Fallstudie – Azure Native Qumulo für die Profildienste von Azure Virtual Desktop

Ein führendes Finanzdienstleistungsunternehmen wollte seine veraltete Remote-Desktop-Plattform ausmustern. Gleichzeitig stellte das Unternehmen neue Mitarbeiter ein, um den durch die Pandemie bedingten Anstieg der Nachfrage zu bewältigen. Angesichts von 8.000 Remote-Benutzern, die wichtige Geschäftsdienste für ihre Kunden erbrachten und über die Ost- und Westküste verteilt waren, sowie der Erwartung, dass diese Zahl weiter steigen würde, entschied sich der Kunde dafür, seine Remote-Desktop-Dienste auf Azure Virtual Desktop (AVD) umzustellen. Dabei setzte er Nerdio Manager for Enterprise zur Verwaltung der AVD-Ressourcen und -Dienste sowie FSLogix zur Verwaltung der Remote-Benutzerprofile für alle Benutzer in beiden Bereitstellungen ein.

Anforderungen an die Lösung

Da der Kunde bereits eine Lösung für Remote-Benutzer in kleinerem Umfang betrieben und dabei erfahren hatte, welche Architekturen und Verwaltungsmethoden sich bewährt hatten und welche nicht, legte er die folgenden Anforderungen für seine aktualisierte virtuelle Desktop-Umgebung fest:

Skalierbare Einfachheit

Der bisherige Lösungsstack des Kunden war nicht skalierbar genug, um bis zu 4.000 Benutzer pro Region innerhalb eines einzigen Volumes oder Namespace zu unterstützen. Mit steigender Anzahl von Remote-Benutzern musste der Kunde neue Freigaben auf seinem bestehenden Dateidatendienst bereitstellen, um den gestiegenen Bedarf sowohl an Kapazität als auch an IOPS zu decken.

Im Zuge der Expansion stellte der Kunde fest, dass jede neu hinzugefügte Freigabe seinen Betriebsaufwand erhöhte: zum einen, weil die Überwachung des Betriebsstatus, der Auslastung und der Leistung der Freigabe Verwaltungsaufwand erforderte; zum anderen, weil in der anderen Azure-Region eine dedizierte Freigabe bereitgestellt werden musste, die im Falle eines regionalen Ausfalls als Failover-Volume dienen sollte. Da der bisherige Dateidienst keine nativen Replikationswerkzeuge bot, erforderte die Spiegelung jeder Freigabe in die andere Region ein kompliziertes System aus Drittanbieter-Tools, regelmäßige manuelle Überprüfungen sowie Fehlerbehebung, wenn die Replikation aus verschiedenen Gründen fehlschlug.

Angesichts von 4.000 Benutzern in jeder Region und der Möglichkeit, als Reaktion auf sich ständig ändernde geschäftliche Anforderungen neue Remote-Mitarbeiter hinzuzufügen, benötigte der Kunde eine Lösung, die nicht nur eine Skalierung weit über die anfängliche Anzahl von 4.000 Remote-Benutzern pro Region hinaus ermöglichte, sondern auch die Replikation von Benutzerdaten in beliebigem Umfang in die andere Azure-Region unterstützte. Im Idealfall wünschte sich der Kunde eine Lösung, die sich nahtlos auf jede Größe innerhalb eines einzigen Namespace skalieren ließ, um die betriebliche Komplexität der Gesamtlösung zu minimieren.

Optimiert für Spitzenleistung bei minimalen Kosten

In jeder Region sorgen bis zu 4.000 Remote-Benutzer, die sich gleichzeitig mit der Lösung verbinden, jeden Morgen und erneut jeden Abend beim Abmelden für eine hohe Auslastung der Lösung. Ein zu klein dimensioniertes Speichersystem könnte Schwierigkeiten haben, so viele gleichzeitige Anfragen zu bewältigen, was entweder zu übermäßig langen Anmelde- und Abmeldezeiten für jeden Nutzer führen würde – oder dazu, dass manche Nutzer gar keine Verbindung herstellen könnten und gezwungen wären, einen erneuten Verbindungsversuch zu unternehmen. In beiden Fällen führt dies letztlich zu einem Produktivitätsverlust bei den Benutzern, einer Verschlechterung des Service für die Kunden des Unternehmens und einer übermäßigen Belastung des internen IT-Personals, das auftretende Verzögerungen bewältigen muss.

