TCO Studie IBM AIX Power vs. Linux x86

IN&OUT AG
IBM AIX POWER VS. LINUX X86
Praxisvergleich für Kernapplikationen
im Banken- und Versicherungsumfeld
Andreas Zallmann
Leiter IT-Efficiency, In&Out AG
Version:
1.01
Datum:
19.2.2014
Klassifikation:
nicht klassifiziert
In&Out AG IT Consulting & Engineering
Seestrasse 353, CH-8038 Zürich
Phone +41 44 485 60 60
Fax +41 44 485 60 68
[email protected], www.inout.ch
xw
In&Out AG IBM AIX Power vs. LINUX x86
Praxisvergleich für Kernapplikationen im Banken- und Versicherungsumfeld
Vorbemerkung
Die vorliegende Studie wurde im Auftrag von IBM ausgeführt. In&Out als unabhängiges Beratungsunternehmen versichert, dass seitens IBM kein Einfluss auf die Resultate dieser Studie genommen
wurde und diese unabhängig erstellt wurde. Es besteht keinerlei finanzielle Verbindung zwischen
In&Out und IBM.
Einleitung
Insbesondere im Banking- und Versicherungsumfeld laufen
die zentralen Kernapplikationen wie Adcubum Syrius,
Avaloq, Finnova oder Temenos T24 sehr häufig auf Unixbasierten Systemen auf RISC CPUs.
In diesem Umfeld finden verstärkte Diskussionen statt, ob
die Unix basierten Systeme durch Industriestandardlösungen auf x86 Basis abgelöst werden sollen. Dabei spielen die
Kosten oft eine entscheidende Rolle, allerdings werden oft
nur die Investitionskosten pro Rechenleistung miteinander
verglichen, ohne Aspekte wie Überprovisionierung durch
Virtualisierung, Flexibilität, Stabilität und Lizenzkosten mit zu
berücksichtigen.
IBM hat In&Out als unabhängiges Consulting Unternehmen beauftragt, einen umfassenderen Praxisvergleich zwischen UNIX Systemen mit RISC CPUs und LINUX Systemen mit x86 CPUs durchzuführen unter
Berücksichtigung aller in der Praxis relevanten Kostenfaktoren. Dabei werden jeweils aktuelle IBM Systeme
auf POWER7+ RISC Basis (pSeries p770) und auf x86 Basis (xSeries x3650) miteinander verglichen.
Die In&Out AG verfügt über ausgewiesene jahrelange Erfahrung in Architektur, Konzeption, Engineering,
Implementation, Betrieb und Tuning von Systemplattformen für Banken und Versicherungen.
Management Summary
In einer Modellrechnung wurde ein reales Kundenszenario V1 auf Power in zwei x86 Szenarien übertragen.
V2 mit physischen Produktions- und Integrationsumgebungen und V3 mit virtualisierten Integrationsumgebungen. Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Kennzahlen zusammen, die genaue Berechnung wird im
Papier erläutert.
Kennzahlen
Leistung pro Core
Serverkonfigurationen
Physische Systeme
Physische CPUs
Physisches Memory
Stromverbrauch
IO Adapter
Rackspace
TCO 3 Jahre, CHF
V1 IBM P7+
58
1
2
48
2048 GB
5'412W
8
24U
3'809’515
V2 x86
Prod / Int Physisch
40
-17%
9
+800%
29
+1350%
248
+417%
2'896 GB
+41%
8'572W
+62%
58
+625%
58U
+141%
6'338'158
+66%
V3 x86
Prod Physisch
40
-17%
8
+700%
18
+800%
192
+300%
2'896 GB
+41%
6’626W
+22%
36
+350%
36U
+50%
5'469'579
+44%
Tabelle 1 - Zusammenfassung Kennzahlen
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Der Ressourcenbedarf ist aufgrund der effizienten Virtualisierung im Power Umfeld signifikant geringer. Die
stabile und etablierte IBM Power Plattform ist somit trotz massiv höherer Hardwarekosten in einer umfänglichen TCO Rechnung die günstigere. Der Entscheid für Power oder Linux sollte ausserdem kein reiner kostengetriebener Entscheid sein, sondern ein strategischer Entscheid.
Ausgangslage
Seit den 90er Jahren werden unternehmenskritische Applikationen verstärkt von hostbasierten Systemen
oder AS400 Systemen auf Unix Systeme migriert, die damit aus der Nische der Spezialanwendungen und
Workstations Ihren Weg in das Rechenzentrum antraten.
Neben den reinen Unix Derivaten wurde ein unixartiges System mit gleichen Schnittstellen und Verhalten auf
einer neuen Codebasis von Linus Torvalds und einer zunehmend grossen Entwicklergemeinde entwickelt:
Linux. Das besondere ist, dass Linux quelloffen ist und in unzähligen Distributionen von einer Vielzahl von
Anbietern wie RedHat, Suse, Sun/Oracle, etc. erhältlich ist. Es existieren auch speziell angepasste Linux
Varianten, beispielsweise Linux für IBM POWER oder zLinux für Hostsysteme. Linux läuft allerdings überwiegend auf Industriestandard x86 Prozessoren von Intel oder AMD.
Seit Mitte der 00er Jahre konkurrenziert Linux zunehmend Unix Systeme im Bereich unternehmenskritischer
Anwendungen und wächst zu Lasten der Unix basierten Systeme.
Marktanteile
Die Marktanteile im Servermarkt 2013 insgesamt sind in der folgenden Grafik dargestellt. Windows Server
weisen einen leicht rückläufigen Marktanteil von gut 50% aus. Linux wächst gegenwärtig mir 3.4% pro Jahr,
während RISC basierte UNIX Systeme insgesamt signifikant zurückgehen. Der Marktanteil von Linux Systemen ist mit 23% bereits fast doppelt so hoch wie bei Unix Systemen, dieser Trend dürfte sich weiter fortsetzen. Es ist zu erwarten, dass sich Linux wie Windows Systeme in den nächsten Jahren im Serverbereich
zu einem Defacto Standard entwickeln.
IDC$Server$Revenue$2013$
Other(
12.10%(
435.9%$
Unix(
12.60%(
Windows(
52.20%(
44.2%$
Linux(
23.10%(
+3.4%$
Abbildung 1 – Server Revenue 2013 nach Betriebssystem (Quelle: IDC)
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Der Marktanteil im Unix Bereich ist in der folgenden Grafik dargestellt. Dabei haben sich in den letzten 10
Jahren die Marktanteile in Richtung IBM AIX entwickelt. Inzwischen hat IBM mit AIX eine nahezu marktbeherrschende Stellung im Bereich der UNIX basierten Systeme inne.
Abbildung 2 – Entwicklung Marktanteile UNIX Systeme (Quelle: IDC)
Allerdings ist die Marktkonzentration im x86 Bereich noch wesentlich gravierender, der Hersteller Intel vereinigt einen Marktanteil von annähernd 80% auf sich. Als Konkurrent liefert AMD jedoch quasi identische Prozessoren mit einfachen Umstiegsmöglichkeiten. Gravierend würde die Situation bei einem Marktaustritt von
AMD werden.
Technologie
Im Unix Umfeld ist insbesondere die Power Plattform mit AIX in den letzten Jahren sehr stark weiterentwickelt worden, während die Innovationen insbesondere im Hardwarebereich bei den anderen Unix Anbietern
eher Mangelware waren. Die wichtigsten Technologien und die dazugehörigen Begriffe im Power Umfeld
seien kurz erwähnt.
Logische Partitionen (LPAR) und dynamische logische Partitionen (DLPAR)
Seit 2001 mit POWER4 sind LPARs verfügbar, die basierend auf einer physischen Hardware einen Teil der
verfügbaren CPU und Memoryressourcen einer logischen Partition mit einem eigenen OS Image zuteilen
können.
Eine Erweiterung der LPARs sind dynamische logische Partitionen, bei denen sich die Zuteilung von CPU
und Hauptspeicherressourcen online manuell ändern lässt.
