advisor and representative deployments...figure 5: question 5 ‐ percentage users in cached mode...

31
April 2007 Dell Exchange 2007 Advisor and Representative Deployments Product Group - Enterprise Dell White Paper By Farrukh Noman Bharath Vasudevan

Upload: others

Post on 16-May-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007

Dell Exchange 2007 Advisor and

Representative Deployments

Product Group - Enterprise

 

Dell White Paper

By Farrukh Noman

Bharath Vasudevan

Page 2: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 2 Dell Product Group - Enterprise

Contents

Executive Summary ................................................................................................. 3 Introduction.................................................................................................................. 4 Dell Exchange 2007 Advisor ............................................................................... 5

Addressing Business Needs ............................................................................................ 5

Price versus Performance................................................................................................ 6

Number of Mailboxes ..................................................................................................... 7

Mailbox Size ................................................................................................................... 8

Cached Mode .................................................................................................................. 9

Data Availability........................................................................................................... 10

High Availability .......................................................................................................... 11

Hard Drive Speeds ........................................................................................................ 12

Storage Topology.......................................................................................................... 13

Tape Backup ................................................................................................................. 15

Anti-Virus / Anti Spam................................................................................................. 16

Additional Exchange Server Roles ............................................................................... 17

Exchange 2007 Reference Architecture .................................................... 18 Small Exchange Deployment – Up to 500 Users ......................................................... 18

Exchange Server Layout Recommendations: .............................................................19 Storage recommendations:........................................................................................20 Backup and Availability Recommendations:..............................................................21

Medium Exchange Deployment – Up to 1000 Users ................................................... 22

Exchange Server Layout Recommendations: .............................................................23 Storage recommendations:........................................................................................25 Backup and Availability Recommendations:..............................................................26

Large Exchange Deployment - Up to 5000 Users ........................................................ 26

Exchange Server Layout Recommendations: .............................................................27 Storage recommendations:........................................................................................29 Backup and Availability Recommendations:..............................................................29

Conclusion .................................................................................................................. 31

Page 3: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 3 Dell Product Group - Enterprise

Executive Summary  Microsoft® Exchange is one of the most popular and widely used e‐mail applications today. The increased  company‐wide  reliance  upon  e‐mail  for  business  operations  and  the  individual requirements of users create the need for an e‐mail solution for companies of all sizes, not just the largest  corporations.  The  designed  messaging  infrastructure  should  be  flexible  to  meet  the security, availability and scalability needs of an organization.  In an effort to reduce the complexity in choosing messaging solutions for companies of all sizes, Dell has performed extensive testing and characterization of Microsoft® Exchange Server 2007 on standard Dell building blocks. The collective knowledge earned through Dell tests and laboratory experiments is incorporated in the Dell Exchange 2007 Advisor tool.    This paper discusses  in detail  the  sizing  features  implemented  in Dell Exchange 2007 Advisor Tool  and  deployment  guidance  for  three Reference  architectures  of  small, medium  and  large Exchange  environments.  The  recommended  reference  architectures  for  the  3  deployment scenarios  are  built  on  industry‐standard  Dell  components  providing  secure  and  available infrastructures that are scalable to accommodate future growth needs.   

Page 4: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 4 Dell Product Group - Enterprise

Introduction E‐mail has effectively  replaced  the  telephone as  the most essential and  important productivity tool for businesses. Whether in the office or on the road, communicating internally or externally with customers, business users depend on e‐mail for their communication needs. The increased company‐wide reliance upon e‐mail for business operations and the  individual requirements of users create the need for an e‐mail solution for companies of all sizes. Such a solution should be less  complex  to  manage  and  also  meet  business  requirements  such  as  security,  regulatory compliance  and  availability. Microsoft Exchange  Server  2007  incorporates  features  that  enable businesses  to  effectively meet  those  challenges, without  fundamentally  altering  the  traditional methods used by end users to access e‐mail.   Dell has performed extensive testing and characterization of Microsoft Exchange Server 2007 on Dell PowerEdge servers and Dell™ PowerVault™ and Dell | EMC storage  to design  solutions that meet the challenging customer requirements. The data from the comprehensive performance tests and the resulting best practices gained have been incorporated in the form of a sizing tool ‐ Dell  Exchange  2007  Advisor.  The  following  sections  of  this  white  paper  explain  the  Dell Exchange 2007 Advisor and step through the tool outputs designed for small, medium and large business needs. 

Page 5: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 5 Dell Product Group - Enterprise

Dell Exchange 2007 Advisor The Dell Exchange 2007 Advisor has been designed as an “easy to use tool” that can create a draft or general architecture for the backend Exchange infrastructure while providing a complete view of hardware, software, and services offerings  that are required  to meet customer requirements. The primary goal of this tool is to obtain messaging requirements at a complexity level that does not require IT administrators to provide inputs. Through iteration, customers can plug different requirements into the sizing tool themselves and effectively understand the type of deployment needed prior to contacting their account team.  The  following  sections  elaborate  on  the  Exchange  Advisor  2007  input  questions  that  enable capturing messaging requirements in less complex terms.  

Addressing Business Needs  

  Figure 1: Question 1‐ Addressing Business needs  There are many business reasons that IT managers will choose to upgrade to or deploy Exchange Server 2007. These reasons may arise from a need to consolidate servers and storage or to address security, archiving, compliance, or disaster recovery needs. The question in Figure 1 is designed to capture those needs or issues that businesses would like to address with Exchange Server 2007. For  each  of  these  business  needs, Dell  provides  a  suite  of  professional  services  offerings  that include deployment, migration, and maintenance of Exchange Server 2007 solutions.   