Gleichzeitig kann ein Dienst, der so dimensioniert ist, dass er den Durchsatzanforderungen eines 30-minütigen Anmeldezeitraums am Morgen und eines 30-minütigen Abmeldezeitraums am Abend gerecht wird, dazu führen, dass der Kunde für Bandbreite bezahlt, die in den übrigen 23 Stunden des Tages nicht benötigt wird.

Eine zentrale Anforderung an das Profil-Speichersystem war die Fähigkeit, die Spitzen-Durchsatzanforderungen zu bewältigen, die durch Tausende von Nutzern entstehen, die sich alle gleichzeitig mit dem System verbinden, ohne dass jedoch Kosten für nicht genutzten Durchsatz anfallen.

Hochverfügbar

Die Lösung musste nicht nur im Falle einer lokalen Dienstunterbrechung – wie beispielsweise eines Hardware- oder Netzwerkproblems innerhalb einer bestimmten Region – verfügbar bleiben, sondern auch in der Lage sein, alle damit verbundenen Dienste und Daten im Falle eines Ausfalls auf Regionsebene innerhalb von Azure schnell wiederherzustellen.

Im Rahmen seiner neuen AVD-Lösung wollte der Kunde das Risiko von Betriebsunterbrechungen minimieren und sicherstellen, dass im Falle eines regionenweiten Ausfalls in einer Region alle betroffenen Benutzer schnell wieder eine Verbindung zu den AVD-Diensten und -Daten in der anderen Region herstellen können, um ihre Arbeit fortzusetzen.

Lagerungsanforderungen

Der bisherige AVD-Profilspeicherdienst des Kunden hatte das IT-Team mit Leistungsengpässen konfrontiert, die sich nicht ohne Weiteres beheben ließen, und die mangelnde Skalierbarkeit des Dienstes hatte zu einem unzumutbar hohen Verwaltungsaufwand geführt, allein um ein normales Serviceniveau aufrechtzuerhalten. Hinzu kam, dass die hohen Transaktionskosten des Dienstes eine Erweiterung des Dienstes kaum rechtfertigten, obwohl die Nachfrage seitens der Nutzer stieg.

Bei der Bewertung der verfügbaren Optionen zur Bereitstellung von Speicherdiensten für seine Remote-Benutzerprofile berücksichtigte der Kunde mehrere Faktoren. Neben den oben genannten Anforderungen an nahtlose Skalierbarkeit, elastischen Durchsatz (sowohl IOPS als auch dienstweite Bandbreite) und native Replikationsunterstützung in eine zweite Azure-Region wurden bei der Speicherauswahl des Kunden auch folgende Aspekte berücksichtigt:

• Die Kosten pro Benutzer pro GB pro Monat für den Basisspeicherplatz des Benutzerprofils

• Die Kosten pro Benutzer und Monat für die Sicherstellung, dass das Profil jedes Benutzers in die sekundäre Region repliziert wurde. Der Kunde musste sowohl die Kosten für die Kapazität des Remote-Dienstes als auch die Kosten für die Datenreplikation zwischen Azure-Regionen berücksichtigen.

• Die Kosten dafür, sicherzustellen, dass der erforderliche Durchsatz zur Verfügung steht, um jeden Nutzer in Spitzenzeiten zu unterstützen.

Lösung

Der Kunde hatte sich bereits dafür entschieden, seinen AVD-Dienst durch „Nerdio Manager for Enterprise“ für das Image-, Infrastruktur- und Ressourcenmanagement zu ergänzen. Um eine einheitliche Benutzererfahrung in einer kurzlebigen Desktop-Umgebung zu gewährleisten, entschied er sich für FSLogix, einen Microsoft-Dienst, der eine Backend-Dateispeicherplattform nutzt, um die Portabilität der Benutzer sowohl auf physischen als auch auf virtuellen Desktops zu gewährleisten.