Hypervisor Hardware Virtualisierung
Die Hardwarevirtualisierung auf IBM Power Systemen per Hypervisor ist immer aktiv und wird nur jeweils
anders konfiguriert. Insofern gibt es auch keine Leistungseinbusse für die Virtualisierung. Da AIX Systeme
immer mit Virtualisierung ausgestattet sind, wird diese zwingend von allen relevanten Softwarehersteller von
auf AIX verfügbaren Produkten auch für produktive Systeme unterstützt, unter anderen Avaloq, Adcubum,
Finnova, Temenos und Oracle. Bei softwarebasierten Virtualisierungen – wie im x86 Umfeld üblich – wird oft
mindestens für die Produktionsumgebung eine physische Umgebung gefordert oder, dass allfällige Probleme erst auf nicht virtualisierten Systemen nachvollzogen werden (eine nur schwer realisierbare Forderung).
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Shared Processor Partitions
Mit Shared Processor Partitions werden CPU Ressourcen nicht dediziert einer LPAR vergeben, sondern es
wird ein garantierter Anteil von CPUs (Entiteled Capacity, EC) und ein maximaler Anteil von CPUs (Virtual
Processors, VP) definiert. Die VPs können bis zu Faktor 10 und ab POWER7+ sogar Faktor 20 höher sein
als die EC. So kann eine Partition beispielsweise 0.8 garantierte CPUs und 16 virtuelle CPUs haben. Damit
kann die LPAR bis zu 16 CPUs nutzen, aber nur 0.8 sind wirklich „garantiert“. Die garantierten CPUs werden
nur zugewiesen, wenn diese auch gebraucht werden, andernfalls stehen auch diese anderen LPARs zur
Verfügung. Stehen nicht genügend physische CPUs zur Verfügung, um die Summe der Anforderungen der
Virtuellen Prozessoren abzudecken, erfolgt die Verteilung der garantierten Kapazitäten und dann der Restkapazitäten mit einer pro LPAR definierbaren Gewichtung. Die Zuteilung der CPUs erfolgt durch den Hypervisor im Submillisekundentakt.
Überprovisionierung
Aufgrund der unterschiedlichen Lastspitzen der verschiedenen LPARs zu unterschiedlichen Zeiten, ist es
üblich, die physischen CPUs mehrfach zu vergeben, also zu überprovisionieren. Das Verhältnis zwischen
virtuellen CPUs und physischen CPUs bezeichnet man dann als Überprovisionierungsfaktor. Theoretisch ist
eine Überprovisionierung bis zu Faktor 10 (ab POWER7+ Faktor 20) möglich, da die physischen CPUs zwar
nur einmal als Entitled Capacity verteilt werden können, aber die virtuellen Prozessoren bis zu Faktor 10 (ab
POWER7+ 20) höher sein können. Je mehr LPARs auf einem physischen System sind, desto höher kann
man die Überprovisionierung wählen. Dies gilt insbesondere, wenn LPARs mit sehr unterschiedlichen Lastanforderungen zusammen betrieben werden, z.B. viele Entwicklungs- und Integrationsinstanzen. In einem
Projektumfeld ist deshalb eine Überprovisionierung der physischen CPUs um Faktor 5 und mehr üblich, in
einem produktiven Umfeld ist ein Faktor 3-5 realistisch.
Shared Processor Pools
Seit POWER6 werden sogenannte Shared Processor Pools unterstützt. Für jeden Shared Processor Pool
kann individuell eine Obergrenze an CPUs festgelegt werden. Jede LPAR wird einem Pool zugewiesen. Die
Hardwarevirtualisierung stellt sicher, dass die Summe der CPUs der LPARs in einem Pool nie über die definierte Obergrenze steigt. Damit kann beispielsweise ein Oracle DB Pool und ein WebLogic Pool gebildet
werden und nur die konfigurierten CPUs müssen lizenziert werden. Diese Art der Partitionierung wird zum
1
überwiegenden Teil von Softwareherstellern akzeptiert , während Softwarevirtualisierungen wie VMware in
der Regel nicht akzeptiert werden und so Lizenzkosten für das gesamte physische System und sogar einen
Serververbund anfallen.
Simultaneous Multithreading (SMT)
Seit POWER7 wird ein 4-fach Multithreading pro Core unterstützt, d.h. pro virtuellem Prozessor sind 4 parallele Threads in Form von logischen CPUs verfügbar. Wird ein physischer Prozessor einer LPAR zugewie-
1
Es ist darauf hinzuweisen, dass Oracle seit Ende 2013 die Kombination von Shared Processor Pools als „Hard Partitioning“ in bestimmten Konstellationen beim Einsatz von Live Partition Mobility (LPM) nicht mehr akzeptiert. Der Hintergrund dürfte sein, dass
man mit LPM jederzeit (sogar Online) eine Oracle LPAR zwischen verschiedenen Servern hin- und herschieben kann und damit
grundsätzlich alle Server lizenzpflichtig wären. Dies ist grundsätzlich nachvollziehbar und wird schon immer bei VMware beim Einsatz von VMmotion so gehandhabt. Nicht ganz verständlich ist, warum LPM zwischen zwei Servern mit beispielsweise je einem
Oracle DB Pool problematisch ist. Hier ist die Entwicklung abzuwarten, wie diese neue Regelung genau gehandhabt wird. Bei Kunden, die pro physischem System ohnehin nur eine Softwarekomponente (z.B. Oracle DBs) einsetzen spielt dies keine Rolle. Beim
Einsatz von mehreren Produkten auf Shared Processor Pools müssen möglicherweise statt Pools doch physisch getrennte Systeme
eingesetzt werden, dies würde den Business Case für Power Systeme definitiv verschlechtern, da mehr Physik zum Einsatz käme
und die Überprovisionierung nicht mehr so ausgeprägt gefahren werden könnte.
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sen, können dort 4 Treads gleichzeitig bearbeitet werden, wodurch sich der Durchsatz etwa verdoppelt. Ab
POWER8 sind voraussichtlich 8 Treads pro Core verfügbar.
Virtual IO Server (VIO)
Sämtliche IO Adapter (Ethernet, SAN für Storage und Tape, etc.) können entweder dediziert einer LPAR zur
Verfügung gestellt werden oder über sogenannte VIOs zwischen verschiedene LPARs geshared werden.
Die VIOs können redundant aufgebaut werden und innerhalb der VIOs können Kanäle gebündelt werden,
sodass eine optimale Ausfallsicherheit und Performance gewährleistet ist. Somit muss ein Power System nur
einmal physisch verkabelt werden. Anschliessend werden auf den VIOs die Storageobjekte (LUNs) oder
Netzwerksegmente pro LPAR konfiguriert. Beim Erstellen einer logischen Partition ist somit keine physische
Verkabelung mehr notwendig, was den Betriebsaufwand und die Ausführungszeit massiv reduziert. Auch bei
grössten Umgebungen ist eine vollständige IO Virtualisierung bei Power Systemen heute Standard.
Advanced Memory Expansion (AME)
Mit POWER7 wurde mit AME auch die Ressource Hauptspeicher speziell adressiert. Bisher konnten vor
allem die CPU Ressourcen gut virtualisiert und überprovisioniert werden, der Hauptspeicher wurde jedoch
dediziert einzelnen LPARs zugeteilt. Mit AME ändert sich das zwar nicht, das Memory kann aber online
komprimiert werden. Dabei gilt es einen Kompromiss zwischen dem Kompressionsfaktor und der daraus
entstehenden CPU Last zu finden. Kompression bis Faktor 2 ist ohne signifikante CPU Last beispielsweise
für DB Server realisierbar. Bei einem Kompressionsfaktor von 2 und Einsatz von 50 GB physischem Memory
stehen den Applikationen defacto 100 GB Hauptspeicher zur Verfügung. Ein Einsatz von AME ist nicht sinnvoll für Systeme mit extrem hohem Memorydurchsatz (z.B. Web Application Server) oder für Systeme, die
bereits eine andersweitige Kompression vornehmen, z.B. Oracle Basic oder Advanced Compression. Seit
POWER7+ ist die AME Hardware Accelleration verfügbar, die die CPU Last für die Compression nochmals
stark reduziert.
