VMs in Azure korrekt dimensionieren

Lange wurde argumentiert, aber nun ist die Entscheidung gefallen – bestimmte Dienste und Anwendungen sollen in Microsofts-Cloud „Azure“ ausgelagert werden. Nun stellt sich für die Systembetreuer und IT-Verantwortlichen die Frage, welche Leistungskategorie – in der MS-Nomenklatur als „Instanz“ bezeichnet – für die benötigten virtuellen Maschinen (VMs) gewählt werden soll. Stehen doch viele unterschiedliche Versionen zur Verfügung. Angefangen von den „kleineren“ VMs (etwa Standard_A1 mit einer CPU und 768 MByte DRAM) bis hin zum High-End-System mit 32 SSDs, 112 GByte DRAM und 16 CPUs (Instanz „DS“). Dazwischen liegen sehr viele unterschiedliche Möglichkeiten. Generell sollten die Systembetreuer sich daher über die benötigte Leistungsfähigkeit der VMs – zumindest grob – im Klaren sein. Alternativ könnte auch zunächst eine etwas kleinere (und damit günstigere) Instanz verwendet werden, um den tatsächlichen Ressourcenverbrauch unter Azure zunächst in einem Testlauf zu ermitteln.

Generell stehen in der Azure-Cloud unterschiedliche Leistungskategorien für die VMs zur Verfügung. Microsoft unterteilt diese zunächst in unterschiedliche Serien, und diese (teilweise) nochmals in weitere (Neben-) Kategorien. Über diese Einteilung lässt sich auslesen, welche Hardware-Generation (etwa welcher Intel-Prozessortyp) die Basis für den Hypervisor und den darauf laufenden VMs den „Unterbau“ bilden.

Dabei unterscheiden sich die einzelnen Serien anhand der Datentransferraten der Massenspeicher (kommen HDDs oder SSDs zum Einsatz) oder des verwendeten Hauptspeichers (DDR3 oder DDR4). Auch die Anzahl der zugewiesenen CPU-Kerne oder die Speichermenge des DRAMs (Dynamic Random Access Memory), sowie die Netzwerkanbindung unterscheiden sich. Zudem sind im Bereich „Grafik und 3D-Darstellung“ verschiedene Konfigurationen wählbar:

Kleinere VMs kommen beispielsweise mit einer integrierten 2D-Grafikkarte aus, während andere VMs mindestens 4 GPUs (Grafik Processing Unit) benötigen. Dies spiegelt sich auch an den Preisen für den VM-Betrieb wieder. Bei der „kleinsten“ VM (Standard_A0) werden beispielsweise 12,55 Euro pro Monat fällig – bei 744 Betriebsstunden. Für eine der „größten VMs“ (G5) müssen die Verantwortlichen mit 6964,31 Euro pro Monat deutlich tiefer in die Tasche greifen.

Generelle Einteilung der Leistungsklassen

Zunächst werden die Leistungsklassen wie bereits angesprochen  in unterschiedliche „Grundkategorien“ beziehungsweise „Serien“ eingeteilt. Dabei unterscheidet Microsoft zunächst wie folgt:

• A-Serie
• D-Serie
• F-Serie
• G-Serie
• H-Serie
• N-Serie

 

Serie A

Bei einigen Serien sind noch weitere „Nebenkategorien“ verfügbar, so sind etwa neben der A-Serie die Kategorien „A-Serie: Rechenintensive Instanzen“ sowie „Av2-Serie“ vorhanden. Eine genaue Zusammenfassung der Serien ist in Bild 1 zu sehen. Die einzelnen Serien werden dann nochmals in einzelne „Instanzen“ unterteilt: Bei der „normalen“ Leistungsklasse A sind zunächst die Instanzen „Standard_A0“ bis „Standard_A7“ verfügbar. Diese bieten ein bis acht CPUs, DRAM von 768 MByte bis hin zu 56 GByte, sowie Massenspeicherkapazitäten (ausschließlich HDDs) von 20 GByte bis 605 GByte. Damit lassen sich bereits viele Anwendungsgebiete abdecken (Bild 2).

