[計算機軟件及應用]VTSP vstorage

1、在整個 vmware 虛擬數據中心操作系統(tǒng)中，vstorage 位于基礎架構虛擬服務層下方，提供一種在虛擬環(huán)境中有效使用和管理存儲的方式。該幻燈片介紹了 vstorage 為 vmware 虛擬數據中心操作系統(tǒng)帶來的主要優(yōu)勢。vmware vsphere 虛擬機文件系統(tǒng) (vmfs) 是 vsphere 在共享存儲中支持的兩種文件系統(tǒng)類型之一。vmfs 是專為虛擬機設計的高性能集群文件系統(tǒng)。除 vmfs 外，vstorage 還能利用網絡文件系統(tǒng) (nfs) 共享存儲來托管虛擬機。vmware 在 vsphere 軟件中構建了一個存儲接口，可提供大量的存儲虛擬化連接選項。這些選項均為相關的網絡

2、存儲，而內部存儲磁盤為本地存儲。vstorage vmotion 技術支持在不中斷服務的情況下跨存儲陣列實時遷移虛擬機磁盤文件。vstorage thin provisioning 僅在需要時才分配存儲，因此能夠降低虛擬環(huán)境的存儲要求。它還能實現跟蹤實際存儲使用情況所需的報告和警告功能。vmware vsphere vstorage api 為第三方存儲陣列和軟件供應商提供了一組標準化接口，使他們能夠將其產品與 vmware vsphere 集成起來。storage distributed resource scheduler (storage drs) 為啟用了 storage drs 數據

3、存儲的集群中的數據存儲提供虛擬磁盤放置與負載平衡建議。storage drs 機制可在數據存儲超出用戶指定的 i/o 延遲或空間利用率閾值時開始執(zhí)行 storage vmotion。它能夠跨多臺 esxi 主機管理存儲資源并對空間和 i/o 延遲進行負載平衡，還可以在安裝新虛擬機時自動對虛擬機磁盤進行初始放置。vmkernel 中的虛擬機監(jiān)視器是虛擬機的客戶操作系統(tǒng)/應用與 esxi 主機的物理存儲子系統(tǒng)之間的接口?？蛻舨僮飨到y(tǒng)只能識別一個虛擬磁盤，即通過虛擬 scsi 控制器呈現給客戶機的虛擬磁盤。根據虛擬機配置的不同，可用的虛擬 scsi 控制器包括 buslogic parallel、l

4、si logic parallel、lsi logic sas 或 vmware 半虛擬化 scsi 控制器。最多可為每個虛擬機配置四個虛擬 scsi 控制器，而每個控制器最多支持 15 個虛擬 scsi 磁盤。通過虛擬 scsi 控制器訪問的每個虛擬磁盤均將映射至 esxi 主機的可用物理數據存儲。這類數據存儲可格式化為 vmfs 或 nfs 文件系統(tǒng)。它們可位于本地 scsi 磁盤或 fc、iscsi、nas 陣列中。在使用 vsphere 基礎架構時，必須了解 lun、卷和數據存儲這些術語的含義。下面我們來詳細討論這些術語。lun 指的是邏輯單元號。它僅表示由存儲管理員在存儲陣列中劃出的

5、一個邏輯空間。為便于識別這部分空間，存儲管理員為每個邏輯卷分配了一個編號。圖中共有 10 個 lun，總容量為 20 gb。術語“l(fā)un”可代表整個物理磁盤，也可以是較大物理磁盤或磁盤卷的一部分。可以利用存儲磁盤或陣列的整個空間創(chuàng)建單個 lun，也可以僅利用其部分空間（即分區(qū)）創(chuàng)建單個 lun。如果虛擬機需要直接識別 lun，可使用裸磁盤映射 (rdm) 實現這一目的。您將在本單元的后續(xù)部分了解 rdm。雖然“l(fā)un”一詞已被廣泛接受，但也有一些存儲供應商仍采用“l(fā)un”和“metalun”的概念。在本課程中，lun 指的是由存儲呈現的最高級邏輯分組。lun 映射到 esxi 后，即稱為卷。卷

