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Originaltitel:
Performance und Skalierung von SAP ERP Systemen in virtualisierten Umgebungen 
Übersetzter Titel:
Performance and scalability of SAP ERP systems in virtualized environments 
Jahr:
2011 
Dokumenttyp:
Dissertation 
Institution:
Fakultät für Informatik 
Betreuer:
Krcmar, Helmut, Prof. Dr. 
Gutachter:
Gerndt, Hans Michael (Prof. Dr.), Krcmar, Helmut (Prof. Dr.) 
Sprache:
de 
Fachgebiet:
INF Informationswesen, Bibliotheks-, Dokumentations-, Archiv-, Museumswesen 
Stichworte:
SAP ERP System, Performance, Virtualisierung 
Übersetzte Stichworte:
SAP ERP System, Performance, Virtualisierung 
TU-Systematik:
DAT 307d ; DAT 343d ; DAT 249d 
Kurzfassung:
Ziel: Das Ziel dieser Dissertation ist eine Untersuchung der Auswirkung von Virtualisierung auf die Performance und Skalierung von SAP ERP Systemen. Dazu wird ein vergleichender Ansatz genutzt, um auf Basis von Messergebnissen die Auswirkungen quantifizieren zu können. Ausgehend von mehr als 10.000 Ergebnissen werden a) die Performance und Skalierung von SAP ERP Systemen untersucht und b) Guidelines zur möglichen Verbesserung der Performance von SAP ERP Systemen in virtualisierten Umgebungen aufgestellt. Hierzu fokussiert die Arbeit auf Operationen des SAP ERP Systems im Hauptspeicher. Das Ziel der Arbeit ist es, die Performance und Skalierung von SAP ERP Systemen bei diesen Hauptspeicheroperationen in virtualisierten Umgebungen zu beschreiben und mit der nativen Performance in Vergleich zu setzen. Die Arbeit zieht hierzu die Paravirtualisierung mit Xen und eine Container-basierte Lösung Sun Solaris Zonen heran. Im Vergleich mit den Ergebnissen ohne Einsatz einer Virtualisierungslösung kann der Einfluss einer Virtualisierung abgeleitet werden.

Methode: Diese Arbeit basiert auf einem quantitativen Ansatz. Es handelt sich um kontrollierte Softwareexperimente, bei denen jeweils ein Faktor verändert und die Auswirkung der Änderung erneut gemessen wird. Zur Messung wird ein synthetischer, Micro-Benchmark verwendet, welcher Hauptspeicheroperationen durchführt. Auf Basis von 10.000 Messergebnissen wird eine Auswertung durch ein selbst entwickeltes, theoretisches Analyseframework durchgeführt und die Ergebnisse zueinander in Relation gesetzt. Auf diese Weise werden Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen verschiedenen Setups der Virtualisierungslösung und SAP ERP Systemen herausgearbeitet.

Resultate: Es ist feststellbar, dass die Performance und Skalierung von SAP ERP Systemen in virtualisierten Umgebungen verändert wird. Es lassen sich folgende Aussagen aus den Messergebnissen ableiten:

1) Es existiert eine Reduzierung der Performance durch Virtualisierung. Allerdings hängt der Einfluss der Virtualisierung sehr stark von der Lastsituation ab. In Situationen mit einer hohen Last kann Virtualisierung bis zu 30 % Performance kosten, wohingegen in Situationen mit niedriger Arbeitslast nur mit einer Reduzierung von 1 % gerechnet werden kann.

2) Die Messergebnisse zeigen einen Unterschied zwischen der Paravirtualisierung und der Container-basierten Virtualisierung. SAP ERP Systeme mit einer Container-basierten Virtualisierung erzielen in jeder Lastsituation eine bessere Performance als mit Paravirtualisierung.

3) In Situationen mit einer niedrigen Last, kann es zu einem positiven Effekt kommen, wenn eine Container-basierte Virtualisierungslösung verwendet wird. So kann die Performance von SAP ERP Systemen in einem Container besser als die native Performance sein. Dieser Effekt ist aber nur sehr selten zu beobachten.

4) Die Skalierung von SAP ERP Systemen ändert sich in virtualisierten Umgebungen. Eine Erhöhung der Systemressourcen resultiert nicht in demselben Anstieg der Performance wie ohne Virtualisierung.

Die Arbeit untersucht mögliche Ursachen für eine Reduzierung der Performance und formuliert auf Basis dieser Untersuchungen Guidelines, die zu einer höheren Performance von virtualisierten SAP ERP Systemen führen.

