T-Systems: Zuverlässigkeit für In-Memory-Datenbanken

Reduzieren Sie die Neustartzeit der Datenbank von Stunden auf Minuten auf einem HPE Superdome Flex* Server mit persistentem Intel® Optane™ DC Speicher.

Auf einen Blick:

  • T-Systems ist einer der führenden unabhängigen Anbieter von digitalen Diensten weltweit.

  • T-Systems Proof-of-Concept-System (PoC) mit skalierbaren Intel® Xeon® Prozessoren der 2. Generation und persistentem Intel® Optane™ DC Speicher lieferte Neustartzeiten von unter 15 Minuten1 für große SAP S/4HANA* Instanzen, ist überaus skalierbar und bietet erweiterte Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Servicefähigkeit (RAS).

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Kurzübersicht

Geschäftskritische Datenbanken des Enterprise-Resource-Planning (ERP), Finanzwesens, Gesundheitswesens und andere steigen rapide auf einen Umfang in Terabyte (TB) an. Es muss daher eine Lösung zur Erhöhung des Arbeitsspeichers im System gefunden werden. Ohne ausreichenden Arbeitsspeicher leidet die Datenbankleistung. Aber ein kontinuierliches Hinzufügen von DRAM kann Budgetüberschreitungen verursachen. Schließlich kann es sogar unmöglich sein, mehr Arbeitsspeicher hinzuzufügen, da es keine weiteren Speichersteckplätze mehr gibt. Ein weiteres Problem des begrenzten Systemspeichers sind die mitunter stundenlangen Neustartzeiten, weshalb Benutzer systemkritische Betriebssystem- und Anwendungs-Sicherheits-Patches oder -aktualisierungen verzögern oder ignorieren.

T-Systems führte in Zusammenarbeit mit Intel und Hewlett Packard Enterprise (HPE) eine Machbarkeitsstudie, Proof-of-Concept (PoC), aus, die zeigte, dass SAP S/4HANA* Workloads von Plattformen mit persistentem Intel® Optane™ DC Speicher auf einem HPE Superdome Flex* Server profitieren können. Das System erbrachte Neustartzeiten von unter 15 Minuten1, ist überaus skalierbar und bietet verbesserte Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Servicefähigkeit (RAS).

Lösungsvorteile

  • Schnellere Neustartzeiten. Im App-Direct-Modus reduziert der persistente Intel® Optane™ DC Speicher die Neustartzeiten für große In-Memory-Datenbanken von Stunden auf wenige Minuten.1
  • Zukunftsorientiert für die ansteigenden Datenmengen. Eine größere Speicherkapazität ermöglicht es, dass sogar Datenbanken, die mehrere Terabyte (TB) groß sind, als Hot-Data verwahrt werden, damit die Daten in der Echtzeitanalyse zur Verfügung stehen.
  • Modulare Skalierbarkeit und extreme Zuverlässigkeit. Mit dem modularen Design des HPE Superdome Flex Servers können Kunden von vier Sockeln auf 32 in einem einzelnen System skalieren und bis zu 48 TB geteilten Speichers auf einem einzelnen Knoten. Die einzigartige Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Servicefähigkeit (RAS) des HPE Superdome Flex liefert geschäftskritische Betriebsbereitschaft.
  • Verbesserte Verfügbarkeit und Sicherheit. Geschäftskritische Workloads dürfen nicht von Ausfallzeiten betroffen sein. Schnellere Server-Neustarts und Datenbank-Neustarts tragen zur Reduzierung von Ausfallzeiten bei, wenn Sicherheitspatches gefragt sind, wodurch einige der Hindernisse zur Verringerung der Schwachstellen und zur Erhöhung der Stabilität beseitigt werden.

Geschäftliche Herausforderung: Skalierung von speicherorientierten Workloads für das Datenwachstum

Da sich die Welt immer stärker digitalisiert und Datenverarbeitungsanforderungen jedes Jahr exponentiell ansteigen, haben die Unternehmen Probleme, ihre geschäftskritischen Anwendungen zu skalieren, um Schritt halten können. In-Memory-Datenbanken wie SAP S/4HANA sind hilfreich, aber wenn der Umfang der Datenbank in die TB ansteigt, wird der Zusatz von DRAM viel zu teuer werden oder aufgrund einer physisch begrenzten Anzahl der Steckplätze praktisch unmöglich.