Oracle Benchmarks mit der In&Out Oracle Benchmark Suite OraBench (www.orabench.ch) auf POWER7
Systemen ohne Hardware Acceleration haben bei AME Compression Faktor 1.5 keinen Performance Impact
gezeigt bei einer sehr geringen zusätzlichen CPU Belastung durch AME. IBM interne Tests mit POWER7
und Oracle ohne Hardware Acceleration zeigen sogar bei einem AME Faktor 3 nur einen geringen Perfor2
manceimpact (<10%) bei 7% höherem CPU Verbrauch .
Somit hilft AME entweder den benötigten Hauptspeicher zu reduzieren, oder den Anwendungen mehr (komprimierten) Hauptspeicher bereitzustellen und damit eine Beschleunigung zu erreichen.
Active Memory Sharing (AMS)
Mit POWER6 wurde PowerVM Active Memory Sharing (AMS) als eine fortschrittliche Speichervirtualisierungstechnologie eingeführt. AMS kann das physische RAM mittels intelligenter Algorithmen von einer Partition zu einer anderen verschieben, so dass eine höhere Auslastung und Flexibilität im Bereich Memory erreicht werden kann. Mehrere AIX LPARs können sich dank dieser Speicher Virtualisierungsfunktion einen
gemeinsamen Speicherpool teilen. POWERVM weist den einzelnen Partitionen automatisch je nach Bedarf
den benötigten Speicher zu, die aktuell nicht oder wenig genutzten Memorysegmente werden nötigenfalls
auf ein Paging Device verschoben. Dieses Verfahren ist insbesondere bei gelegentlich genutzten Entwicklungs- und Integrationsumgebungen gut einsetzbar, weniger für produktive Systeme.
2
Link:
, Slide 35
https://www-950.ibm.com/events/wwe/grp/grp024.nsf/vLookupPDFs/Printemps%20de%20la%20TPrintemps%20de%20la%20Technologie%202013%20S.%20Chabrolles/$file/Printemps%20de%20la%20TPrintemps%20de%20la%20Technologie%202013%20S.%20Chabrolles.pdf
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Stabilität / RAS
Die POWER7 Systeme verfügen über Verfügbarkeitsfunktionen (RAS=Reliability, Availability and Serviceability), die auf eine möglichst hohe Verfügbarkeit ausgelegt sind. Die folgende Tabelle zeigt Verfügbarkeitsfunktionen auf POWER Systemen im Vergleich zu x86 Systemen.
Abbildung 3 – RAS Features POWER7+ und x86 (Quelle: IBM)
Neben den reinen Verfügbarkeitsfunktionen bieten POWER7 Systeme diverse erweiterte Funktionen, die
einen Hardware Unterbruch von POWER Systemen auf ein Minimum reduzieren:
1
•
Live Partition Mobility
LPARs können online zwischen verschiedenen Systemen verschoben werden, sogar zwischen unterschiedlichen Hardware-Modellen und zwischen verschiedenen Generationen.
•
Live Upgrade
Betriebssystem und Firmware Updates können in aller Regel online erfolgen.
Selten muss zum Aktivieren von bestimmten Features ein Reboot der LPARs erfolgen.
•
LPAR Profile
LPARs können direkt auf einem anderen POWER7 System gestartet werden. Damit lassen sich sehr
einfach Server- oder Standortausfälle handhaben.
•
Dynamic LPARs
Ressourcenzuteilungen (CPU, Memory) können online auf der LPAR innerhalb der definierten Minimal- und Maximalgrenzen geändert werden.
•
Capacity On Demand (CoD)
Eingebaute Hardware Ressourcen können online und unterbruchsfrei entweder temporär oder dauerhaft (kostenpflichtig) zugeschaltet werden.
•
Power System Upgrades „in-the-box“
Bestimmte Updates können in vorhandenen Systemen erfolgen, so konnten beispielsweise p770
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Systeme „in-the-Box“ von POWER7 auf POWER7+ mit minimaler Downtime aktualisiert werden.
Dies ist aber bei bestimmten Generationswechseln nicht möglich, so ist der Upgrade von POWER7+
auf POWER8 nicht „in the Box“ möglich. Per Live Partition Mobility können jedoch Partitionen von
POWER7+ Systemen (sogar Online) auf POWER8 Systeme verschoben werden. Diese LPARs laufen dann im POWER7 Modus. Nach einem Reboot starten diese im POWER8 Modus.
Verfügbarkeit
Solitaire Interglobal hat im Jahr 2011 eine Auswertung von 43'260 Kunden durchgeführt und Kennzahlen für
die Betriebssysteme AIX, Linux und Windows ermittelt. Die folgende Grafik zeigt die durchschnittliche Verfügbarkeit pro Betriebssystem.
Abbildung 4 – Systemverfügbarkeit Linux / Windows / AIX
3
Die Verfügbarkeit von AIX Systemen liegt jeweils bei 98.5 bis 99%. Die Ausfallzeit bei Linux Systemen war
durchschnittlich 2-3 mal grösser.
Security
Solitaire Interglobal hat Sicherheitslücken der Betriebssysteme AIX, Windows und Linux bei einer grossen
Anzahl Kunden verglichen. Sowohl bei AIX als auch bei POWERVM wurden keinerlei Einbrüche festgestellt,
während in den letzten 12 Monaten auf Linux Systemen zwischen 1 bis 5 Sicherheitslücken pro Monat festgestellt wurden.
3
http://public.dhe.ibm.com/common/ssi/ecm/en/pol03099usen/POL03099USEN.PDF
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Abbildung 5 – Sicherheitslücken Linux / Windows / AIX3
Die folgende Grafik zeigt eine aktuelle Auswertung von „Software Flaws“ auf der Homepage der National
4
Vulnerability Database für die Betriebssysteme Linux und AIX sowie die Virtualisierungstechnologien
VMware und POWERVM.
So#ware(Flaws(3Y(
So#ware(Flaws(
4183$
4500$
4000$
800$
3500$
700$
3000$
600$
2500$
500$
400$
2000$
1500$
1000$
500$
So#ware(Flaws(3M(
821$
900$
325$
0$
AIX$
754$
200$
100$
0$
PowerVM$
300$
42$
0$
Linux$
Vmware$
AIX$
112$
0$
PowerVM$
Linux$
Vmware$
100$
90$
80$
70$
60$
50$
40$
30$
20$
10$
0$
88$
2$
0$
AIX$
PowerVM$
10$
Linux$
Vmware$
Abbildung 6 – Softwareschwachstellen AIX / POWERVM vs. Linux / VMware jeweils Total/Letzte 3 Jahre/Letzte 3 Monate
(Stand 30.1.2014)
4
Dabei sind in der Virtualisierungstechnik PowerVM keine Lücken festgestellt wurden. Im AIX wird ca. eine
Sicherheitslücke pro Monat festgestellt, während es bei Linux ungefähr 30 mal so viele sind.
Sizingaspekte
Kommen statt vollvirtualisierter Systemen physische Systeme zum Einsatz, wie üblicherweise für x86 Produktionssysteme oder ist nur eine geringe Zahl von VMs (kleiner 10 VMs) im Einsatz, so sind beim Sizing
weitere Aspekte zu berücksichtigen:
Lastspitzen und Überprovisionierung
Für das Sizing der Systeme ist die maximal notwendige Leistung ausschlaggebend (Lastspitzen). Bei physischen Systemen muss jedes System separat auf die Lastspitzen ausgelegt werden. Bei virtuellen Systemen
mit einer Vielzahl von logischen Systemen, kann man die physischen Ressourcen überprovisionieren, da
niemals alle Lastspitzen gleichzeitig auftreten werden. Bei Power Systemen sind Überprovisionierungen von
Faktor 3-5 im produktiven Umfeld üblich. Bei x86 Systemen können in der Regel nicht so viele VMs gleichzeitig betrieben werden und Produktionssysteme werden normalerweise physisch implementiert.
