intensiv daran gearbeitet, diese Kapazitätsänderung zukünftig auch ohne Stoppen und Starten der Hana-Datenbank online durchführen zu können.

Der freie Mix an Hana- und Non-Hana-Umgebungen ermöglicht auch einen einfachen Migrationsweg von klassischer SAP-Umgebung nach Hana unter Beibehaltung und Nutzung vorhandener Memory- und Prozessorkapazitäten. Dies ist ganz wichtig für die Investitionssicherheit und die Selbstbestimmung der Unternehmen.

Ein langer Lebenszyklus der Power Technology ermöglicht es den Kunden, noch nach Jahren die gleichen Prozessoren, Memory-Module, Adapter etc. beziehen zu können. Damit wird ein erhöhter Managementaufwand bei veränderten Adaptern für Test und Migration, wie es im Intel-Umfeld oft gegeben ist, vermieden bzw. werden auch ungeplante Investitionen damit vermieden.

Außerdem wird eine dynamische Verlagerung von logischen Partitionen und Anwendungen ermöglicht. Funktionalitäten wie Live Partition Mobility (LPM) und Geographically Dispersed Resiliency (GDR) stehen selbstverständlich auch für Hana-Datenbanken zur Verfügung, um Hana-Datenbanken im laufenden Betrieb online (LPM) oder auch „kalt“ (GDR) von einem Server auf den anderen zu verlagern.

LAN- und SAN-Komponenten sind voll virtualisiert über sogenannte VIOS-LPARs an die Power LPARs flexibel angebunden und sind Voraussetzung für das o. g. Verlagern der LPARs auf einen zweiten Server.

Cores, Memory und MDC

Power Enterprise Pools, verfügbar in den Enterprise-Servern der Baureihe E870/E880 respektive E980, gestatten Flexibilität und gleichzeitig kostengünstige Effizienz. Solch ein Pool besteht aus einer Gruppe von Power-Systemen, die mobile Kapazität (Mobile Capacity on Demand – CoD) in Bezug auf Prozessor- und Memory-Ressourcen teilen kann.

Innerhalb des Pools können die Ressourcen mithilfe von HMC-Befehlen (Hardware Management Console) verschoben werden. Bei Wartungsarbeiten oder Nichtverfügbarkeit von Systemen können deren Ressourcen auf anderen verfügbaren Servern im Pool aktiviert werden, sofern diese ausreichend nicht aktivierte Ressourcen installiert haben.

Dies ermöglicht ein Re-Balancing von Ressourcen, die Verschiebung von Workloads und erleichtert die HA/DR – Planung und Umsetzung im Betrieb. Und dies alles ohne zusätzliche Kosten.

Alle produktiven Hana-Datenbanken sollten, Stand heute, auf Basis der Richt­linie der SAP „dedicated donating“ (Cores) betrieben werden. Die dort nicht genutzte Prozessorkapazität wird mithilfe des „Donating“-Mechanismus an den Shared Pool abgegeben. Diese Shared-Pool-Kapazität kann von zugehörigen SAP-Applikationsservern genauso wie von den nicht produktiven Hana-Instanzen sowie jeder anderen Art von Workload, die dem Shared Pool zugeordnet ist, genutzt werden.

SAP Hana unterstützt mehrere isolierte Datenbank-Instanzen in einem (physischen) SAP-Hana-System. Sie werden als sogenannte Tenant-Datenbanken bezeichnet. Das Prinzip selbst wird als MDC (Multi-Tenant Database Containers) bezeichnet.

Ab Hana 2.0 SPS01+ werden Hana-Systeme standardmäßig als MDC-Systeme installiert. Ein SAP-Hana-System kann eine oder mehrere Tenant-Datenbanken (t) beinhalten, hat aber immer exakt eine Hana- System-Datenbank (s) für die zentrale Systemadministration.

Demnach besteht ein Hana-System aus 1*s (System Database) + n*t (Tenant) Instanzen. Mithilfe der Flexibilität von PowerVM, viele und auch große Hana-LPARs zu betreiben und innerhalb der jeweiligen LPAR einen oder mehrere Tenants in einer Hana-Datenbank zu konsolidieren, ergibt sich hier eine enorme und im Markt einzigartige Flexibilität für Hana-on-Power-Kunden.

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Verfügbarkeit

Zusammenfassend sei gesagt, dass wir die höchste Verfügbarkeit im Markt bieten. Weiterführend gäbe es unzählige technische Details, für die „Hardliner“ noch ein Schmankerl: Power-Server verwenden branchenführende Chipkill-Arbeitsspeicher mit Custom Dual Inline Memory Modul (CDIMMSs), das über zusätzliches Dynamic Random Access Memory verfügt und die dynamische Deallokation von Arbeitsspeicher-DIMMs für vorhersagbare Fehler oder sogar die Substitution durch Arbeitsspeicher erlaubt, der bislang noch nicht über CoD aktiviert war.

Damit lassen wir es bewenden – abschließend noch eine Bemerkung zu den neuen Power9-Servern. Diese bringen noch weitere Verbesserungen in der für SAP Hana wichtigen Core-Kapazität und noch größeren – bis zu vierfachen – physischen Hauptspeicher im Vergleich zum jeweiligen vergleichbaren Power8-Server. Das Linux-Betriebssystem für IBM Power wird ebenfalls deutlich größeren virtuellen – bis zu vierfachen – Hauptspeicher unterstützen.

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Über den Autor

Andreas Klaus Span, IBM

Andreas Klaus Span ist Director und Business Unit Executive für SAP Hana on Power und Cognitive Sales, IBM Power Systems EMEA, IBM Sales & Distribution, STG Sales, IBM Global Markets.

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