Page 6: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 6 Dell Product Group - Enterprise

Price versus Performance  

  Figure 2: Question 2 ‐ Price versus Performance  In addition to understanding the business needs for deploying or migrating to Exchange Server 2007,  Dell  understands  that  many  different  solutions  can  satisfy  a  given  set  of  criteria requirements. Sometimes  the need  for  the best system performance  to effect best possible user experience  can  be  the  business  priority,  instead  of  choosing  a  balanced  price/performance configuration. Some higher performance components have an added price premium associated with  them, which may  not  be  necessary  for  all  classes  of  business  use  cases,  so  a  choice  to optimize the solution for performance or for price is offered.  

Page 7: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 7 Dell Product Group - Enterprise

Number of Mailboxes  

  Figure 3: Question 3 ‐ Number of mailbox users and usage profiles  There are many variables directly  related  to an end user’s mailbox  that need  to be  considered when developing a messaging solution. Average mailbox size and number of mailboxes are two significant factors. Dell’s Exchange Advisor 2007 sizing tool can size up to 15000 mailboxes with an  average  size up  to  2GB These  are  not  the  only  factors  for mailbox design  that  need  to  be understood. Just as important as the quantity and size of the mailboxes is the nature of the users, which can have different impacts on the memory, processor and disk resource requirement of the Exchange  2007  environment.  Dell  has  classified  Exchange  users  into  three  categories:  Light, Medium and Heavy users.  • Light users send 5 e‐mails and receive 20 e‐mails in an 8 hour period.  • Medium users send 10 e‐mails and receive 40 e‐mails in an 8 hour period. • Heavy users send 20 e‐mails and receive 80 e‐mails in an 8 hour period   The Exchange 2007 sizing tool allows customers to specify a total of 15000 users distributed over the  three categories  to better estimate  the processor, memory and disk requirements needed  to meet the total user needs. In addition to the disk drive storage required for hosting mailbox data, additional disk drives are required to host the transaction logs. Transaction logs are a record of messages sent and  received, and are used primarily  to maintain consistency and  to ensure  the recoverability of mailbox data. Proper capacity planning must account for transaction logs. Along with the mailbox data and transaction logs, RAID volume types and performance response times help determine the disk drive count and configuration. Best practices determined through Dell’s characterization studies have determined  that a RAID 10 or a RAID 1 volume  is always appropriate  for hosting  the  transaction  logs. For hosting  the mailboxes,  the  appropriate RAID type is more dependent on the nature of the users and the load being exerted on the mailboxes. If deployments are weighted towards heavier loads, RAID 10 volumes become necessary due to the 

Page 8: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 8 Dell Product Group - Enterprise

demands placed on  the physical hard drives. For  lighter  loads,  a RAID  5  implementation  can provide the necessary performance while requiring a smaller disk drive count footprint.   

Mailbox Size  

  Figure 4 ‐ Question 4: User mailbox size  The mailbox size  is one of the  important factors  in estimating the  initial capacity of the storage system  that will host  the mailboxes. The mailbox size should be carefully chosen  to satisfy  the growing  needs  of  the  organization.  Besides  the  growing  needs  of  users,  the  actual mailbox requires  some  additional  space  such  as  free‐pages  required  for  database  activities,  space  for deleted  items  stored  until  retention  period,  space  for  defragmentation  and  other  NTFS overheads. In addition, if the mailbox  is also enabled for unified messaging, then extra space  is required to save voice messages and fax attachments.  User  e‐mail mailboxes  have  evolved  to  become  information  repositories  for  the  organization, besides  facilitating  communications.  This  raises  the  need  for  securing  and  archiving mailbox information  to meet  regulatory  compliance  and  retention  requirements. Exchange  Server  2007 includes  a  “Messaging  Retention Management”  feature  enabling  central management  of  user personal  folders. Also  the  enhanced  and  sound  journaling  features  in  Exchange  Server  2007 enable  suitable  archiving  solutions  within  the  Exchange  infrastructure,  or  integrating  with Windows Sharepoint services or with third party archiving solutions.  This question  in Figure  4  enables  capturing  the organization’s mailbox  size  requirements. The 2048 MB  limit  in  the  tool  is based on  the  current best practice  trends  for mailbox  sizes  in  the Industry.  Exchange  Server  2007  can  scale  beyond  this  2048MB  limit  specified  in  the  tool  for mailbox size. Mailbox size and usage profile determine the disk subsystem sizing. Mailbox size determines the disk space requirements and the usage profile determines disk I/O performance 

Page 9: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 9 Dell Product Group - Enterprise

requirement.  Table  1  describes  how  mailbox  characteristics  drive  storage  subsystem  disk requirements.    Mailbox Characteristics  

Light Usage  Heavy Usage 

Requirement:  Low I/O and Less space Heavy  I/O  and  less Space Small  Mailbox 

Size Recommendation:  Low  capacity  drives 

with RAID 5 Low  capacity  drives with RAID 1/0 

Requirement:  Low  I/O  and  large space 

Heavy  I/O  and  large space Large  Mailbox 

Size Recommendation: 

Large  capacity  drives with RAID 5 

Large  capacity  drives with  RAID  1/0  or RAID5 

*Choosing  between  10K  or  15K  RPM  disk  drives  affect  the  required  number  of  drives  and  total  cost. Generally 10K drives are recommended for Low I/O scenarios and 15K drives for Heavy I/O scenarios  Table 1 ‐ Disk subsystem planning based on mailbox characteristics  

