การคำนวณค่า IOPS เบื้องต้นสำหรับระบบ Virtual Desktop Infrastructure (VDI)
ในช่วงที่ผ่านมานี้ระบบ Virtual Desktop Infrastructure ก็เริ่มแพร่หลายในองค์กรต่างๆ เนื่องจากสามารถประหยัดเวลาในการบริหารจัดการ Desktop ให้แก่ผู้ดูแลระบบได้มากขึ้น และยังทำให้ระบบโดยรวมมีความปลอดภัยสูงขึ้นอีกด้วย แต่ปัญหาที่ผู้ดูแลระบบมักจะพบก็คือ “ความช้าของระบบ VDI” อันเนื่องมาจากสาเหตุหลักๆ คือ “IOPS ไม่เพียงพอ” ในครั้งนี้เราจะมาดูกันครับว่า ก่อนจะลงทุนกับระบบ VDI เราควรจะประเมินค่า IOPS ของระบบกันอย่างไร เพื่อที่จะได้จัดซื้อระบบ Storage ได้เหมาะสมกับความต้องการ
Nutanix Virtual Desktop Infrastructure (VDI)
ค่า IOPS คืออะไร?
ค่า IOPS ย่อมาจากคำว่า Input/Output Operation per Second ซึ่งหมายถึงปริมาณการอ่านและเขียนไฟล์ต่อ 1 วินาทีนั่นเอง ซึ่งในการใช้งานระบบคอมพิวเตอร์นั้น การอ่านและเขียนถือเป็นขั้นตอนพื้นฐานในโปรแกรมต่างๆ เริ่มต้นตั้งแต่การบูทระบบปฏิบัติการ, การเล่นอินเตอร์เน็ต รวมถึงการเรียกใช้งาน Application ต่างๆ
ตัวเลขที่ควรทราบสำหรับการออกแบบระบบ VDI
ในขั้นตอนต่างๆ นั้น ทาง Citrix ซึ่งเป็น Vendor ผู้เชี่ยวชาญทางด้านระบบ VDI ได้ให้ตัวเลขค่าเฉลี่ยของพฤติกรรมต่างๆ ในการใช้งานคอมพิวเตอร์มาแล้วระดับหนึ่ง ซึ่งตัวเลขเหล่านี้เราจะนำไปใช้คำนวณค่า IOPS ของทั้งระบบกันต่อไป โดยแต่ละองค์กรอาจทำการปรับแต่งค่าต่างๆ เหล่านี้ให้เหมาะสมมากขึ้นได้ตามความเป็นจริงครับ
- Boot IOPS / การเปิดเครื่องแต่ละเครื่อง = 300 IOPS, มีอัตราส่วน Read/Write = 90/10
- Login IOPS / การ Login เข้าใช้งาน = 120 IOPS (จาก Windows 7)
- Desktop Login Time / เวลาที่ใช้ในการ Login แล้วแต่จะกำหนด
- Steady State / ในการใช้งานทั่วไป มีอัตราส่วน Read/Write = 10/90
- Light User / ผู้ที่ใช้งาน Application เดียว และไม่ใช้ Web Browser = 6 IOPS
- Normal User / ผู้ท่ใช้งานหลาย Application และใช้งาน Web Browser เพียงเล็กน้อย = 10 IOPS
- Power User / ผู้ที่ใช้งานหลาย Application และใช้งาน Web Browser เยอะ = 25 IOPS
- Heavy User / ผู้ที่ใช้งานระดับการ Compile Code หรือจัดการ Video = 50 IOPS
สิ่งที่ควรคำนวณสำหรับการออกแบบระบบ VDI
- Launch Rate / ความถี่ในการ Login เครื่อง เช่น จะ Login วินาทีละ 1 เครื่อง หรือจะ Login วินาทีละ 2 เครื่อง โดยนำตัวเลขนี้ไปหารจำนวนผู้ใช้งานทั้งหมดในองค์กร ก็จะได้เวลาที่ใช้ในการ Login เครื่องทั้งหมดในองค์กรขึ้นมา
- Max Login IOPS / ปริมาณ IOPS สูงสุดในการ Login ซึ่งจะเกิดขึ้นในตอนที่ User ทำการ Login พร้อมกันหลายๆ คน เช่น ตอนเริ่มงานในช่วงเช้าและบ่าย โดยให้นำจำนวนผู้ใช้งานที่คาดว่าจะ Login พร้อมกัน * Login IOPS