4
Die National Vulnerablity Database ist ein Produkt des National Institutes for Standards and Technologies (NIST) und wird vom US
Department of Homeland Security finanziert.
http://web.nvd.nist.gov/view/vuln/search.
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Wachstumsreserve
Im Vergleich zum aktuellen Bedarf von CPUs und Memory sollte jedem System eine Wachstumsreserve zur
Verfügung stehen, damit steigende Anforderungen keinen Ausbau oder gar einen Hardwarewechsel erfordern. Bei physischen Servern kann diese Wachstumsreserve nicht geteilt werden, sondern muss für jeden
physischen Server dediziert vorhanden sein. Wir rechnen im Folgenden mit einer moderaten Wachstumsreserve von 30% bei physischen Servern.
Servergrössen
In der Regel sind von einem Servertyp, der in grösserer Zahl eingesetzt wird, nur einige Standardkonfigurationen in einem Unternehmen im Einsatz, z.B. Klein/Mittel/Gross. Andernfalls wird das Handling im täglichen
Betrieb unnötig erschwert. Das führt dazu, dass man nicht genau die benötigten Ressourcen wählen kann,
sondern das jeweils nächst grössere Modell, was zu zusätzlichen Hardware und Softwarekosten führt.
Auslastung
Die durchschnittliche Auslastung von physischen Servern beträgt üblicherweise 15%. Virtuelle Systeme können wesentlich höher ausgelastet werden. Allerdings gibt es je nach Art der Virtualisierung erhebliche Unterschiede. Die IBM Power Systeme können nachweislich bis annähernd 100% belastet werden, da die gesamte Virtualisierung in Hardware stattfindet und es einen sehr guten Mechanismus gibt, um Kapazitäten zu
garantieren und allenfalls bei Engpässen zu priorisieren. In der Praxis sind uns viele IBM Power Systeme
bekannt, die über entsprechende Auslastungszahlen verfügen. Die folgende Grafik, zeigt eine typische Auslastungssituation eines POWER7 Servers mit 24 Cores.
Abbildung 7 – Typische Auslastung eines 24 Core POWER7 Systems
Overhead der Virtualisierung
Hingegen lassen sich virtualisierte Plattformen unter VMware nicht so stark auslasten, da die Virtualisierung
nicht so effizient funktioniert. Unter grösserer Last ist ein Overhead von 25% der Leistung für die Virtualisierung selbst üblich. Während „Standalone“ Benchmarks mit virtualisierten x86 Plattformen eigentlich sehr
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gute Resultate zeigen, zeigen sich bei gleichzeitiger Last von mehreren virtuellen Plattformen auf dem selben physischen Server bereits deutliche Beeinflussungen durch die Virtualisierung.
In extremen Überlastsituationen verschärft sich die Situation bei der softwarebasierten Virtualisierung via
5
VMware deutlich. Die folgende Grafik zeigt Benchmarks der Edison Group aus dem Jahre 2011 . Dabei wird
der Open Source Benchmark AIM7 auf einer Power Plattform (p750 mit 32 Cores, Suse SLES Power Editon)
und auf einer x86 Plattform (HP DL 585 G7 mit 40 Cores, Suse SLES) gefahren. Mit einer virtuellen Maschine mit 32 virtuellen CPUs kann die IBM Plattform 540'666 Jobs pro Minute abarbeiten, die x86 Plattform mit
233'684 Jobs weniger als die Hälfte. Die IBM Plattform ist zu 100% ausgelastet, die HP Plattform zu 80%, da
diese 40 Cores aufweist und unter vSpere5.0 nur 32 virtuelle CPUs definiert werden können. Die Edison
Group hat jetzt denselben Workload 8x parallel gestartet, also 8 VMs mit jeweils 32 virtuellen Prozessoren.
Dies ist eine extreme Überlastsituation, die der Hypervisor zu bewältigen hat (IBM 8fache Überlast, HP
6.4fache Überlast) Während das IBM System mit total 500'721 Jobs nur einen sehr kleinen Impact von 7%
aufweist, geht der Durchsatz im VMware Umfeld um zwei Drittel (66%) auf total 79'626 Jobs zurück. Deshalb
werden VMware basierte Systeme in der Regel weniger stark überprovisioniert.
Auswirkungen&paralleler&VMs&
600'000"
540'666&
-7%
500'000"
500'721&
400'000"
300'000"
233'684&
200'000"
-6
6%
100'000"
79'626&
0"
1&VM&PowerVM&
IBM&p740&32&Cores&
8&VM&PowerVM&
IBM&p740&32&Cores&
1&VM&vSpere5&
HP&DL580&G7&40&Cores&
8&VM&vSpere5&
HP&DL580&G7&40&Cores&
Abbildung 8 – Auswirkung paralleler VMs in Überlastsituation
Stromverbrauch und Kühlung
Ein p770 System mit 24 Cores hat einen Stromverbrauch von 2'706 Watt unter Volllast, dies entspricht einem Stromverbrauch von 113 Watt pro Core. Ein x86 System mit 24 Cores verbraucht hingegen nur 614
Watt oder 26 Watt pro Core. Allerdings sinkt die Energieeffizienz pro Core bei kleineren Systemen, so verbraucht ein x86 System mit 4 Cores noch 245 Watt oder 61 Watt pro Core. Dies sind allerdings nur theoretische Werte, entscheidend ist in der Praxis, ob die Systeme auch entsprechend ausgelastet werden können.
In Tabelle 4 wird ein typischer Workload auf verschiedene Power und x86 Systeme umgelegt. Dort ist aufgrund der geringeren Überprovisionierung und dem Einsatz von physischen x86 Systemen mindestens für
Produktivumgebungen insgesamt ein höherer Stromverbrauch für die x86 Plattform auszumachen. Je nach
Konstellation beträgt dieser 22 bis 66%.
5
http://www.ibm.com/common/ssi/cgi-bin/ssialias?infotype=SA&subtype=WH&htmlfid=POL03090USEN
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Platzbedarf
Sehr ähnlich verhält sich die Situation beim Platzbedarf. Ein p770 System belegt mit maximal 48 Cores 12
Höheneinheiten im Serverrack (12U), während ein x86 System lediglich 2U benötigt. Sehr raumeffizient sind
damit insbesondere die x86 Server mit bis zu 24 Cores und einem Raumbedarf von 2U. Allerdings benötigt
auch ein System mit 2 oder 4 Cores bereits 2U, hier ist die Raumeffizienz pro Leistung schlechter als bei
Power Systemen. Für die Abwicklung eines typischen Workloads gemäss Tabelle 4 werden 2 p770 mit insgesamt 24U oder je nach Ausprägung 18 bis 29 x86 Systeme mit 36 bis 58U benötigt.
Operations
Grundsätzlich ist der Betrieb von vollvirtualisierten Systemen wesentlich weniger aufwändig, als der von
physischen Systemen. Je mehr virtualisierte Systeme auf ein physisches System gebracht werden, desto
geringer ist der Betriebsaufwand pro virtuellem Gast.
Virtuelle Systeme können zudem sehr schnell und flexibel umkonfiguriert und erweitert werden. Der Aufwand
für physische Installationen oder Verkabelung entfällt. Bei den Power Systemen ist auch eine prioritätsgesteuerte automatische Ressourcenallokation möglich.
Zusammen mit einer storage- oder serverbasierten Datenspiegelung und der Möglichkeit Profile auf jedem
anderen physischen System starten zu können, kann sehr einfach eine Desastervorsorge implementiert
werden. Ebenso kann Ausfällen einzelner Server so vorgebeugt werden. Dies gilt grundsätzlich für alle virtualisierten Systeme. Im x86 Umfeld werden allerdings ausgerechnet die produktiven Systeme in der Regel
NICHT virtualisiert, somit müssen hier separate Lösungen etabliert werden.
Im Power Umfeld können zudem mit redundanten VIOs (Virtual IO Servern) Adapterfailover über VIOs hinweg und durch Pairing von IO Komponenten sehr wirkungsvoll und einfach Single Point of Failure eliminiert
werden. Ergänzend kann dies über die etablierte Clustering Lösung PowerHA automatisiert erfolgen.