Cached Mode  

  Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode 

Page 10: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise

The cached mode clients versus the online mode clients are a crucial factor for determining the average I/O operations (IOPS) exerted by the mailbox server on the disk subsystem. The cached mode Outlook clients use a local copy of their mailbox for operations and reduce the I/O load on the mailbox  server due  to  local  cache access. The online mode  clients access  the  server  for  all operations and incur significant I/Os on the mailbox server due to their direct access to disk. The cached mode clients periodically synchronize with the mailbox server in the background to keep the mailbox updated. More clients working in online mode cause an increase in I/O operations on the mailbox  server which  in  turn  requires more disk‐drives  to  satisfy  that  IOPS  requirement. Therefore, it is necessary to find the percentage of clients that can be placed in cache mode versus online mode to determine the number of disk drives required to support the load. Question 5 in Figure  5  helps  identify  the  cached mode  versus  online mode  split  to  accurately  size  the disk subsystem.  Cached mode helps  reduce mailbox database  I/O operations  to disk. Most of  this  reduction  is realized  due  to  the  substantial  decrease  in  database  read  operations  from  disk.  Due  to  this reduction  in disk  read operations  the  read/write  ratio of Exchange database operations  to disk changes with cached mode. This change in read/write ratio to disk also has a significant impact on disk sizing for the Exchange server.  

Data Availability  

  Figure 6: Question 6 ‐ Data Availability  Business Continuity Volumes (BCV) or disk based data copies are an important factor to consider while  planning  for  data  availability  and  backups.  When  the  database  backup/restore  time duration  exceeds  the backup/restore window defined within organization’s  service agreement, disk copies can be used for backup/restore instead of tape devices, which are traditionally slow. Disk copies also enable quick recovery from data‐level disasters such as user errors. Data copies can  be  implemented  using  Local  Continuous  Replication  (LCR)  or  third  party  hardware 

Page 11: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 11 Dell Product Group - Enterprise

mechanisms  implemented  via  Volume  Shadow  copy  Service  (VSS).  Deployments  usually implement  a  hybrid  solution,  utilizing  BCV  technologies  for  quick  recovery  capabilities,  and implementing  tape  backup  solutions  that  back  up  the BCV data  copies  to  tape  for  long  term recovery and archiving.  Local Continuous Replication  is a built‐in  replication  technology available  in Exchange 2007  to create and maintain a copy of the production database on a different set of volumes within the same mailbox server. Volume Shadow copy Service (VSS) is a Windows Server 2003 service that enables third party mechanisms such as EMC SnapView to provide hardware based data copies of application volumes such as Exchange database volumes. These data copies are hosted on a separate  set  of  disks  on  the  storage  system.  The  question  in  Figure  6  enables  capturing  BCV requirements for the deployment. If BCV is required for the deployment, an additional set of disk drives needs to be planned in the disk subsystem that will host the data copies of Exchange volumes. These additional drives will be based both on space and  IOPS requirement of  the BCV solution. Also  the BCV  technologies may need additional server resources such as processor and memory for execution.   

High Availability  

  Figure 7: Question 7 – High Availability  High availability  refers  to  improving  the up‐time of an application service or system  for client access. Application or  system downtime periods may be due  to  failures or maintenance. High availability  for mailbox  server  can be achieved by deploying a  cluster using Microsoft Cluster Services (MSCS). Exchange Server 2007 supports  two  types of clustering – Single copy Clusters (SCC) based on MSCS shared storage clustering and Cluster Continuous Replication (CCR) based on MSCS Majority  Node  Set  (MNS)  replicated  storage  clustering.  The  question  in  Figure  7 captures the high availability needs for the mailbox servers. 

Page 12: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 12 Dell Product Group - Enterprise

 Single  copy  clusters  (SCC)  is  based  on  the MSCS  (Microsoft  Cluster  Service)  shared  storage cluster model  and manages  a  single  copy  of  the  storage  groups  and mailbox  databases  on  a shared storage. It uses clustered mailbox servers in active/passive node configuration connected to  the  shared  storage.  In  the  event of  a  failure on  the  active  server  that  is  serving  clients,  the passive  server  continues  hosting  the mailbox databases  from  the  shared  storage. This  type  of clustering was also available in the previous versions of Exchange Server. Local data copies based on the Exchange Server 2007 LCR feature cannot be enabled on the mailbox servers that are part of  the SCC  cluster. Cluster  continuous  replication  (CCR)  is  a new  feature based on  the MSCS Majority Node Set (MNS) clustering. It combines the replication features in Exchange 2007 with failover  features  in MSCS.  A  primary  server  hosts  the  databases  and  serves  the  clients.  A secondary  server maintains  a  copy  of  the  databases  and  takes  over  if  the  primary  fails.  The secondary  copies  are  kept  consistent  and  synchronized  by  copying  and  replaying  log  records from the primary server. The secondary copies of the database can be used for backup purposes without impacting the performance on the primary production databases. Such a hybrid strategy can also improve the duration and frequency of tape backup strategies for the solution. Both SCC and CCR require additional servers for the passive roles in the cluster. CCR in addition requires  separate  storage  disk  drives  for  the  secondary  copies  of  the  database.  Also,  if  the secondary database  copies  are provided on  a  separate  storage  system,  then CCR  can  improve resiliency by hosting the secondary server and storage on a separate datacenter.  