Hinzu kommt, dass die Vorstellung stundenlang auf die Neuladung der Daten in den Arbeitsspeicher warten zu müssen, nachdem ein Server-Patch geladen und der Neustart begonnen wurde, dazu führt, dass das Patch-Laden häufig umgangen wird, obwohl Sicherheit in der aktuell komplexen Lage mit drohenden Cyberattacken Priorität genießen sollte. Somit bleiben Schwachstellen höchstwahrscheinlich durchgehend vorhanden. Geschäftskritische Workloads erfordern eine End-to-End-Lösung aus einer Kombination aus Flexibilität, Leistung, Sicherheit und Zuverlässigkeit.

Speicherorientierte Computertechnik ist Thema in vielen Branchen

In-Memory Computing bringt in allen Branchen geschäftliche Vorteile. Die folgenden Beispiele liefern Beweise über die Leistungsfähigkeit von skalierbaren speicherorientierten Architekturen, die auf das aktuelle Volumen, die Vielfalt und die Geschwindigkeit von Daten eingehen und das künftige Wachstum unterstützen können.

  • ERP-Systeme auf der Basis von SAP S/4HANA. Diese Systeme verarbeiten in der Regel pro Tag mehrere Millionen Transaktionen – in Echtzeit.
  • Finanzdienstleistungen. Digital Natives erwarten, dass die Bankdienstleistungen rund um die Uhr und auf jedem Gerät verfügbar sind, und warten müssen möchten sie schon gar nicht. Banken müssen Tausende von Transaktionen pro Sekunde verarbeiten und Petabyte (PB) an Daten speichern und verarbeiten.
  • Moderne Fertigung. Die Erfüllung von Angebot und Nachfrage in Echtzeit erfordert unmittelbare Einblicke in Aspekte der Lieferketten aus der ganzen Welt.
  • Energie. Öl- und Erdgasunternehmen verbrauchen enorme Datenmengen, die von Sensoren in der Erforschung von Vorkommen, in Bohr- und Produktionsvorgängen gesammelt werden.

Im Wesentlichen kann jedes Unternehmen mit einer großen Datenbank, die hochskalieren muss, von einer speicherorientierten Architektur profitieren.

Lösungsmehrwert: schnellere Neustartzeiten reduzieren Ausfallzeiten und verbessern die Sicherheit

In einer Machbarkeitsstudie von T-Systems in Zusammenarbeit mit Intel und HPE haben Tests gezeigt, dass ein HPE Superdome Flex-Server mit persistentem Intel Optane DC Speicher große HANA-Instanzen in unter 15 Minuten neu starten kann, verglichen mit der typischen HANA-Neustartzeit von mehreren Stunden1– und der Nutzen steigt mit der Größe der Datenbank. Wie Abbildung 1 zeigt, konnte die speicherorientierte Lösung SAP S/4HANA 13,7-mal schneller starten lassen als die Basiskonfiguration, die nicht über persistenten Intel Optane DC Speicher verfügt. Das bedeutet, dass Neustarts des Betriebssystems und nach Anwendungs-Patches und Fehlern sehr schnell mit nur minimalen Ausfallzeiten durchgeführt werden können. Die regelmäßige Wartung von Betriebssystemen und Anwendungen kann die Sicherheit und Stabilität stärken, insbesondere in Systemen, die keine komplexen Cluster-Konfigurationen aufweisen, was dann zu einer verbesserten Produktivität und Kosteneffizienz führen kann.

Abbildung 1: T-Systems Proof-of-Concept (PoC) zeigte, dass eine speicherorientierte Lösung von Intel und Hewlett Packard Enterprise (HPE) die SAP S/4HANA*-Neustartzeiten bis zu 13,7-mal verbessern kann.1

Eine 4-Sockel-Plattform, die mit der vorherigen Generation der skalierbaren Intel® Xeon® Prozessoren läuft, kann nur 6 TB Arbeitsspeicher unter Einsatz von 128 GB DRAM-Modulen aufnehmen. Mit dem skalierbaren Intel Xeon-Prozessor der 2. Generation (der einzige Prozessor, der persistenten Intel Optane DC-Speicher unterstützt) kann eine 4-Sockel-Plattform mit bis zu 15 TB-Arbeitsspeicher (12 TB aus 512 GB persistentem Intel Optane DC Speicher sowie 3 TB aus 128 GB DRAM-Modulen) ausgestattet werden. Dank des erhöhten Arbeitsspeichers können sogar riesige SAP S/4HANA-Workloads über standardmäßige Service-Level-Vereinbarungen (SLAs) betrieben werden. Die Lösung ist hoch skalierbar und liefert eine hervorragende Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit. Darüber hinaus zeigte die PoC-Studie, dass die Leistung des Systems mit ausschließlich DRAM und die des Systems mit persistentem Intel Optane Speicher nahezu identisch war – was darauf hindeutet, dass der nicht-flüchtige Intel Optane DC Speicher gut in die PoC-Datenbankanwendung integriert wurde.