Im einem der beiden zentralen Rechenzentrum der Raiffeisen Gruppe in St. Gallen erlebte die von In&Out
konzipierte und implementierte DR-Lösung auf IBM Powerbasis ihre äusserst erfolgreiche Bewährungsprobe. Aufgrund eines Wasserschadens wurde ein Rechenzentrum nahezu vollständig unbrauchbar – dank des
6
erfolgreichen Failovers waren die Bankgeschäfte in keiner Weise betroffen .
Klumpenrisiko
Bei grossen Systemen mit einer Vielzahl von produktiven Applikationen wird sehr oft speziell das „Klumpenrisiko“ bei Ausfall eines physischen Systems als Problem betrachtet. Diese Betrachtung ist grundsätzlich
zutreffend, wird aber nach unserer Ansicht durch zusätzliche Aspekte relativiert.
Erstens ist das Ausfallrisiko einer Power Plattform aufgrund der RAS Features, der hohen Stabilität (siehe
oben) und der Online durchzuführenden Wartungsarbeiten und Konfigurationsänderungen erheblich geringer
als bei einer x86 Standard Industrielösung, bei der es in erster Linie auf einen konkurrenzfähigen Preis ankommt.
Zweitens hat eine hochkonsolidierte Plattform den Vorteil, dass man die Hochverfügbarkeit und das Desaster Recovery gesamthaft konzipieren und implementieren kann, d.h. man hat für alle Systeme im Idealfall die
6
http://www.tagblatt.ch/ostschweiz/stgallen/kantonstgallen/kantonstgallen/Raiffeisen-muss-mehrere-Wochen-auf-Serververzichten;art140,1254100 oder
http://www.inside-it.ch/articles/16757
http://www.polizeinews.ch/ostschweiz/Rohrbruch+im+Raiffeisengebaeude/372427/detail.htm
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gleiche Lösung. Im x86 Umfeld mit vielen Servern ist die Gefahr gross, dass man dies einfach „löst“, indem
man einfach einige Reservesysteme bereithält und dann erst bei einem Ausfall die Systeme neu aufsetzt.
Insbesondere bei nicht virtualisierten Systemen, die nicht einfach auf einem anderen physischen Server
gestartet werden können, führt dies ohne flankierende Massnahmen zu längeren Ausfallzeiten.
Zudem sind aufgrund der heutigen starken Vernetzung der Applikationen respektive deren Abhängigkeiten
bereits beim Ausfall einzelner Systeme auch viele andere Systeme nicht mehr (voll) funktionstüchtig. So
entstehen auch beim Einsatz kleinerer Systeme implizite Abhängigkeiten.
Leistungsvergleich
SPEC
Die folgende Tabelle zeigt einen Leistungsvergleich von SpecInt (www.spec.org). SPECint vergleicht die
CPU Leistung von Systemen und ist ein guter Anhaltspunkt für die gesamte Systemperformance.
System
Messzeitpunkt
CPU
Taktfrequenz
Sockets / Cores / Treads
OS
SpecInt_rate_2006
SpecInt_rate_2006 pro Core
Link Testresultat
SpecFp_rate_2006
SpecFp_rate_2006 pro Core
Link Testresultat
Power System
IBM p770
Sept. 2012
POWER7+
4.3 GHz
16 / 48 / 192
AIX 7.1
2800
58 (+45%)
x86 System
IBM x3650 M4 HD
Sept. 2013
Intel Xeon E5-2697-V2
2.7 GHz, Boost bis 3.5 GHz
2 / 24 / 48
RedHat RHEL 6.4 server
961
40
http://www.spec.org/cpu2006/results/res20
http://www.spec.org/cpu2006/results/res2013q3
12q4/cpu2006-20121002-24651.pdf
/cpu2006-20130908-26252.pdf
2280
47.5 (+64%)
696
29
http://www.spec.org/cpu2006/results/res20
http://www.spec.org/cpu2006/results/res2013q3
10q1/cpu2006-20100208-09579.pdf
/cpu2006-20130908-26254.pdf
Tabelle 2 – Performanceverleich (www.spec.org) POWER7+ und x86
Das neueste x86 System x3650 M4 HD von IBM erreicht mit 24 Cores einen SpecInt Durchsatz von 961,
dies entspricht 40 SpecInt pro Core. Der Floating Point Durchsatz entspricht 696 SpecFp oder 29 SpecFp
pro Core.
Das Midrange System p770 erreicht mit 48 Cores einen Durchsatz von 2800 SpecInt, dies entspricht fast der
3-fachen Leistung des x86 Systems. Pro Core erreicht der POWER7 Chip 58 SpecInt, also 45% mehr als ein
x86 basiertes System. Beim Floating Point Durchsatz erreicht das System 2280 SpecFp oder 47.5 pro Core.
Die Floating Point Leistung ist pro Core 64% höher als beim x86 basierten System.
Es ist dabei zu berücksichtigen, dass es sich bei dem Power System bereits um ein gut 1 Jahr altes System
handelt, während die x86 Maschine neu ist und erst ab Ende 2013 erhältlich ist. Die Power Systeme stehen
mit POWER8 unmittelbar vor einem Lifecycle (voraussichtlich ab April 2014).
Avaloq
In einem internen Avaloq Test aus dem Juni 2013 zeigt die POWER7 Plattform mit der niedriger getakteten
Variante POWER7+ 3.8 GHz im Vergleich zu einer aktuellen Intel E7 Plattform von HP eine um 74% höhere
Performance pro Core.
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Fazit
Wir gehen bei den folgenden Betrachtungen davon aus, dass ein POWER7+ Core 50% leistungsfähiger
ist als ein x86 Core. Dies ist eine äusserst konservative Betrachtung. Dabei wird der zusätzliche CPU
Overhead, der durch die Softwarevirtualisierung vSpere/VMware entsteht, nicht einberechnet.
Sizing und TCO – Ein Praxisvergleich
In einem realen Projekt bei einem grossen Krankenversicherer sind zwei IBM p770 Server im Einsatz, auf
denen 45 LPARs betrieben werden. Die Server verfügen jeweils über 24 Cores und 1 TB Memory. Insgesamt sind den 45 LPARs 154 virtuelle Cores zugewiesen, dies entspricht einer Überprovisionierung von
Faktor 3.2 von den 48 vorhandenen physischen Cores.
Dieser Workload wird in einer Modellrechnung auf eine x86 Linux Konfiguration übertragen. Dabei würden
die produktiven Systeme unter x86 nicht virtualisiert, da Softwarevirtualisierungen wie VMware von den
Softwareanbietern für produktive Systeme im Gegensatz zu den hardwarevirtualisieren IBM LPARs oft nicht
unterstützt werden. In der Regel werden Integrationssysteme produktionsidentisch aufgebaut und wären
somit auch nicht virtualisiert. Wir betrachten aber auch die Variante, dass Integrationssysteme ebenfalls
virtualisiert würden. Es werden folgende drei Varianten verglichen:
•
V1: IBM POWER7+ p770, vollvirtualisiert
•
V2: IBM x86 x3650 M4 HD,
Produktion und Integration nicht virtualisiert, alle anderen Systeme virtualisiert
•
V3: IBM x86 x3650 M4 HD,
Produktion nicht virtualisiert, alle anderen Systeme virtualisiert
Vergleich logische Ressourcen
In Anhang 1 werden die IBM LPARs jeweils in einer Beispielrechnung auf aktuell verfügbare x86 Hardware
übertragen. In der folgenden Tabelle werden die logischen Ressourcen für Produktion, Integration und sonstige Systeme summiert und diese für die drei Varianten verglichen.