Hard Drive Speeds  

  Figure 8: Question 8 ‐ Hard drive speed  The selection of a particular hard drive speed is crucial for determining the number of disk drives required in the storage system. As discussed in the earlier sections, both space requirements and performance requirements  in  terms of  IOPS determine  the number of disk drives. The mailbox 

Page 13: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 13 Dell Product Group - Enterprise

server  IOPS  requirement  is  determined  by  the  user  profile  and  number  of  users.  The  space requirement is determined by the mailbox size, overheads and number of users. 15K RPM drives provide better throughput than the 10K RPM drives in terms of IOPS. As a general rule of thumb, 15K RPM drives provide up to 180 IOPS and 10K RPM drives provide up to 120 IOPS. Thus, to support a given IOPS workload based on user profiles, fewer 15K drives are required than 10K RPM drives.  The 15K RPM drives provide this improved performance at a higher cost per drive. The difference between choosing these two drives types in small deployments using few drives would  not  be  that  significant.  However,  for  large  database  deployments  with  heavy  IOPS requirements,  the  10K  RPM  drives  required will  be  extremely  costly  compared  to  15K  RPM drives. The price difference becomes a significant factor in such deployments. Besides drive costs, IT shops also standardize on drive  types as a best practice  for management. Generally  in such scenarios preference is given for one drive type over another.  The  question  in  Figure  8  enables  capturing  the  drive  type  requirements  for  the  deployment. Generally the number of 15K RPM drives required will be lesser than 10K RPM drives to support the  workload  profiles.  The  exception  to  this  would  be  when  space  requirements  warrant deploying a higher number of disk drives  than  the  IOPS performance  requirements and when 10K  RPM  drives  have  a  higher  capacity  drive  supported  than  the  15K  RPM  drives.  Such deployments usually include large mailbox sizes with light usage by users.    

Storage Topology

  Figure 9: Question 9 ‐ Storage Topology  The question  in Figure 9  enables  capturing  the  storage‐attach  technology  requirements  for  the deployment.    Usually  IT  departments  standardize  or  prefer  particular  attach  technology  for external storage. Dell Exchange Advisor 2007 supports direct attached external storage based on SAS and Fibre Channel technologies. It also supports SAN based external storage based on Fibre Channel for external storage. Choosing one type over another is usually based on factors such as 

Page 14: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 14 Dell Product Group - Enterprise

cost, ease of management, performance and scalability. Dell™ PowerVault™ MD1000  is a SAS based direct  attached  storage  that provides  expandability  and performance  at  a  low  cost. The Dell | EMC  CX3‐20,  CX3‐40  and  CX3‐80  storage  offer  flexibility,  scalability  and  performance coupled  with  manageability  in  both  SAN  attached  and  direct  attached  Fibre  Channel configurations. The Table 2 shows the supported storage systems and their features.    

Storage Systems Direct Attach 

SAN Attach 

Attach Technology 

Primary Drive Technology 

Max.  Drive Speed (RPM) 

Max. Drives per Attach 

Dell | EMC CX3‐20  �  �  FC  FC  15K  120 Dell | EMC CX3‐40  �  �  FC  FC  15K  240 Dell | EMC CX3‐80  �  �  FC  FC  15K  480 Dell PowerVault MD1000  �     SAS  SAS  15K  45 

*Above storage systems supported with Exchange 2007 Advisor at the time of initial release in April 2007. Supported systems may change in future revisions of the tool.  Table 2: Exchange Advisor 2007 supported storage systems  The storage performance requirements of a database application like Exchange primarily depend on  the  throughput provided  in  terms of  IOPS. The  IOPS  throughout  is directly  related  to  the drive  speed  and  number  of  drives  provided.  Since Dell  PowerVault  and Dell  |EMC  storage systems support both 15K and 10K drives, the throughput performance is usually not a factor in choosing  the  storage. Other  factors  such  as  cost,  scalability  and manageability  determine  the choice of storage.  

Page 15: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 15 Dell Product Group - Enterprise

Tape Backup  

  Figure 10: Question 10 – Tape Backup   Replication  technologies  discussed  in  earlier  sections  provide  fast  backup/restore  options  for mailbox  data  and  provide  continuously  updated  near‐time  copy  of  the  running  database. However,  they do not provide point‐in‐time data copies  that span a  longer period of  time. The regular backup options provide point‐in‐time copies  for recovering a database  to any old clean state and also options for storing on resilient storage media such as tapes. Selecting a regular tape backup,  in  addition  to  the  replication  and  availability methods,  is  considered  a  best  practice solution. Tape  solutions with  large backup  space  can  retain multiple past point‐in‐time  copies that span across very long periods of time.  Exchange Server 2007 supports backing up LCR and CCR data copies in addition to production databases. A hybrid backup scheme can be built with these  options  –  using  LCR  for  daily  incremental  backups  and  tape  based  regular  backup  for weekly or longer term data backups.  

Page 16: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 16 Dell Product Group - Enterprise

Anti-Virus / Anti Spam  

  Figure 11: Question 11 – Anti-virus/Anti-spam solution The threat from viruses and spam has become one of the biggest concerns in any IT deployment and Exchange  is no exception.  In Exchange 2007,  the Edge Transport server role provides anti‐virus/anti‐spam protection and filtering capabilities at the perimeter network. Dell also supports Symantec Mail Security appliances for anti‐virus/ anti‐spam and content filtering at the perimeter network. Dell  strongly  recommends  implementing  the  antivirus/spam  solutions  to  reduce  the amount of unsolicited e‐mails and viruses in the Exchange environment. The question in Figure 11  enables  capturing  anti‐virus/anti‐spam  requirements  for  a  deployment.  The  tool  then appropriately recommends an anti‐virus/anti‐spam solution.   