Bei der Ermittlung der Anforderungen an die Lösung berechnete der Kunde, dass das Speichersystem, das FSLogix unterstützt, auf eine Gesamtkapazität von über 400 TB skalierbar sein musste (das individuelle Profil jedes Benutzers erforderte durchschnittlich 50 GB Festplattenspeicher), 40.000 IOPS bei Dauerbetrieb pro Region unterstützen sowie während der täglichen Anmelde- und Abmeldezeitfenster einen Spitzen-Durchsatz von bis zu 60.000 IOPS pro Region bewältigen können.

Nach einer Bewertung der verfügbaren Azure-Datendienste für Speicherprofile entschied sich der Kunde für Azure Native Qumulo (ANQ), einen cloud-nativen Dateispeicherdienst, da er erkannte, dass von den geprüften Speicherdiensten nur ANQ alle seine Anforderungen hinsichtlich Skalierbarkeit, Leistung und Einfachheit erfüllen konnte.

Die Vorteile von Azure Native Qumulo

Da der Kunde aufgrund seiner bisherigen Profil-Speicherlösung bereits mehrfach mit Dienstunterbrechungen und Leistungseinbußen zu kämpfen hatte und die damit verbundene Komplexität bei der Verwaltung sowie die hohen Transaktionskosten vermeiden wollte, kam er zu dem Schluss, dass Azure Native Qumulo einen wesentlich einfacheren Speicherdienst zu geringeren Kosten bieten würde als jede andere Azure-basierte Speicheralternative.

Von den in Betracht gezogenen Speicheroptionen bot Azure Native Qumulo eine Reihe von Vorteilen, die es zur ersten Wahl für die Bereitstellung von Profildatendiensten machten, darunter:

• Nur „Azure Native Qumulo“ bot eine cloudnative Skalierbarkeit, die es dem Dienst ermöglichte, den erforderlichen Durchsatz – einschließlich IOPS und Gesamtbandbreite des Dienstes – völlig unabhängig von der Kapazität bereitzustellen. Bei allen anderen Diensten war die verfügbare IOPS-Leistung direkt an die bereitgestellte Kapazität gekoppelt, was den Kunden in manchen Situationen dazu zwang, mehr Kapazität bereitzustellen und zu bezahlen, als er tatsächlich benötigte, um die Zielwerte für die Spitzen-IOPS pro Benutzer zu erreichen.

• Nur das Azure-native Qumulo war in der Lage, einen einzigen Namespace für alle Benutzer in jeder Region zu unterstützen, unabhängig davon, wie viel Kapazität benötigt wurde. Zwar hätten die 4.000 AVD-Benutzer des Kunden in jeder Region theoretisch alle ein einziges Volume auf einem der anderen Speicherdienste gemeinsam nutzen können, doch hätte der Kunde mehrere Volumes/Freigaben pro Region erstellen und verwalten müssen, um die erforderlichen IOPS-Werte zu gewährleisten.

• Azure Native Qumulo war der einzige Dienst, bei dem die regionenübergreifende Replikation als Kernfunktion in der monatlichen Abonnementgebühr enthalten war. Von den anderen verfügbaren Speicherdiensten bot einer die Replikation überhaupt nicht als Kernfunktion an, während der andere zusätzliche Lizenzkosten sowie eine Replikationsgebühr pro GB für alle Daten verlangte, die in beide Richtungen repliziert wurden.

• Nur „Azure Native Qumulo“ bot Skaleneffekte, durch die die Kosten pro Nutzer sanken, je mehr Nutzer hinzukamen. Die monatliche Gebühr pro Nutzer für die anderen Dienste blieb relativ konstant, unabhängig davon, wie viele Nutzer die Lösung unterstützte.