Zweck
Prod
Integration
Sonstige
Summe Logisch
V1 P7+ Konfig
IBM p770
Cores
Memory
53
584
44
482
57
724
154
1’780
V2 x86 Konfig
IBM x3650 M4 HD
Cores
Memory
108
1096
88
768
87
822
283
2’686
V3 x86 Konfig
IBM x3650 M4 HD
Cores
Memory
108
1096
66
512
87
822
261
2’430
Tabelle 3 – Vergleich V1/V2/V3 logische Ressourcen
Vergleich physische Ressourcen und Hardware Kosten
In der folgenden Tabelle werden die physischen Ressourcen dargestellt, die für jede der drei Varianten verwendet werden. Dabei werden die notwendigen physischen x86 Systeme aus Anhang 1 entsprechend aufsummiert.
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7
#Server
Cores
Memory
Watt
SAN / LAN
CHF pro Server
V1 IBM p770 POWER7+ 4.3 GHz max. 48 Cores
9
2
24
1024 GB
2’706W
4/4
635’214
SUMME
48
2048 GB
5’412W
8/8
1'270’428
V2 IBM x3650 M4 HD Intel Xeon E5-2697-V2, 2.7 GHz, Boost bis 3.5 GHz, max. 24 Cores
2
24 2x12
512 GB
614W
2/2
28’277
1
16 2x8
384 GB
611W
2/2
16’125
3
16 2x8
128 GB
426W
2/2
12’384
3
8 1x8
128 GB
316W
2/2
10’863
3
8 1x8
64 GB
268W
2/2
9’928
5
8 1x8
32 GB
244W
2/2
9’461
1
4 1x4
64 GB
245W
2/2
8’494
9
4 1x4
32 GB
222W
2/2
8’026
10
2
4 1x4
8 GB
210W
2/2
7’690
29
248
2'896 GB
8’752W
58 / 58
315’617
+1’350%
+417%
+41%
+62%
+625%
-75%
V3 IBM x3650 M4 HD Intel Xeon E5-2697-V2, 2.7 GHz, Boost bis 3.5 GHz, max. 24 Cores
2
24 2x12
512 GB
614W
2/2
28’277
3
16 2x8
384 GB
611W
2/2
16’125
3
16 2x8
128 GB
426W
2/2
12’384
1
8 1x8
64 GB
268W
2/2
9’928
1
8 1x8
32 GB
244W
2/2
9’461
1
4 1x4
64 GB
245W
2/2
8’494
5
4 1x4
32 GB
222W
2/2
8’026
10
2
4 1x4
8 GB
210W
2/2
7’690
18
192
2'896 GB
6626W
36 / 36
225’474
+800%
+300%
+41%
+22%
+350%
-82%
8
Tabelle 4 – Vergleich physische Server V1 / V2 / V3
Auch wenn bei den x86 Systemen immer der gleiche Hardwaretyp x3650 M4 HD verwendet wird, so wird
dieser in V2 in 9 verschiedenen Konfigurationen und in V3 in 8 verschiedenen Konfigurationen eingesetzt.
Normalerweise werden in einem Unternehmen nur 2-3 verschiedene Ausprägungen eines Servertyps eingesetzt und bestellt. Dieser Aspekt ist nicht berücksichtigt und würde zu erheblichen weiteren Mehrkosten der
x86 Plattform führen, da jeweils grössere Systeme beschafft werden müssten. Gleiches gilt entsprechend für
die notwendigen Oracle Lizenzen.
Statt 2 physischen Servern sind es in Variante V2 29 physische Server (+1’350%) und in Variante V3 immerhin noch 18 physische Server (+800%). Die notwendige Anzahl physischer Cores ist um 300-400% höher, ebenso die Anzahl der notwendigen IO-Adapter. Der Stromverbrauch der x86 Variante ist um 22-62%
höher. Die Investitionskosten für die reine Hardware liegen jedoch erheblich niedriger (75-82% geringer als
die POWER7 Hardware).
Vergleich Lizenzkosten
In der folgenden Tabelle werden die Kosten der notwendigen Lizenzen verglichen. Details zur Berechnung
sind in den Fussnoten zu finden. Bei Oracle Produkten wird von einem typischen Rabatt von 50% ausgegangen, bei OS und Virtualisierungsprodukten von 30%.
7
Bei 100% CPU Load
8
Listenpreise mit 30% Rabatt, inklusive 3 Jahre Wartung auf Hardware 7x24. Ohne Lizenzen für OS, Virtualisierung und Middleware
9
Pro Server 1'011'583 CHF abzgl. AIX und PowerVM 225'408 CHF = 786'175 CHF, Uplift auf 7x24 HW Wartung 439.40 CHF pro
Monat in Jahr 1 und 4833.40 CHF pro Monat in Jahr 2-3 (121'274 CHF) abzgl. 30% Rabatt
10
Darin enthalten auch 1 zusätzlicher vCenter Server
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Zweck
DB Pool
WLS Pool
Virtualisierung
V1 IBM P7+
Cores
CHF
11
24
996’000
13
24
498’000
15
48
115’685
OS
48
SUMME
17
199’886
1'809’571
V2 x86
Cores
140
140
2 Server
x2
Sockets
27 Phys.
Server
2 Virt.
Server
4'454'937
CHF
12
2'905’000
14
1'452’500
16
18’817
18
66’339
19
12’281
V3 x86
Cores
128
128
4 Server x
2 Sockets
14 Phys.
Server
4 Virt.
Server
4'090’380
CHF
12
2'656’000
14
1'328’000
16
47’560
18
34’398
19
24’422
Tabelle 5 – Vergleich V1/V2/V3 Lizenzen
Vergleich TCO
In der folgenden Tabelle sind alle Kostenarten für Hardware, Lizenzen, Strom, Connectivity und Betrieb konsolidiert.
Zweck
V1 IBM P7+
Hardware inkl. 3 Jahre Wartung
Software inkl 3 Jahre Wartung
20
Stromkosten 3 Jahre
21
LAN/SAN
22
Betriebskosten
SUMME
Relativ zu V1
1'270’428
1'809’571
45’515
24’000
660’000
3'809’515
V2 x86
Prod / Int Phys
315’617
4'454'937
73’604
174’000
1'320’000
6'338’158
+66%
V3 x86
Prod Phys
225’474
4'090’380
55’725
108’000
990’000
5'469’579
+44%
Tabelle 6 – Vergleich V1/V2/V3 Gesamtkosten (TCO) über drei Jahre inkl. typischer Rabattierung
In der TCO Betrachtung zeigt sich, dass die IBM Power Plattform trotz um Faktoren höherer Hardware Investition über alles die kostengünstigere Plattform ist. Dies liegt vor allem an der höheren Anzahl notwendiger Cores auf der x86 Plattform und damit den höheren Oracle Lizenzkosten.
Zusätzlich sind vor allem die Connectivity Kosten erheblich geringer, da die Anzahl der HBA und LAN Adapter bei der virtualisierten IBM Plattform um Faktoren geringer ist. Letztlich kommt aufgrund der viel geringe11
Oracle DB Enterprise Edition Listenpreis 50'000 CHF -50%, Multicore Faktor 1, 22% Wartung x drei Jahre, 41'500 CHF pro Core
12
Oracle DB Enterprise Edition Listenpreis 50'000 CHF -50%, Multicore Faktor 0.5 22% Wartung x drei Jahre, 20'750 CHF pro Core
13
Oracle WLS Enterprise Editon Listenpreis 25'000 CHF -50%, Multicore Faktor 1, 22% Wartung x drei Jahre, 20'750 CHF pro Core
14
Oracle WLS Enterprise Editon Listenpreis 25'000 CHF-50%, Multicore Faktor 0.5, 22% Wartung x drei Jahre, 10’375 CHF pro Core
15
PowerVM EE inklusive 3 Jahre Wartung, 7x24, 30% Rabatt
16
VMware vSpere5 Enterprise Edition (ohne Kits und Operations Management) 3 Jahre Support, 7x24, pro Socket 4'950 CHF -30%
VMware vCenter Server 5 Standard, 3 Jahre Support 7x24, pro Instanz 7'082 CHF, 30%
17
AIX 7.1 EE inklusive 3 Jahre Wartung, 30% Rabatt
18
RHEL 1 Physischer Server, 2 Sockets, Premium Support, 1'299$ = 1'170 CHF pro Jahr = 3’510 CHF für drei Jahre -30%
19
RHEL for Virtual Datacenters, 1 Physischer Server, 2 Sockets, Unlimitierte virtuell Server, Premium Support 3’249$ = 2’924 CHF pro
Jahr = 8’722 CHF für drei Jahre -30%
20
0.20 CHF je kWh, Watt für 100% CPU x 24h x 365 Tage x 3 Jahre x 0.8 (geringere Durchschnittslast) x 2 (Abwärme)
Pro kW ergibt dies 8’410 CHF Stromkosten über drei Jahre.