Page 17: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 17 Dell Product Group - Enterprise

Additional Exchange Server Roles  

  Figure 12: Question 12 – Additional Exchange Server 2007 Roles Besides  the Mailbox  server  role, Exchange 2007  includes other  server  roles  to perform various functions. The Hub Transport  server  role  is  required  in any exchange 2007 deployment and  is responsible for handling all internal mail flow across Exchange roles and appropriate delivery of user messages. The Client Access server role hosts services and functions required for supporting a variety of mail clients including Outlook Web Access (OWA) and mobile messaging.  The Edge Transport  server  role  sits  in  the  perimeter  network  and  provides  functionality  for  routing external  SMTP mail  flow  to  and  from  the  Internet.  The Unified Messaging  (UM)  server  role provides the new Exchange Server 2007 functionality for integration of voice mail and fax along with e‐mail  into user mailboxes.  It also provides  for Outlook Voice Access functionality, which allows users to access e‐mail, voice mail, and calendar entities from a telephone.   The  server  roles  or  a  subset  of  roles  can  be  consolidated  and  deployed  on  the  same  server hardware  system with a  few exceptions.  If  the Mailbox  server  is  clustered using SCC or CCR, then no other  role can be consolidated with  it. The Edge Transport server  role sits outside  the Active Directory  framework  in  the perimeter network  and hence  cannot be  consolidated with other roles. The Hub Transport and Client Access roles are required per Active Directory site in the organization. Hence when  the Mailbox  server  role  is clustered, a  separate  server  system  is required  to  host  these  roles.   The  question  in  Figure  12  enables  capturing  the  additional  role requirement for a deployment. The tool then recommends an appropriate server system for each of the additional role functionality selected.  Refer to the Dell whitepaper titled “Exchange Server 2007 Design Considerations” to learn more about Exchange Server roles and their deployment considerations. 

Page 18: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 18 Dell Product Group - Enterprise

Exchange 2007 Reference Architecture  The  following  sections  enumerate  three  different  classes  of  deployments:  small, medium  and large. The three classes of users will be characterized based on the number and size of mailboxes, the  nature  of  their  use,  the  size  of  their  deployment,  and  availability  needs. An  appropriate solution will  be  presented  for  each  type  of deployment with  the  rationale  for  the  inputs  and explanation of the recommended solution.   

Small Exchange Deployment – Up to 500 Users  The first reference architecture represents a relatively small Exchange organization with up to 500 heavy users having an average mailbox size of 150 MB. Table 3 summarizes the requirements for this organization:   

Number of Mailboxes  500 Average Mailbox size  150 MB User Profile  Heavy Storage  Direct Attached SAS Data Replication  Using LCR High Availability  None Backup Required?  Yes 

 Table 3: Small Exchange Requirements  

Several  critical  factors  must  be  considered  before  arriving  at  a  suitable  platform  for  your Exchange deployment. Some of the considerations include: 

• Appropriate  server  platform  with  required  number  of  processors,  memory  and  I/O expandability. 

• Suitable storage technology with future growth and scalability in mind. • High availability requirements. • Backup methodology. 

Page 19: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 19 Dell Product Group - Enterprise

Exchange Server Layout Recommendations: 

Exchange  Mailbox/Hub  Transport/   Client Access Server  Dell PowerEdge 1950 

Processors  2 x Dual Core Intel Xeon  Memory  8 GB Number of Exchange Storage Groups  4 Number of Exchange Information Stores  4 Size of each Exchange Information Store  19 GB Tape Backup Drive  PowerVault 100T LTO‐3 Tape Drive 

 Table 4: Exchange Server Recommendations for Small Exchange Deployment  As  shown  in Table  4  above,  a Dell™ PowerEdge™  1950 with  two dual‐core processors  is  the recommended  server  platform  for  this  environment.  The Mailbox, Hub  Transport  and Client Access server roles can be consolidated on  the same physical server. The Dell PowerEdge 1950 has  sufficient  processing  capability  to  handle  the  Mailbox  services  and  all  the  message transportation services required by other server roles.   If the Unified Messaging server role or Edge Transport server role is required, additional physical servers may be required. If the Edge Transport server is not a part of the organization, then the Hub Transport  server  can be  configured  to  relay  Internet messages. This deployment assumes that the Mailbox server is not deployed in a highly available (HA) clustered environment. If HA is required for the Mailbox server role using Single Copy Clusters (SCC) or Cluster Continuous Replication (CCR), no other role can be consolidated with the Mailbox role on the same server.    

Page 20: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 20 Dell Product Group - Enterprise

Figure 13: Small Exchange Architecture with LCR Deployment   Based on  the user  load,  the minimum memory  required  for  the Exchange  server  is 8 GB. This amount of memory will be suitable for serving four storage groups and additional RAM may be required for supporting more storage groups.   

Storage recommendations: The following are the storage recommendations using RAID 10 for Exchange information stores:  

Storage System  Dell PowerVault MD1000 Total number of drives  10 Total number of enclosures  1 Drives for Exchange Information Stores  4 x 73GB 15K SAS using RAID 10 Drives for Transaction Logs  2 x 36GB 15K SAS using RAID 1 Drives for LCR  3 x 300GB 15K SAS using RAID 5 Number of drives for hot spare  1 x 300GB 15K SAS 

 Table 5: Storage Recommendations for Small Exchange Deployment Using RAID‐10   

Page 21: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 21 Dell Product Group - Enterprise

The following are the storage recommendations using RAID 5 for Exchange information stores:  

Storage System  Dell PowerVault MD1000 Total number of drives  12 Total number of enclosures  1 Drives for Exchange Information Stores  6 x 36GB 15K SAS using RAID 5 Drives for Transaction Logs  2 x 36GB 15K SAS using RAID 1 Drives for LCR  3 x 300GB 15K SAS using RAID 5 Number of drives for hot spare  1 x 300GB 15K SAS 