Ein zusätzlicher Vorteil der Lösung besteht darin, dass Sie aufgrund der Struktur des HPE Superdome Flex-Servers zwei- bis viermal mehr Arbeitsspeicher als ein Standardserver haben, aber einen kleineren Platzanspruch – was die Rechenzentrumsdichte verbessert. Mit dem HPE Superdome Flex können Kunden auch auf Wunsch die Rechenleistung skalieren, was der Lösung Flexibilität verleiht. Die PoC hat auch eine typische Lebenszyklus-Verwaltungsaktivität getestet, wie z. B. die Aktualisierung der Datenbank von SAP S/4HANA 2.0 Service Pack 3 auf Service Pack 4. Das Upgrade wurde erfolgreich abgeschlossen und profitiert von der reduzierten Offline-Zeit.

Lösungsarchitektur: persistenter Arbeitsspeicher von Intel und modulare Hochleistung von HPE

Die von T-Systems in der PoC getestete Lösung weist zwei Hauptkomponenten auf, die zu verbesserten Neustartzeiten führten:

Persistenter Intel Optane DC Speicher: Eine zusätzliche Arbeitsspeicherebene im DIMM-Format zur Überbrückung zwischen dem DRAM und NAND SSD. SAP S/4HANA wurde auf die Nutzung des App-Direktmodus des nicht-flüchtigen Intel Optane DC Speichers optimiert, was bedeutet, dass ein laufender Datensatz Stromzyklen (Ein-/Ausschalten) überdauern kann.

Der persistente Intel Optane DC Speicher ist in seiner Geschwindigkeit mit DRAM vergleichbar und die Module können auf bis zu 3 TB pro CPU-Sockel (zusätzlich zum DRAM im System) konfiguriert werden. Das bedeutet: weniger I/O-Wege und geringere Latenz bei beschleunigter Leistung. Darüber hinaus liefert das neue Medium eine einzigartige Kombination aus erschwinglicher großer Kapazität und Unterstützung der Datenbeständigkeit. Persistente Intel Optane DC Speichermodule sind mit Kapazitäten von 128, 256 und 512 GB erhältlich.

HPE Superdome Flex Server: Das einzigartige modulare Design des HPE Superdome Flex (Abbildung 2) stellt einen kosteneffizienten 4-Sockel-Ansatz für geschäftskritische Workloads dar und enthält die Möglichkeit, mit entweder dem ökonomischen Gold oder dem High-End Intel® Xeon® Platinum Prozessor der 2. Generation im eigenen Tempo auf 32 Steckplätze hochzuskalieren. HPE Superdome Flex beginnt mit 768 GB geteiltem Arbeitsspeicher, der auf 48 TB erweitert werden kann, was ausreichend Wachstumsplatz schafft.

Abbildung 2: HPE Superdome Flex* Server.

Dank der innovativen skalierbaren Architektur, die einzelne 4-Sockel-Komponenten schrittweise miteinander verbindet, gehen Prozessoren beim Zugriff auf Daten aus dem Arbeitsspeicher eines anderen Blocks immer in Einzelschritten vor, unabhängig davon, ob der Prozessor oben in der Anbringung auf Daten im untersten Teil des Arbeitsspeichers zugreift. Zudem bewirkt die hohe Bandbreitentechnik in allen Subsystemen (Prozessoren, Arbeitsspeicher, Interkonnektivität und I/O), dass Sie die erforderliche Leistung zur Beschleunigung von Analytik- und energiebeanspruchenden Anwendungen erhalten. Der HPE Superdome Flex bietet zudem bewährte Superdome RAS-Kapazitäten, die Sie in anderen Standardservern so nicht finden.