Neben der einfachen Verwaltung und Lizenzierung von ANQ ermöglichte seine cloudnative Architektur dem Kunden zudem, die Skalierbarkeit in Bezug auf Kapazität und Durchsatz zu nutzen, um neue Nutzer in nahezu beliebigem Umfang aufzunehmen und die erforderlichen IOPS bereitzustellen, um die Nutzeraktivität aufrechtzuerhalten. Dadurch konnten Serviceverlangsamungen selbst in Spitzenzeiten minimiert werden – und das alles zu einem Bruchteil der Kosten anderer Cloud-Dateispeicherdienste.

Architektur

Die Azure Virtual Desktop-Lösung des Kunden wurde schließlich mit den folgenden Komponenten bereitgestellt:

Azure Native Qumulo Scalable File Service (ANQ) zur Bereitstellung der individuellen VHD-basierten Profile jedes Desktop-Benutzers. In jeder Region wurde eine separate ANQ-Instanz bereitgestellt.

Azure Virtual Network

VNet-Injection zur Verbindung der ANQ-Instanz jeder Region mit den Ressourcen des kundeneigenen Azure-Abonnements

Azure Virtual Desktop, bereitgestellt in zwei Azure-Regionen, wobei den AVD-Ressourcen jeder Region ein separater Benutzerpool als primärer Standort zugewiesen ist und jede Region als sekundärer Standort für die jeweils andere Region im Falle einer regionalen Dienstunterbrechung eingerichtet ist.

Nerdio Manager dient dazu, die Verwaltung von AVD-bezogenen Diensten zu vereinfachen und zu optimieren: Ressourcenpools, Konnektivität, Sicherheit, Desktop-Images, Anwendungen und Dienstüberwachung.

FSLogix-Profilcontainer, um jeden AVD-Benutzer im Rahmen des Anmeldevorgangs mit seinem zugewiesenen Profil auf dem ANQ-Speicher zu verbinden

Qumulo Continuous Replication ist so konfiguriert, dass Benutzerprofildaten aus dem lokalen ANQ-Cluster jeder Region auf die ANQ-Instanz in der anderen Region repliziert werden, wodurch sichergestellt wird, dass die Benutzerprofil-Dienste auch im Falle eines regionalen Failovers weiterhin verfügbar sind.

Topologie

Die AVD-Lösung des Kunden wurde in den Regionen „Azure East US 2“ und „Azure West US 2“ bereitgestellt, wobei sich die Benutzer gleichmäßig auf beide Regionen verteilen. Jeder Remote-Benutzer stellt eine Verbindung zu der Region her, die seinem physischen Standort am nächsten liegt.

Damit der gesamte AVD-Dienst im Falle eines Ausfalls in einer der Azure-Hosting-Regionen weiterhin verfügbar bleibt, ist jede Region als Failover-Domäne für die jeweils andere Azure-Region konfiguriert. Im Falle eines regionenweiten Ausfalls werden alle AVD-Dienste in der verbleibenden Region wieder verfügbar sein.

Benutzerprofile werden bidirektional von der lokalen Azure Native Qumulo-Serviceinstanz in jeder Region auf das entfernte ANQ-Ziel repliziert. Dadurch wird sichergestellt, dass die Benutzerprofildaten auch im Falle eines regionalen Ausfalls in beiden Regionen verfügbar sind.

Die vollständige Lösungsarchitektur, einschließlich der unterstützenden AVD-Dienste, des Nerdio Managers for Enterprise, von FSLogix und der nativen Qumulo-Datendienste in Azure, ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Vorteile der Lösung

Durch die Entscheidung für eine regionenübergreifende Lösung für Remote-Mitarbeiter auf Basis von Azure Virtual Desktop, bei der die Benutzerprofildienste auf Azure Native Qumulo gehostet werden, konnte der Kunde folgende Vorteile realisieren:

Gesteigerte Benutzerproduktivität

Im Vergleich zur früheren Virtual-Desktop-Bereitstellung des Kunden ermöglichte die neue Servicekonfiguration jeden Morgen schnellere Anmeldezeiten für jeden Benutzer. Das Ergebnis waren produktivere Benutzer, weniger Anrufe beim internen IT-Support und weniger Zeitaufwand für die Behebung von Problemen hinsichtlich der Serviceverfügbarkeit und -leistung.