Zusätzlich stehen die Instanzen „Standard_A8“ bis Standard_A11“ für rechenintensive VMs bereit. Hier sind acht bis 16 CPU-Cores buchbar, sowie 56 GByte DRAM und 112 GByte DRAM verfügbar. Als lokale Massenspeicher sind an dieser Stelle „nur“ HDDs vorhanden, allerdings mit bis zu 8000 IOPS (Input Output Operations per Second). Schwerpunkt liegt hier im Bereich von CPU-intensiven Anwendungen. Die benötigte Netzwerkbandbreite wird bei bis zu vier Netzwerkkarten (NICs) bereitgestellt, die zudem über RDMA-Funktionen verfügen (Remote Direct Memory Access).

Des Weiteren sind noch VMs der Serie „Av2“ vorhanden. Dabei umfasst das Angebot insgesamt sieben Instanzen: Hier lassen sich bis zu acht CPU-Cores und maximal acht NICs kombinieren, zudem sind statt den HDDs SSD-Laufwerke verbaut. Aber hier sind auch maximal 8000 IOPS verfügbar (16 SSDs mit jeweils zugewiesenen 500 IOPS).

Serie D

Bei der Kategorie D sind wie bei Kategorie A zunächst acht unterschiedliche „Standard-Instanzen“ verfügbar (Bild 3). Interessant wird an dieser Stelle die DV2-Serie. Lassen sich doch hier bis zu 20.000 IOPS, 1 TByte Massenspeicherplatz, bis zu 140 GByte DRAM und 20 CPU-Cores einsetzen. Auch im Bereich der Netzwerkverbindungen können bis zu 8 NICs gebündelt werden.

Einen weiteren Leistungsschub können die Systembetreuer erwarten, wenn VMs der Serie „DS“ angelegt werden. An dieser Stelle sind bis zu 64.000 IOPS beim Einsatz von bis zu 32 SSDs, 112 GByte DRAM und 16 CPU-Cores erreichbar (Bild 6). Dies wird nochmals mit der DSv2-Serie gesteigert: 20 CPU-Kerne, 140 GByte DRAM und bis zu 80.000 IOPS lassen sich maximal auswählen – zusätzlich stehen bis zu 8 NICs mit „Accelerated Networking“ bereit. Diese Funktion umgeht die virtuellen Switches der Hypervisoren, und verbindet die VMs „ohne Umwege“ mit den physikalischen Netzwerkkomponenten. Diese Konfiguration ist aber momentan erst als Vorabversion verfügbar.

 

Günstiges Preis-Leistungs-Verhältnis

Bei der „F-Serie“ sowie der „FS-Serie“ kommen (wie auch bei DS-VMs) Intel Xeon E5-2673v3-CPUs zum Einsatz. Allerdings bietet diese Kategorie (im Vergleich zu DS) geringere Kosten pro Stunde. Sie wird von Microsoft als „Preis-Leistungs-Sieger“ präsentiert (Bild 4). Beispielsweise würde eine VM-Instanz mit 16 CPU-Cores (F16) mit 1109,27 Euro monatlich zu „Buche“ schlagen, während bei der Instanz „A11“ (ebenfalls 16 Kerne) 1471,92 Euro monatlich fällig werden. Allerdings sollte darauf hingewiesen werden, dass die F-Serie dabei mit deutlich weniger DRAM bestückt wird, als beispielsweise die Instanzen der Serie A (32 GByte DRAM statt 112 GByte DRAM).

Serie G

Ebenfalls für High-End-Anwendungen stehen die Serien „G“ sowie GS“ bereit, lassen sich doch damit VMs mit bis zu 32 CPU-Cores (Xeon E5 V3 Familie), 448 GByte-DDR-4-DRAM kombinieren. Maximal 64 SSD-Massenspeicher sollen an dieser Stelle bis zu 160.000 IOPS bereitstellen, und maximal 8 NICs mit RDMA sollen für einen sehr hohen Netzwerkdurchsatz sorgen (Bild 5).