Abbildung 3: Eine speicherorientierte Lösungsarchitektur von T-Systems, Hewlett Packard Enterprise (HPE) und Intel betreibt geschäftskritische Datenbank-Workloads

Fazit

Die Ergebnisse der PoC von T-Systems zeigen, dass die Unterstützung von persistentem Intel Optane DC Speicher auf den skalierbaren Intel Xeon Prozessoren der 2. Generation in Kombination mit dem einzigartigen Design des modularen, skalierbaren und zuverlässigen HPE Superdome Flex-Servers eine hervorragende Lösung der Herausforderungen an die In-Memory Datenbank darstellen, die sich für T-Systems-Kunden aktuell stellen. Durch die Konfigurationsmöglichkeit eines 4-Sockelsystems mit bis zu 15 TB Arbeitsspeicher schrumpft die Neustartzeit auf wenige Minuten (13,7-mal schneller als bei einem System ohne persistenten Intel Optane DC Speicher1). Dank kürzerer Ausfallzeiten können Sicherheits-Patches ohne bemerkenswerte Auswirkungen auf die SLA-Compliance angewandt werden. Die fortlaufende Zusammenarbeit zwischen T-Systems, Intel und HPE wird das beträchtliche Potenzial des persistenten Intel Optane DC Speichers und der HPE Superdome Flex-Server weiter untersuchen.

T-Systems:

Mit Niederlassungen in über 20 Ländern, 37.500 Beschäftigten und einem externen Umsatz in Höhe von 6,9 Milliarden EUR (2018) zählt T-Systems zu den branchenführenden, anbieterunabhängigen Lieferanten digitaler Dienste mit Hauptsitz in Europa. Der Serviceanbieter ist laut T-Systems eigener Website die größte Cloud-Hosting-Plattform für SAP* Umgebungen weltweit.2

T-Systems gehört seit mehr als zehn Jahren zum weltweiten technologischen SAP-Umfeld und zählt zu den Pionieren der Bereitstellung modernster Technik aus der Cloud wie SAP HANA*. Das Unternehmen hostet mehr als 820 TB der SAP HANA Datenbanken und arbeitet jährlich an über 1.000 SAP-Projekten mit. Mit 10.000 SAP-Instanzen wurde das Unternehmen mehrfach SAP-zertifiziert und ist ein globaler End-to-End-SAP-Partner.

T-Systems ist stolz, seinen Kunden die neueste verfügbare Technik bieten zu können, damit diese ihre skalierbaren Datenbank-Workloads bedarfsweise unter Wahrung hoher Qualitätsstandards, Transparenz und Effizienz, hervorragender IT-Sicherheit sowie der notwendigen Verfügbarkeit für geschäftskritische Workloads skalieren können.

Weitere Informationen

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Produkt- und Leistungsinformationen

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Test durch T-Systems mit Stand vom 18. März 2019. Ausgangskonfiguration – Hardware: HPE Superdome Flex* Server mit 4 CPUs (Intel® Xeon® Platinum Prozessor Beta 8276M, 2,20 GHz, Arbeitsspeicher = 4 x 6 x 256 GB nichtflüchtiger Intel® Optane™ DC-Speicher (6 TB) – DEAKTIVIERT und 4 x 6 x 64 GB DDR4-Speicher (1,5 TB) für eine Gesamtspeicherkonfiguration von 1,5 TB; Software: Datenbank: 4-TB-SAP-S/4HANA*-Datenbank im App Direct Mode, Betriebssystem: Standard SUSE Linux Enterprise Server* 12 Servicepack 4, Mikrocode = 0xb00002e, Kernel = Linux 4.12.14-95.16, auf NetApp CDOT* basierter Datenspeicher für Persistenz, SAP-HANA-2.0-SPS4-Rev.- 40-Installation mit BW-Benchmark-Workload. Neustartzeit: 10.248 Sekunden (circa 2,85 Stunden). Proof-of-Concept-Konfiguration – Hardware: HPE Superdome Flex* Server mit 4 CPUs (Intel® Xeon® Platinum Prozessor Beta 8276M 2,20 GHz; Arbeitsspeicher = 4 x 6 x 256 GB nichtflüchtiger Intel® Optane™ DC-Speicher (6 TB) und 4 x 6 x 64 GB DDR4-Speicher (1,5 TB) für eine Gesamtspeicherkonfiguration von 7,5 TB; Software: Datenbank: 4-TB-SAP-S/4HANA*-Datenbank im App Direct Mode, Betriebssystem: Standard SUSE Linux Enterprise Server* 12 Servicepack 4, Mikrocode = 0xb00002e; Kernel = Linux 4.12.14-95.16, auf NetApp CDOT* basierter Datenspeicher für Persistenz, SAP-HANA-2.0-SPS4-Rev.- 40-Installation mit BW-Benchmark-Workload. Neustartzeit: 748 Sekunden (circa 12,47 Minuten).