Auswirkungen auf die Praxis: Die quantitative, vergleichende Untersuchung von komplexen Softwaresystemen in virtualisierten und nativen Umgebungen ist nicht neu, aber bisher wurde als Testobjekt noch kein SAP ERP System genutzt. Die in dieser Arbeit erhobenen Messergebnisse und Relationen zwischen nativem und virtualisiertem Betrieb, helfen den Betreibern von SAP ERP Systemen, die Auswirkungen der Virtualisierung besser einzuschätzen. Dies gilt insbesondere für die Betrachtung der Performance und Skalierung. Bisher gab es eine solche Betrachtung für SAP ERP Systeme nicht. Durch die erarbeiteten Guidelines, welche von den Messergebnissen abgeleitet wurden, können die Performance von SAP ERP Systemen gesteigert bzw. Hardwareressourcen eingespart werden.

Einschränkungen: Die Arbeit fokussiert die Hauptspeicheroperationen eines SAP ERP Systems und deckt nicht die Faktoren wie I/O-Operationen oder CPU-Operationen ab. Des Weiteren nutzt die Arbeit einen Workload, welcher grundlegende Hauptspeicheroperationen synthetisch nachbildet. Es handelt sich nicht um einen realweltlichen Workload. Letztlich nutzt die Arbeit den sogenannten ABAP-Stack des SAP ERP Systems und klammert den Java-Stack, als einen optionalen Bestandteil eines SAP ERP Systems, aus. 
Übersetzte Kurzfassung:
Purpose: The objective of this thesis is the investigation of the impact of virtualization technology on the performance and scalability of SAP ERP systems. Therefore, a quantitative approach is used in order to quantify the impact. On basis of 10,000 results a) the performance and scalability is investigated and b) guidelines are derived for improve performance on SAP ERP systems in virtualized environments. This work aims on the operations of a SAP ERP system in the main memory. The objective of this thesis is to describe the performance and scalability of SAP ERP systems working with main memory in virtualized environments and compare it to native environments. For this purpose the paravirtualization solution Xen and the container-based solution Sun Solaris zones are used. By comparing results from the native environment with results from the virtualized environments, the performance impact of a virtualization solution can be derived.

Methodology: This work is based on a quantitative approach. It uses controlled software experiments: only one factor is modified and the impact of this change is measured. For the measurement a synthetic micro-benchmark is utilized, which produces a huge amount of main memory operations. On basis of 10,000 results the analysis is done by utilizing a self-developed, theoretical analysis framework. Thus, results can be compared in an appropriate way and commonalities and differences between the test run setups of the SAP ERP systems and virtualization solutions can be elaborated.

Findings: It can be stated out that the performance and scalability of SAP ERP systems in virtualized environments are influences. The following statements can be made from the performance results:

1) Performance is reduced due the use of virtualization. But the dimension of the impact is directly influenced by the workload situation. In high workload situations a performance degradation of 30% can be reached, whereas in low workload situation only 1% degradation must be considered.

2) The results show a huge difference between paravirtualization and container-based virtualization. SAP ERP systems working inside a container always show a better performance than those systems working with paravirtualization.

3) A positive performance effect can be observed when dealing with low workload situations in a container-based virtualization setting. That way, one may see a better performance in the container than in the native environment. This effect can be observed rarely.

4) The scalability of SAP ERP systems changes in virtualized environments. Increasing systems resources does not result in the same performance increase as in native environments.

This work investigates possible reasons for the performance degradations and creates guidelines for reaching a better performance for virtualized SAP ERP systems.

Practical Implications: A quantitative investigation of complex software products in virtualized environments is not new in literature, but till today none used a SAP ERP system for this purpose. The gathered results and the comparisons between native and virtualized environments, help potential SAP ERP system providers to estimate the influence of virtualization. This is especially true for the impact on performance and scalability. Till today no such study for SAP ERP systems was available. By using the derived guidelines the performance of SAP ERP systems can be improved and hardware resources can be saved.

Limitations: This work focus on main memory operations of SAP ERP systems and does not cover performance factors like I/O performance or CPU operations. Moreover, a synthetic benchmarks is used, which emulates main memory operations on a synthetic way. This is not a real-world workload. For performance measurements only the ABAP stack of the SAP ERP system is used. The Java stack, an optional component of every SAP ERP system, is excluded from this work. 
Schlagworte:
SAP ERP ; Virtualisierung ; Leistungsbewertung ; Skalierung 
Letzte Änderung:
03.03.2014