Wattangabe aus Tabelle 4.
21
500 CHF pro Port pro Jahr, 1’500 CHF pro Port für drei Jahre
22
1'000 CHF pro Tag x 220 Tage = 220'000 CHF pro FTE pro Jahr = 660'000 CHF für drei Jahre
1 FTE für 2 physische POWER7+ Server mit 16 Connections, 45 LPARs, 45 virtualisierte OS
2 FTE für 29 physische Server x86 mit 116 Connections, 27 physische OS, 19 virtualisierte OS
1.5 FTE für 18 physische Server x86 mit 72 Connections, 14 physische OS, 32 virtualisierte OS
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Praxisvergleich für Kernapplikationen im Banken- und Versicherungsumfeld
ren Menge von physischen Servern auch ein geringerer Betriebsaufwand zum Tragen. Insbesondere diese
Betrachtung ist eher konservativ zugunsten der x86 Systeme gerechnet.
Nicht berücksichtigt ist die notwendige Fläche im Rechenzentrum und die Geschwindigkeit in der Umsetzung
der Anforderungen. Die Power Plattform ist vollvirtualisiert, bei x86 Systemen ist die Produktion (und in Variante V2 auch die Integration) physisch realisiert. Bei Ausbauten ist somit die notwendige Zeitspanne zur
Implementation von neuen Systemen oder Ausbauten aufgrund des Bestellvorganges bei x86 Systemen
wesentlich grösser.
SWOT
In der folgenden Tabelle sind in einer kurzen SWOT Analyse die wesentlichen Stärken und Schwächen,
sowie Chancen und Risiken der Power Plattform im Vergleich zu x86 Plattformen dargestellt.
Strengths (Stärken)
Weaknesses (Schwächen)
POWER7 Performance
Hardware Virtualisierung, kein Performanceimpact durch Virtualisierung
Effiziente CPU Nutzung dank Überprovisionierung
Skalierbarkeit von 4 Cores bis 256 Cores
Effiziente Memorynutzung dank AME und AMS
IO Virtualisierung, einmalige physische Verkabelung
Auslastungen von nahe 100% sind real erreichbar mit guten Antwortzeiten
Niedrige Lizenzkosten dank effizienter Nutzung
von Cores
TCO
Betriebsaufwand
Capacity on Demand (CoD) Möglichkeiten
In-the-box Update auf weitere Plattformen
Footprint im Rechenzentrum
Stabilität, RAS Features, Verfügbarkeit, HA/DR
Features
Opportunites (Chancen)
Hohe Hardwarekosten
Spezielles Know-How erforderlich
x86 ist Industriestandard, Forschung und Entwicklung werden von einer breiteren Masse getragen
Threats (Risiken)
Schnelle Anpassungen der virtuellen Umgebung möglich (“Time to market”)
POWER8 mit vermutlich deutlicher Leistungssteigerung
Bei hoher Konsolidierung sind Stromverbrauch
und Platzbedarf geringer als bei x86 Systemen
Hardware und Software aus einer Hand
Vendor Lock-In IBM / Power
Dominierende Marktstellung IBM im Risc Umfeld
Klumpenrisiko durch sehr viele LPARs auf einem physischen System
Support durch Dritthersteller
Lizenzpolitik Dritthersteller, siehe insbesondere
die Hinweise von Oracle und Shared Processor
Pools
Tabelle 7 - SWOT Analyse Power Plattform vs. x86
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Fazit
Unbestritten ist AIX mit POWER7 heute die leistungsfähigste und insbesondere hinsichtlich der Virtualisierung die am weitesten entwickelte Plattform. Dies zeigt sich letztlich auch an der Entwicklung der Marktanteile im Unix Umfeld.
Die Performance pro Core auf POWER7+ ist immer noch deutlich höher als auf x86 Industriestandardsystemen. Die Hardwarepreise von POWER7 sind jedoch leistungsbereinigt mindestens um Faktor 5 höher. Der
wesentlich entscheidendere Faktor sind jedoch die Lizenzkosten für Softwareprodukte. Aufgrund der weitergehenden Virtualisierung und der höheren Überprovisionierung der Power Plattform weist diese hier massive
Vorteile auf. Zusammen mit den höheren Betriebsaufwänden weist die x86 Plattform je nach Modellrechnung um 22 bis 44% höhere TCO auf.
Gleichzeitig ist die IBM Power Plattform eine der stabilsten und zuverlässigsten Plattformen überhaupt, an
die kostenoptimierte x86 Standardserver und Linux heute noch nicht heranreichen. Unzweifelhaft wird sich
x86 / Linux dennoch zum defacto Industriestandard entwickeln.
Die stabile und etablierte IBM Power Plattform ist trotz massiv höherer Hardwarekosten nicht zwingend die
teurere Plattform – im Gegenteil zeigt die obige sehr praxisorientierte Rechnung sogar TCO Vorteile für die
IBM Plattform auf. Jeder Kunde sollte selbst eine seriöse und umfassende TCO Berechnung durchführen.
Der Entscheid für oder gegen Power oder Linux sollte ausserdem kein reiner kostengetriebener Entscheid
sein, sondern ein strategischer Entscheid.
Über den Autor
Andreas Zallmann hat Informatik an der Universität Karlsruhe studiert und ist seit
dem Jahr 2000 bei der In&Out AG. Er ist verantwortlich für den Geschäftsbereich
IT-Efficiency mit 17 Engineers und Consultants und Mitglied der Geschäftsleitung der In&Out AG.
Die In&Out verfügt über jahrelange Praxis-Erfahrung in Architektur, Konzeption,
Engineering, Implementation, Betrieb und Tuning von Systemplattformen für
Core Applikationen für Banken und Versicherungen. Dabei sind insbesondere
Adcubum Syrius, Avaloq und Temenos T24 zu nennen.
Andreas Zallmann war verantwortlich für die Konzeption und Implementation der neuen Systemplattformen
für die Core Applikationen von Banque Pictet, Bank Julius Bär, Bank Vontobel, CONCORDIA, Deutsche
Bank (Schweiz), EFG Financial Products, Raiffeisen Bank, Swiss Life und anderen. Dabei hat Andreas Zallmann die entsprechenden Ausschreibungen, Evaluationen, TCO-Berechnungen, Detailkonzepte sowie
Banchmarking/Tuning durchgeführt. Alle Systemplattformen konnten termingerecht erfolgreich eingeführt
werden und laufen stabil und performant.