- Steady State IOPS / ปริมาณ IOPS เฉลี่ยขณะใช้งาน โดยให้นำ User ทั้งองค์กรมาคำนวนแยกตามประเภทของ User ซึ่งจะมีค่าเท่ากับ (จำนวน Light User*Light User IOPS) + (จำนวน Normal User*Normal User IOPS) + (จำนวน Power User*Power User IOPS) + (จำนวน Heavy User*Heavy User IOPS)
- Peak IOPS / ค่า IOPS ที่อาจจะเกิดขึ้นได้ขณะใช้งาน โดยให้นำค่าสูงสุดที่เป็นไปได้ในการ Login และ Steady State มาคำนวนรวมกัน บางองค์กรอาจคำนวนไม่เหมือนกัน เช่น บางที่อาจยอมให้ Users ทั้งหมดทำการ Login พร้อมกันได้ทุกคน ทำให้ค่า Max Login IOPS กลายเป็น Peak IOPS ไป แต่ในบางองค์กรอาจประเมินไว้เพียงว่ามีผู้ใช้งาน Login พร้อมกันเพียง 20% ในขณะที่อีก 80% อาจกำลังใช้งานตามปกติอยู่ ทำให้ต้องนำค่า Login IOPS จากผู้ใช้งาน 20% มาคำนวนรวมกับ Steady State แบบ Max ของผู้ใช้งานอีก 80%
- Estimated Boot IOPS / ตัวเลขประมาณของ Boot IOPS ทาง Citrix ได้ให้ Magic Number มา โดยให้ใช้จำนวนเครื่องที่จะทำการบูทพร้อมกัน*22 โดยอาจทำการเผื่อค่าเอาไว้อีก 10%
ตัวอย่างการคำนวนประสิทธิภาพระบบ VDI
สมมติค่าต่างๆ ดังต่อไปนี้
- User = 100 คน
- Boot IOPS = 300 IOPS
- Login IOPS = 120 IOPS
- Desktop Login Time = 30 วินาที
- Steady State / ในการใช้งานทั่วไป มีอัตราส่วน Read/Write = 10/90
- Light User = 6 IOPS มีจำนวน 40 คน
- Normal User = 10 IOPS มีจำนวน 30 คน
- Power User = 25 IOPS มีจำนวน 20 คน
- Heavy User = 50 IOPS มีจำนวน 10 คน
ผลการคำนวนจะได้ดังต่อไปนี้
- Launch Rate = 0.5 ดังนั้นผู้ใช้งานทั้งหมด 100 คน จะ Login ครบหมดในเวลา = 100*0.5 = 50 วินาที
- Max Login IOPS เนื่องจากแต่ละเครื่องมี Desktop Login Time = 30 วินาที ดังนั้นในช่วงวินาทีที่ 29-30 จะเป็นช่วงที่มี IOPS สูงสุด เพราะมีเครื่องที่ Login จากวินาทีที่ 0-29 ทำงานอยู่ด้วย รวมทั้งสิ้น = 30/0.5*120 = 7,200 IOPS
- Steady State IOPS = 6*40 + 10*30 + 25*20 + 50*10 = 240 + 300 + 500 + 500 = 1,540 คน
- Peak IOPS ในช่วงวินาทีที่ 50 จากการ Login จะแปลว่ามีเครื่องที่กำลัง Login เสร็จไปแล้ว 40 เครื่อง และกำลัง Login อยู่อีก 60 เครื่อง ถ้ามองในกรณีที่แย่ที่สุดแปลว่าผู้ใช้งานที่มี Load สูงสุด 40 คนได้บูทเสร็จแล้ว และกำลังทำงานอยู่ ในขณะที่คนที่เหลือกำลังค่อย บูทตาม โดยการใช้งานจริงนั้นล้วนมี IOPS ไม่ถึงค่า Login IOPS ที่เรากำหนดไว้เลย ดังนั้นจึงสันนิษฐานได้ว่าช่วงวินาทีที่ 50 น่าจะเป็นช่วงที่มี IOPS สูงสุด ซึ่งมีค่าเท่ากับ 60*120 <Login IOPS> + 10*10 + 25*20 + 50*10 <Workload IOPS>= 7,200 + 100 + 500 + 500 = 8,300 IOPS
- Estimated Boot IOPS = 100*22 = 2,200 IOPS