Kategorie H für „High Performance“

Speziell für HPC-Anwendungen (High Performance Computing) ist die Kategorie „H“ zugeschnitten. Ähnlich wie bei GS-Varianten basieren die CPUs auf der Intel Xeon E5 V3-Technologie. Allerdings sind hier im Bereich der Massenspeichermedien einige Abstriche gemacht, bieten die lokal verfügbaren SSDs „nur“ 16.000 IOPS (beim Einsatz von 32 Massenspeichern), sowie maximal vier NICs (ebenfalls RDMA-fähig). Eine Auflistung der einzelnen Instanzen der H-Serie ist in Bild 6 zu finden.

Geballte Grafikpower: Leistungskategorie „N“

Bei den vorangegangenen Leistungsklassen lag der Schwerpunkt auf CPU-Performance, den Speicheranforderungen (DRAM und Massenspeichern), sowie der Netzwerkanbindung. Für Applikationen und Anwendungen mit erhöhtem Bedarf an Grafikkarten-Ressourcen bietet daher Microsoft noch die Kategorie „NV“, sowie „NC“ an. VMs der Instanzen „Standard_NV6, Standard_NV12 und Standrad_NV124 erhalten Unterstützung von einer, zwei oder vier GPU(s). Diese werden mittels NVIDIA-Grafikkarten (Tesla M60 und NVIDIA GRID) bereitgestellt. Bei den NC-Instanzen kommt die Grafikkarte Tesla K80 zum Einsatz (Bild 7).

Preis-Leistung vergleichen

Um eine gewisse Vergleichbarkeit zu gewährleisten, hat Microsoft das Konzept der Azure-Berechnungseinheit „ACU“ (Azure Compute Unit) erstellt. Hierbei können die Systembetreuer ungefähr ablesen, welche Leistungen bei welchen Azure-Serien zu erwarten sind. Dies dient zwar eher der groben Abschätzung, aber auf diese Weise wird eine gewisse Vergleichbarkeit gewährleistet. Microsoft hat bei der VM-Kategorie „Standard_A1“ einen Wert von 100 festgelegt, und mit den anderen VM-Kategorien in Relation dazu gesetzt. Microsoft betont dabei allerdings, es handle sich nur um einen Richtwert, die tatsächliche Leistung des Gesamtsystems unter bestimmten Workloads kann dabei abweichen.

Sollen statt Windows-basierten VMs beispielsweise (virtuelle) Linux-Systeme eingesetzt werden, so stehen zwar die identischen Serien und Instanzen zur Verfügung, allerdings unterscheiden sich dabei die Mietpreise unter Umständen. Während bei der Instanz „A0“ beispielsweise zwischen Windows- und Linux-VMs keine Diskrepanz besteht, werden die Verantwortlichen bei der Instanz „G5“ für Linux-basierte VMs beispielsweise mit einem geringeren Betrag zur Kasse gebeten, als bei Windows-VMs (Windows: 6964,31 Euro monatlich, Linux: 6267,88 Euro monatlich). Hintergrund dabei: Bei größeren Instanzen „berechnet“ Microsoft die Windows-Lizenzkosten über die zur Verfügung gestellten Ressourcen. Linux als Open-Source-Betriebssystem schlägt hier somit mit weniger Kosten zu Buche. Ein ähnliches Bild zeichnet sich ab, wenn beispielsweise eine SQL-Instanz in Azure angelegt wird. Bei einem „kleinen“ SQL-Server (Instanz „A0“) berechnet Microsoft beispielsweise 32,63 Euro pro Monat.

Auch unterschieden sich die Preise anhand der ausgewählten Region. So können beispielsweise SQL-VMs der Serie „A0“ im Osten Japans etwas teurer ausfallen (35,14 Euro monatlich), als in Westeuropa. Dies ist unter anderem auf schwankende Wechselkurze, oder unterschiedliche Standort- und Energiekosten zurückzuführen. Auch sind nicht in jeder Region alle Serien oder Instanzen auswählbar. Beispielsweise können Instanzen der NC-Serie momentan nicht in Westeuropa ausgewählt werden. Eine genaue Auflistung der verfügbaren Produkte ist auf der entsprechenden Technet-Seite zu finden.

Florian Huttenloher