 Table 6: Storage Recommendations for Small Exchange Deployment Using RAID‐5  Several  factors  are  considered while determining  the  type  and  capacity of  the  storage  system. Database LUN capacity depends on the mailbox quota as well as some other factors such as the whitespace or free‐pages required by the database, space for deleted items stored until retention period,  space  for defragmentation  and  other NTFS overheads. Log LUN  capacity depends  on how  far  in  the past  the  logs should be backed up or  replayed  to  restore database design of an organization. Additionally, Exchange is an I/O intensive application and all client activity causes updates  to  the Exchange database, which produces  I/O operations  to disk. The disk subsystem should  be  capable  of meeting  these  demands.  It  is  therefore  important  to  size  the  disks  for performance and not just for capacity of the mailboxes.  Based on these factors two storage recommendations are presented: using RAID 10 and RAID 5 for Exchange  information store. RAID 10 offers  the best performance with high protection, but only 50% of the RAID group capacity is usable. RAID 5 offers a higher usable capacity per RAID group than RAID 10. It can be effective for environments with very large mailboxes and/or lower IOPS requirements.  Considering  the  capacity  and  IOPS  requirements  for  this  environment,  the  Dell  PowerVault MD1000 is a suitable storage platform. This array utilizes enterprise‐class technology with high‐performance drives that are suitable for Exchange workloads. It provides balanced capacity and excellent I/O performance with 10K and 15K RPM SAS drives.   Table 5 and Table 6 explain the drive configurations for the RAID 10 and RAID 5 solutions.   

Backup and Availability Recommendations:  To  achieve  mailbox  resiliency,  at  a  minimum  Dell  recommends  using  Local  Continuous replication (LCR) to reduce the recovery time for data‐level disasters. LCR maintains a local copy of the mailbox database on the Mailbox server and keeps the copy consistent with the production database by  replaying  log  records on  them. The database  copies  can be manually  switched  to function as production databases during  failures or during maintenance. For a Mailbox  server enabled  for LCR operation, additional hardware resources are required  to store  the production data  and handle LCR  related  IOPS  load. The majority of  the additional  resource  consumption comes  from  log  updates  through  reads  and  writes  on  the  passive  copy.  For  this  reference architecture, the above mentioned processors and memory recommendations for the PowerEdge 

Page 22: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 22 Dell Product Group - Enterprise

server  should  be  sufficient  to  implement  LCR.  However,  the  storage  system  would  require additional drives to store the passive copy of production LUNs. As shown in Table 5 and Table 6, three 300GB, 15K RPM SAS drives configured using RAID 5 is required for the passive copy.   Even  though Local Continuous Replication provides  a  level  of protection  for mailbox data,  it cannot replace the regular database backup because it only provides continuously updated near‐time copy of  the active database. Regular backup options provide past point‐in‐time copies  for recovering a database to any old clean state. The passive LCR copy can be used as the source for backup.  This  can  reduce  the  impact  of  the  backup  operation  on  the  active  database.    Dell recommends  using  PowerVault™  100T  LTO‐3  tape  drive, which  has  a maximum  capacity  of 400GB and maximum backup speed of 243GB/hour.   

Medium Exchange Deployment – Up to 1000 Users  The medium size Exchange reference architecture represents an Exchange organization with up to 1000 heavy users having an average mailbox size of 250 MB. As the number of users increases, the messaging infrastructure needs to grow to support the additional workloads and features.  Table 7 summarizes the requirements for this organization:   

Number of Mailboxes  1000 Average Mailbox size  250 MB User Profile  Heavy Storage  Direct Attached SAS High Availability  Using CCR Backup Required?  Yes 

 Table 7: Medium Exchange Requirements   

Page 23: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 23 Dell Product Group - Enterprise

Exchange Server Layout Recommendations:  

Exchange Mailbox – Primary site  Dell PowerEdge 1950 Processors  2 x Dual Core Intel Xeon  Memory  8 GB Exchange Mailbox – Secondary site  Dell PowerEdge 1950 Processors  2 x Dual Core Intel Xeon  Memory  8 GB Exchange Hub/CAS Server  Dell PowerEdge 2950 Processors  2 x Dual Core Intel Xeon Memory  8 GB Number of Exchange Storage Groups  8 Number of Exchange Information Stores  8 Size of each Exchange Information Store  31 GB 

 Table 8: Exchange Server Recommendations for Medium Exchange Deployment  

 As  shown  in  Table  8  above,  the  following  are  the  recommended  server  platforms  for  this reference architecture: 

• Exchange Mailbox Server: 

- Dell™ PowerEdge™ 1950 with two dual‐core processors 

- 8 GB RAM  

• Exchange Hub Transport/ Client Access Server: 

- Dell™ PowerEdge™ 2950 with two dual‐core processors 

- 8 GB RAM 

  

Page 24: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 24 Dell Product Group - Enterprise

  Figure 14: Medium Exchange Architecture with CCR Deployment   If Unified Messaging  or Edge Transport  server  roles  are  required,  additional physical  servers may be  required.  If  the Edge Transport Server  is not a part of  the organization,  then  the Hub Transport server can be configured to relay Internet messages.   This  reference  architecture  includes  Cluster  Continuous  Replication  (CCR).  CCR  is  based  on MSCS Majority Node Set (MNS) clustering, wherein a copy of the mailbox databases is hosted on another server with  its own storage space. Mail clients access  the primary server, and database changes  to  it are  shipped  to  the  secondary  server  in  the  form of  log  records. The  shipped  log records are played on the secondary server to keep the secondary database copies consistent with the primary.  If  the primary Mailbox  server  fails,  the MNS clustering mechanism automatically promotes  the  secondary  server  to  start  serving  the  clients.  CCR  provides  both mailbox  high availability and also site recovery through hosting the secondary server on a separate datacenter.  Since CCR is used for high availability, no other Exchange server role can be consolidated with the Mailbox role on the same server. Therefore the Hub and CAS server roles have been split to a separate server. The Dell PowerEdge 2950 with two dual core Intel Xeon processors and 8 GB of RAM is a suitable platform for these roles.    