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Anhang 1 – Beispielhaftes Mapping IBM Power Plattform auf x86 Plattform
Beim Mapping von IBM Power Hardware auf IBM x86 Hardware werden die folgenden Regeln angewendet:
•
Ein POWER7+ Core wird in 1.5 x86 Cores umgerechnet (vergleiche Abschnitt Leistungsvergleich)
•
Für physische x86 Systeme wird ein zusätzlicher Headroom von 30% für CPU und Memory addiert,
damit nicht bei moderatem Wachstum ein Serverausbau erfolgen muss
•
Die Anzahl der x86 Cores von physischen Systemen wird aufgerundet auf eine gerade Anzahl
CPUs, die einer verfügbaren Konfiguration entspricht (4,8,16,24 Cores)
•
Das Memory wird aufgrund des AME (Active Memory Expansion) Features für alle x86 Server (ausser für WLS Systeme oder DWH Systeme mit Compression, vergleiche Abschnitt AME oben) mit
Faktor 1.5 multipliziert
Produktionsumgebungen
Zweck
Typ
Middleware
Prod
Prod
Prod
Prod
Prod
Prod
Prod
Prod
Prod
Prod
Prod
Prod
Prod
Summe
DB
WLS
WLS
WLS
DB
WLS
WLS
DB
DB
DB
DB
SYS
SYS
23
Applikation
Syrius
Syrius
Syrius
Syrius
OMS
OMS
OMS
DWH
ODI
OID
GC
TSM
Control-M
24
V1 P7+ Konfig
IBM p770
Cores
Memory
virtuell [GB]
8
150
4
32
8
96
8
96
2
16
2
16
2
16
8
90
2
32
1
4
2
12
4
12
2
12
53
584
V2/V3 x86 Konfig
IBM x3650 M4 HD
25
Typ
Cores
26
physisch
Phys
16
Phys
8
Phys
16
Phys
16
Phys
4
Phys
4
Phys
4
Phys
16
Phys
4
Phys
4
Phys
4
Phys
8
Phys
4
108
Konfig
27
x86
2x8
1x8
2x8
2x8
1x4
1x4
1x4
2x8
1x4
1x2
1x4
1x8
1x4
Memory
28
[GB]
384
64
128
128
32
32
32
128
64
8
32
32
32
1096
Tabelle 8 – Vergleich V1/V2/V3 Produktion
23
DB = RDBMS, erfordert Oracle EE Lizenz
WLS = WebLogic Server, erfordert Oracle WLS Lizenz
SYS = System, keine spezifischen Lizenzen pro Core erforderlich
24
Syrius = Krankenkassen Kernapplikation, OMS = Output Management System, DWH = Data Warehouse, OID = Oracle Internet
Directory (LDAP), ODI = Oracle Data Integrator, OWB = Oracle Warehouse Builder, GC = Oracle Grid Control, TSM = Tivoli Storage
Manager
25
Servertyp x86: Phys=Physischer Server, Virt=Virtueller Server
26
x86 Cores = 1.5 x POWER7+ Cores (siehe Leistungsvergleich)
Für physische Server x 1.3 (30% Headroom für physische Server, damit nicht bei moderatem Wachstum ein Serverwechsel oder
Hardware Ausbau notwendig ist)
Aufgerundet auf ganzzahlige Cores
Für physische Cores aufgerundet auf zulässige Konfigurationen x3650 = 4,8,16, 24 Cores
27
Konkrete Konfiguration Sockets x Cores
28
Memory wird aufgrund der Active Memory Expansion IBM Server mit Faktor 1.5 multipliziert (ausser bei WLS Servern)
Für physische Server x 1.3 (30% Headroom für physische Server, damit nicht bei moderatem Wachstum ein Serverwechsel oder
Hardware Ausbau notwendig ist) und auf die nächstmögliche Konfiguration aufgerundet
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Praxisvergleich für Kernapplikationen im Banken- und Versicherungsumfeld
Integrationsumgebungen
Integrationssysteme werden oft produktionsidentisch aufgebaut und würden in Variante V2 nicht virtualisiert.
Zweck
Typ
Middleware
Applikation
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Summe
DB
WLS
WLS
WLS
DB
WLS
WLS
DB
WLS
WLS
DB
DB
DB
Syrius1
Syrius1
Syrius1
Syrius1
Syrius2
Syrius2
Syrius2
OMS
OMS
OMS
DWH1
DWH2
DWH3
V1 P7+ Konfig
IBM p770
Cores Memory
virtu[GB]
ell
4
24
2
16
4
24
4
24
4
24
4
24
4
24
2
12
2
20
2
20
4
90
4
90
4
90
44
482
V2 x86 Konfig
IBM x3650 M4 HD
25
Typ
Cores
phy26
sisch
Phys
8
Phys
4
Phys
8
Phys
8
Phys
8
Phys
8
Phys
8
Phys
4
Phys
4
Phys
4
Phys
8
Phys
8
Phys
8
88
Konfig
27
x86
Memory
28
[GB]
1x8
1x4
1x8
1x8
1x8
1x8
1x8
1x4
1x4
1x4
1x8
1x8
1x8
64
32
32
32
64
32
32
32
32
32
128
128
128
768
Tabelle 9 – Vergleich V1/V2 Integration
In Variante V3 wird eine virtualisierte Variante der Integrationssysteme betrachtet. Die x86 Systeme mit 66
logischen Cores können bei einer Überprovisionierung um Faktor 2 auf 2 Systeme mit jeweils 16 Cores und
jeweils 348 GB Speicher gemappt werden.
Zweck
Typ
Middleware
Applikation
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Int
Summe
DB
WLS
WLS
WLS
DB
WLS
WLS
DB
WLS
WLS
DB
DB
DB
Syrius1
Syrius1
Syrius1
Syrius1
Syrius2
Syrius2
Syrius2
OMS
OMS
OMS
DWH1
DWH2
DWH3
V1 P7+ Konfig
IBM p770
Cores
Memory
virtuell [GB]
4
24
2
16
4
24
4
24
4
24
4
24
4
24
2
12
2
20
2
20
4
90
4
90
4
90
44
482
V3 x86 Konfig
IBM x3650 M4 HD
25
Typ
Cores
26
virtuell
Virt
6
Virt
3
Virt
6
Virt
6
Virt
6
Virt
6
Virt
6
Virt
3
Virt
3
Virt
3
Virt
6
Virt
6
Virt
6
66
Konfig
27
x86
2x3650
mit je
2x8
Cores
mit
je 384
GB
Memory
28
virtuell
36
16
24
24
36
24
24
18
20
20
128
128
128
664
Tabelle 10 – Vergleich V1/V3 Integration
Version 1.01
Seite 20 von 21
In&Out AG IBM AIX Power vs. LINUX x86
Praxisvergleich für Kernapplikationen im Banken- und Versicherungsumfeld
Entwicklungs-, Test-, Migrationsumgebungen
Sonstige Systeme, wie Test, Entwicklung, Migration, etc. können virtualisiert werden. Hierbei wird von einer
maximalen Überprovisionierung auf x86 von Faktor 2 ausgegangen, da weniger logische Systeme auf eine
physische x86 Maschine passen als bei POWER7 Systemen. Die x86 Systeme mit 87 logischen Cores können auf 2 Systeme mit jeweils 24 Cores und jeweils 512 GB gemappt werden.
Zweck
Typ
Middleware
Applikation
Test
Test
Test
Test
Test
Test
Test
Test
Entw
Entw
Entw
Entw
Entw
Mig
Mig
Mig
Mig
Mig
Mig
Summe
DB
WLS
DB
WLS
DB
DB
SYS
SYS
DB
WLS
DB
WLS
DB
DB
WLS
DB
WLS
DB
DB
Syrius
Syrius
OMS
OMS
DWH
OID
TSM
Control-M
Syrius
Syrius
OMS
OMS
DWH/ODI
Syrius
Syrius
Syrius
Syrius
OWB
OWB
V1 P7+ Konfig
IBM p770
Cores
Memory
virtuell [GB]
2
36
2
96
1
16
2
64
4
90
1
4
4
12
2
16
2
40
4
120
1
6
2
50
2
60
4
22
8
24
2
11
8
24
2
11
4
22
57
724
V2/V3 x86 Konfig
IBM x3650 M4 HD
25
Typ
Cores
26
virtuell
Virt
3
Virt
3
Virt
2
Virt
3
Virt
6
Virt
2
Virt
6
Virt
3
Virt
3
Virt
6
Virt
2
Virt
3
Virt
3
Virt
6
Virt
12
Virt
3
Virt
12
Virt
3
Virt
6
87
Konfig
27
x86
2x3650
mit je
2x12
Cores
mit je
512 GB
Memory
28
virtuell
54
96
24
64
128
6
18
24
60
120
9
50
90
33
24
16.5
24
16.5
33
890
Tabelle 11 – Vergleich V1/V2/V3 Sonstige Systeme
Version 1.01
Seite 21 von 21