จะเห็นได้ว่าระบบสำหรับ 100 คนนี้ ใช้ Server ที่ใช้ Solid State หรือ SAN Storage ทั่วๆ ไปที่มีความเร็วประมาณ 8,300 IOPS ก็น่าจะเพียงพอนั่นเองครับ ซึ่ง SAN Storage ทั่วไปที่ติดตั้ง Cache ประมาณ 8GB, ใช้งานประมาณ 4-8 Channel และใช้ SAS 15K HDD 16 ลูกก็จะสามารถทำ Random Read/Write ได้ประมาณนี้ครับ ขึ้นอยู่กับยี่ห้อ Storage ที่ใช้ครับ
เมื่อเกิดเหตุฉุกเฉินในระบบ VDI
คราวนี้ในกรณีฉุกเฉิน เช่น ไฟกระตุก หรือเกิดเหตุอื่นๆ ทำให้ต้องรีบทำการอัพระบบ VDI ขึ้นมาใหม่ทันที เราอาจจะต้องรีบทำการบูทเครื่องใหม่ขึ้นมาทั้งหมด ซึ่งเหตุการณ์อย่างนี้จะเรียกว่า Boot Storm ครับ ซึ่งถ้าเราใช้ SAN Storage ที่มีขนาด 8,300 IOPS แล้ว ก็จะหมายความว่า เราสามารถบูทเครื่องพร้อมกันได้ทั้งหมดทีละ = 8,300/300 = 27.67 เครื่องครับ และทำการ Login พร้อมกันได้ทั้งหมดเท่ากับ Login Storm = 8,300/120 = 69.17 เครื่องครับ (ในกรณีที่ไม่ได้บูทเครื่องอยู่ และไม่มีใครใช้งานอยู่ด้วยนะครับ ซึ่งตัวเลขเหล่านี้เป็นขี้ดจำกัดของระบบที่ต้องพึงระวังไว้เมื่อเกิดเหตุใดๆ ก็ตาม รวมถึงการวางนโยบาย Disaster Recovery ด้วยครับ และถ้าเกิดว่าอยากจะออกแบบระบบเผื่อให้ค่า Storm ต่างๆ เหล่านี้สูงขึ้นเอาไว้ก่อน ก็สามารถทำได้เช่นกันครับ
สรุปการออกแบบระบบ VDI
การออกแบบระบบ VDI เป็นหนึ่งในระบบที่จะต้องใช้ความรู้ทางด้านประสิทธิภาพของ Server และ Storage เข้ามาเกี่ยวข้องเป็นอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับระบบ VDI ที่มีขนาดใหญ่มากขึ้นไปอีกก็จะยิ่งมีความซับซ้อนสูงขึ้น ดังนั้นการคิดคำนวณที่ถูกต้อง และการเลือกใช้ Solution ที่เหมาะสมกับ VDI จึงถือเป็นสิ่งที่จำเป็น ซึ่งถ้าใครต้องการคำปรึกษทางด้านเทคนิค ก็สามารถติดต่อทาง Throughwave มาได้เลยนะครับ
สำหรับ Solution VDI ที่ทาง Throughwave มีนั้น ก็จะมี Server จาก Supermicro ที่สามารถใช้ได้ทั้งแบบ Standalone คู่กับ Solid State หรือทำงานร่วมกับ SAN Storage, Infortrend ที่เป็น SAN Storage ประสิทธิภาพสูง และสุดท้าย Nutanix Cloud Cluster ที่สามารถรองรับได้ 400 VDI ต่อ Appliance และยังได้รับรางวัล Best of VMWorld 2011 Gold Award Desktop Virtualization อีกด้วย รวมถึงสามารถเพิ่มขยาย Appliance ได้ในลักษณะ Cloud แบบ Google หรือ Facebook อย่างไม่มีขีดจำกัดครับ
หรือถ้าหากองค์กรไหนต้องการระบบ VDI ขนาดเล็กๆ เริ่มต้นจาก 10 – 100 ผู้ใช้งาน ก็สามารถพิจารณา Throughwave VDI Complete Box ที่สามารถใช้ VDI ได้อย่างสำเร็จรูปทันที ด้วย Solid State Drive Server จาก Supermicro จำนวน 1 เครื่อง พร้อม License จาก VMware และ Microsoft และบริการติดตั้งจากทีมงาน Throughwave ด้วยได้ทันทีครับ
———-
บทความโดย Throughwave Thailand
ท่านสามารถติดตามข่าวสารเพิ่มเติมได้ที่ https://www.throughwave.co.th