Page 25: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 25 Dell Product Group - Enterprise

Storage recommendations: The  following  is  the  storage  recommendations  for  the  primary  CCR  site  using  RAID  10  for Exchange information stores:  

Storage System  Dell PowerVault MD1000 Total number of drives  13 Total number of enclosures  1 Drives for Exchange Information Stores  8 x 146GB 15K SAS using RAID 10 Drives for Transaction Logs  4 x 36GB 15K SAS using RAID 10 Number of drives for hot spare  1 x 146GB 15K SAS 

 Table 9: Storage Recommendations for Medium Exchange Deployment Using RAID‐10  An identical storage configuration with 13 drives is required for the secondary CCR site.  The  following  is  the  storage  recommendations  for  the  primary  CCR  site  using  RAID  5  for Exchange information stores:  

Storage System  Dell PowerVault MD1000 Total number of drives  15 Total number of enclosures  1 Drives for Exchange Information Stores  10 x 73GB 15K SAS using RAID 5 Drives for Transaction Logs  4 x 36GB 15K SAS using RAID 10 Number of drives for hot spare  1 x 146GB 15K SAS 

 Table 10: Storage Recommendations for Medium Exchange Deployment Using RAID‐10  An identical storage configuration with 15 drives is required for the secondary CCR site.  Two  storage  recommendations  are  presented:  using  RAID  10  and  RAID  5  for  Exchange information store. RAID 10 offers the best performance with high protection, but only 50% of the RAID group capacity  is usable. RAID 5 offers a higher useable capacity per RAID group  than RAID  10.  It  can  be  effective  for  environments with  very  large mailboxes  and/or  lower  IOPS requirements.  Considering  the  capacity  and  IOPS  requirements  for  this  environment  the  Dell  PowerVault MD1000 is a suitable storage platform. This array utilizes enterprise‐class technology with high‐performance drives that are suitable for Exchange workloads. It provides balanced capacity and excellent I/O performance with 10K and 15K RPM SAS drives.   Table 9 and Table 10 explain the drive configurations for the RAID 10 and RAID 5 solutions.   

Page 26: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 26 Dell Product Group - Enterprise

Backup and Availability Recommendations:  Deploying a high availability  solution  for database  related applications  is always considered a best practice to avoid failure scenarios. Dell recommends using CCR to ensure application as well as data availability. To  implement CCR, a secondary site with storage and server configuration identical  to  the  primary  Exchange  Mailbox  server  is  required.  Figure  14  shows  a  passive Exchange Mailbox server and storage system allocated for CCR.  

Tape Back up  PowerVault TL4000 Tape Library Tape Backup server  PowerEdge 1950 Processors  2 x Dual Core Intel Xeon Server memory  4 GB 

 Table 5: Tape Backup Recommendations for Medium Exchange Deployment  Additionally, PowerVault™ TL4000 tape backup library is recommended to create point in time backups of  the Exchange  server data. The  tape  library  attaches  to  a  separate PowerEdge  1950 server known as the backup server. The backup server connects to the Exchange servers over the LAN to conduct the backup. This centralized approach helps simplify backup administration.   

Large Exchange Deployment - Up to 5000 Users As  a  messaging  infrastructure  grows  in  size,  it  typically  brings  more  complexity.  The message  routing  services  and  policies  overhead  increases  and  requires more  hardware resources  to  satisfy  the  growing  bandwidth  requirements.  The  large  Exchange  reference architecture  represents an Exchange organization with up  to 5000 heavy users having an average mailbox size of 1 GB. Table 12 summarizes the requirements for this organization:   

Number of Mailboxes  5000 Average Mailbox size  1 GB User Profile  Heavy Storage  SAN Attached Fiber Channel High Availability  Using SCC Backup Required?  Yes 

Table 12: Large Exchange Requirements  

Page 27: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 27 Dell Product Group - Enterprise

Exchange Server Layout Recommendations:  

PowerEdge 6950 or  Exchange Mailbox –Active 

PowerEdge 6850 4 x Dual Core AMD Opteron or 

Processors 4 x Dual Core Intel Xeon  

Memory  32 GB PowerEdge 6950 or  

Exchange Mailbox –Active PowerEdge 6850 4 x Dual Core AMD Opteron or 

Processors 4 x Dual Core Intel Xeon  

Memory  32 GB Exchange Hub Transport Server  Dell PowerEdge 2950 Processors  2 x Dual Core Intel Xeon Memory  6 GB Exchange CAS Server  Dell PowerEdge 2950 Processors  2 x Dual Core Intel Xeon Memory  4 GB Number of Exchange Storage Groups  40 Number of Exchange Information Stores  40 Size of each Exchange Information Store  125 GB  Table 13: Exchange Server Recommendations for Large Exchange Deployment  As  shown  in  Table  13  above,  the  following  are  the  recommended  server  platforms  for  this reference architecture are: 

• Exchange Mailbox Server: 

- Dell™ PowerEdge™ 6950 or Dell PowerEdge 6850 with four dual‐core processors 

- 32 GB RAM  

• Exchange Hub Transport Server: 

- Dell™ PowerEdge™ 2950 with two dual‐core processors 

- 6 GB RAM 

• Exchange CAS Server: 