Elastizität der Dienstleistung

Eine zu klein dimensionierte Lösung kann die Produktivität der Nutzer in Spitzenzeiten beeinträchtigen – z. B. während der An- und Abmeldezeiten oder in Zeiten hoher Auslastung –, was zu längeren Wartezeiten, einer Überlastung des IT-Personals, frustrierten Kunden und potenziellen Umsatzverlusten führt. Eine überdimensionierte Lösung kann erhebliche Betriebskosten verursachen, wenn sie nur wenige Stunden oder weniger pro Tag voll ausgelastet ist.

In der implementierten Form, bei der Azure Native Qumulo zur Speicherung von Benutzerprofilen eingesetzt wurde, konnte der Dienst in Spitzenlastzeiten zusätzliche IOPS und Durchsatzkapazität bereitstellen und zu allen anderen Zeiten automatisch zum normalen Betrieb zurückkehren. Dadurch zahlte der Kunde weder mehr als nötig für eine überdimensionierte Lösung, noch kam es durch eine unterdimensionierte Lösung zu unnötigen Serviceverzögerungen.

Belastbarkeit

Replizierte Benutzerprofile sind unter normalen Umständen schreibgeschützt. Die RTO der Lösung sollte die Zeit einbeziehen, die für das Failover auf die sekundäre ANQ-Instanz benötigt wird (z. B. das Aufheben der Replikationsbeziehung und das Freigeben aller Profile für Schreibzugriffe), bevor Benutzer aus der entfernten Region mit AVD-Instanzen verbunden werden.

Kosten

Tatsächlich führten die Skalierbarkeit und Elastizität von Azure Native Qumulo direkt zum größten Vorteil für den Kunden: Skaleneffekte, durch die die Gesamtkosten der Dienste auf einen deutlich niedrigeren Preis pro Benutzer und Monat gesenkt wurden, als dies bei jedem anderen von dem Kunden in Betracht gezogenen Profil-Speicherdienst der Fall gewesen wäre. Nach eigenen Berechnungen des Kunden führte die Entscheidung für Azure Native Qumulo als Datenspeicherdienst für AVD-Profile zu Kosteneinsparungen von 325.000 US-Dollar pro Jahr im Vergleich zur Speicherumgebung seiner bisherigen Lösung!

Fazit

Aufgrund seiner bisherigen Remote-Desktop-Lösung hatte der Kunde reichlich Erfahrung damit, was nicht funktionierte: Die bisherige Lösung war zu komplex, zu langsam und zu unzuverlässig. Bei der Bewertung anderer Azure-basierter Cloud-Dateilösungen zur Speicherung von Benutzerprofilen stellte der Kunde fest, dass die Alternativen zu Azure Native Qumulo all diese Nachteile aufwiesen und zudem noch zu teuer waren.

Der Kunde erkannte, dass von allen Optionen für die Speicherung von Azure Virtual Desktop-Profilen nur Azure Native Qumulo seine Anforderungen hinsichtlich Skalierbarkeit innerhalb eines einzigen Namespace, Leistung – sowohl nachhaltige als auch bedarfsgerechte Spitzen-IOPS – und Einfachheit erfüllte, selbst bei einer multiregionalen Bereitstellung unter Nutzung der nativen Replikationsfunktionen von Qumulo, und das alles zu geringeren Kosten.

Weiterführende Ressourcen

Azure-nativer, skalierbarer Dateidienst von Qumulo

Qumulo Continuous Replication

Azure Native Qumulo Scalable File Service (Azure Marketplace)

Azure Native Qumulo Scalable File Service (Azure-Blog)

Handbuch zum nativen, skalierbaren Dateidienst von Qumulo in Azure (Azure-Produktdokumentation)

Einsatz von Failover in Verbindung mit der Replikation in Qumulo

Qumulo-Replikation: Zielspeicherort beschreibbar machen