- Dell PowerEdge 2950 with two dual‐core processors 

- 4 GB RAM 

 For  a  large number of mailboxes,  the best practices  involve  scaling out  all  the Exchange server  roles on  separate  servers. The physical  separation of  the  server  roles will provide better  utilization  of  resources  and  good  performance. Another  reason  for  separating  the Mailbox  server  is  to  allow  implementing  high‐availability  clustering  option using  Single 

Page 28: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 28 Dell Product Group - Enterprise

Copy  clusters  (SCC).  SCC  is  based  on Microsoft Cluster  Services  (MSCS)  shared  storage clustering, wherein  a  single  copy  of  the  databases  resides  on  a  shared  external  storage connected to two Mailbox server nodes. One of the server nodes, called the “active” node, hosts the mailbox databases and serves the clients. If the “active” node incurs a failure, the other  node,  called  the  “passive”  node,  takes  over  hosting mailbox  databases  from  the shared storage and continues serving the clients.   

  Figure 15: Large Exchange Architecture with SCC Deployment 

Page 29: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 29 Dell Product Group - Enterprise

Storage recommendations: The following are the storage recommendations using RAID 10 for Exchange information stores:  

Storage System  Dell|EMC CX3‐20 Total number of drives  86 Total number of disk array enclosures  6 Drives for Exchange Information Stores  60 x 300GB 10K FC using RAID 10 Drives for Transaction Logs  18 x 73GB 10K FC using RAID 10 Number of drives for hot spare  3 x 300GB 10K FC Storage OS drives  5 x 73GB 10K FC 

 Table 14: Storage Recommendations for Large Exchange Deployment Using RAID‐10  The following are the storage recommendations using RAID 5 for Exchange information stores:  Storage System  Dell|EMC CX3‐20 Total number of drives  96 Total number of disk array enclosures  7 Drives for Exchange Information Stores  70 x 300GB 10K FC using RAID 5 Drives for Transaction Logs  18 x 73GB 10K FC using RAID 10 Number of drives for hot spare  3 x 300GB 10K FC Storage OS drives  5 x 73GB 10K FC  Table 15: Storage Recommendations for Large Exchange Deployment Using RAID‐5  Two  storage  recommendations  are  presented:  using  RAID  10  and  RAID  5  for  Exchange information store. RAID 10 offers the best performance with high protection, but only 50% of the RAID  group  capacity  is usable. RAID  5  offers  a higher usable  capacity per RAID  group  than RAID  10.  It  can  be  effective  for  environments with  very  large mailboxes  and/or  lower  IOPS requirements.  Considering the capacity and IOPS requirements for this environment the Dell | EMC CX3‐20 is a suitable  storage platform which  can  support  for up  to  120  FC drives.   Table  14  and Table  15 explain the drive configurations for the RAID 10 and RAID 5 solutions.  

 

Backup and Availability Recommendations:  Implementing Single Copy Cluster  (SCC) will require an additional PowerEdge™ 6850 or 6950 server with same hardware configuration as  the active Mailbox server. The additional  installed server  acts  as  the passive Mailbox  server  and  shares  the  same  storage  system with  the  active Mailbox  server.  In  the  event  of  a  failure  on  the  active mailbox  server,  the  Exchange Mailbox server role fails over to the passive node and resumes activity.  

Page 30: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 30 Dell Product Group - Enterprise

Tape Back up  PowerVault ML6030 CM Library Tape Backup server  PowerEdge 2950 Processors  2 x Dual Core Intel Xeon Server memory  4 GB 

Table 16: Tape Backup Recommendations for Large Exchange Deployment  For  this environment,  the PowerVault™ ML6030 CM Library  is the recommended  tape backup device. Additionally,  the Dell  PowerEdge  2950 may  be  used  as  the  tape  backup  server.  The backup server connects  to  the Exchange servers over  the LAN or SAN  to conduct  the backup. This centralized approach helps simplify backup administration. The network topology for SAN‐based backups is designed to improve application performance because it is routed over a high‐speed Fibre Channel network. 

Page 31: Advisor and Representative Deployments...Figure 5: Question 5 ‐ Percentage users in cached mode April 2007 Page 10 Dell Product Group - Enterprise The cached mode clients versus

April 2007 Page 31 Dell Product Group - Enterprise

Conclusion In messaging deployments with Exchange Server 2007, there are many different criteria that can affect how  servers and  storage need  to be  sized. These  factors  impact memory, processor  and disk utilization and can vary greatly from one implementation to the next. Because of the work performed  at Dell  Labs  to  actively  characterize  the Mailbox  role  of  Exchange  Server  2007  on Dell’s  enterprise  server  and  storage  portfolio,  Dell  is  able  to  provide  deployment recommendations.  In  order  to  make  those  recommendations  accessible  to  customers,  Dell developed the online Exchange 2007 Advisor Tool. The discussion about the tool output for the three  defined  reference  architectures  was  intended  to  provide  an  insight  into  how  the recommendations are calculated. To calculate the requirements for any configuration, the tool can be accessed at http://www.dell.com/exchange.                        THIS WHITE PAPER IS FOR INFORMATIONAL PURPOSES ONLY, AND MAY CONTAIN TYPOGRAPHICAL ERRORS AND TECHNICAL INACCURACIES. THE CONTENT IS PROVIDED AS IS, WITHOUT EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES OF ANY KIND. © Dell Inc. 2007. All rights reserved. Dell, PowerEdge, PowerVault, and the Dell logo are trademarks of Dell Inc. Microsoft is a registered trademark of Microsoft Corporation. Other trademarks and trade names are the property of their respective owners and Dell disclaims proprietary interest in the marks and names of others.