6、的大小可以小于或大于物理磁盤驅動器的大小。當 lun 使用多個物理磁盤或分區(qū)上的磁盤空間時，對于 esxi 仍呈現為一個卷。當卷被格式化為 vmfs 或 nfs 文件系統(tǒng)后，即稱為數據存儲。數據存儲屬于邏輯容器，類似于文件系統(tǒng)，可將各存儲設備的特性隱藏起來，并提供一個統(tǒng)一模型來存儲虛擬機文件。因此，數據存儲是格式化為某種文件系統(tǒng)的卷分區(qū)。為獲得最佳性能，不應為 lun 配置多個分區(qū)和多個 vmfs 數據存儲。每個 lun 都只應當具有一個 vmfs 數據存儲。數據存儲是為存儲虛擬機內容的虛擬磁盤提供的存儲空間。如圖所示，虛擬機作為一組文件存儲在數據存儲中的其專有目錄下。根據數據中心中物理存儲類

7、型的不同，數據存儲會被格式化為 vmfs 或 nfs 卷，您可以像操作文件那樣操作數據存儲，對其進行備份等操作。在下面的幻燈片中，您將詳細了解數據存儲的類型。請注意，vmfs5 最多支持在每個系統(tǒng)上部署 256 個 vmfs 卷，每個卷的最小容量為 1.3 gb，最大為 64 tb。默認情況下，最多支持在每個系統(tǒng)上部署 8 個 nfs 數據存儲，最多可以增加到每系統(tǒng) 64 個 nfs 數據存儲。除虛擬機文件外，數據存儲還可用于存儲 iso 映像、虛擬機模板和軟盤映像。虛擬機通常駐留在 esxi 主機創(chuàng)建的文件夾或子目錄中。當用戶新建虛擬機時，數據存儲中會自動創(chuàng)建虛擬機文件。首先是 .vmx 文

8、件。這是虛擬機配置文件，也是存儲在“new virtual machine wizard”（新建虛擬機向導）或虛擬機設置編輯器中所選設置的主要配置文件。其次是 .vmxf 文件，這是虛擬機的附加配置文件。第三個是 .vmdk 文件。這是一個 ascii 文本文件，用于存儲虛擬機硬盤驅動器的相關信息?？梢源嬖谝粋€或多個虛擬磁盤文件。第四個是 -flat.vmdk 文件。這是一個包含虛擬磁盤數據的預分配磁盤文件。第五個是 .nvram 文件。這是一個存儲虛擬機 bios 信息的非易失性 ram。第六個是 .vmss 文件，這是虛擬機的掛起狀況文件，用于存儲掛起虛擬機的狀態(tài)。第七個是 .vmsd 文

9、件。這是一個存儲快照信息和元數據的集中式文件。第八個是 .vmsn 文件。這是一個存儲拍攝快照時虛擬機運行狀態(tài)的快照狀態(tài)文件。 第九個是 .vswp 文件，是用于內存分配的虛擬機交換文件。最后一個是 .log 文件，這是虛擬機日志文件，用于在遇到問題時協助排除故障。此文件存儲在保存虛擬機配置文件（.vmx 文件）的目錄下。用于存儲的數據存儲類型取決于數據中心內物理存儲設備的類型。物理存儲設備包括本地 scsi 磁盤，以及 fc san 磁盤陣列、iscsi san 磁盤陣列和 nas 陣列等網絡存儲設備。本地 scsi 磁盤將虛擬機文件存儲在通過總線直接連接到 esxi 主機的內部或外部存儲設

10、備。網絡存儲將虛擬機文件存儲在 esxi 主機以外的外部共享存儲設備或陣列中。esxi 主機通過高速網絡與這些網絡設備進行通信。請注意，您應當將本地磁盤、fc san 和 iscsi san 格式化為 vmfs 文件類型以便 esxi 主機訪問它們。nas 陣列必須格式化為 nfs 文件類型，esxi 主機才能訪問這些陣列。vmfs 卷是一個集群化文件系統(tǒng)，允許多臺主機同時讀寫同一個存儲設備。 該集群文件系統(tǒng)為 vsphere 的重要功能提供支持，如在主機之間實時遷移正在運行的虛擬機。它還支持在另一臺主機上自動重新啟動故障虛擬機，并跨越不同主機部署虛擬機集群。vmfs 提供了磁盤分布式鎖定系統(tǒng)

11、，可避免多臺主機同時啟動同一虛擬機。如果一臺 esxi 主機出現故障，則會解除每個虛擬機的磁盤鎖定，從而使這些虛擬機可以在其他 esxi 主機上重新啟動。除鎖定功能外，虛擬機還能在 san 環(huán)境下安全運行，即使有多臺 esxi 主機共享同一 vmfs 數據存儲也不受影響。請注意，您最多可以將 128 臺主機連接到同一個 vmfs5 卷。 虛擬機的硬盤驅動器實際上是 vmfs 卷中的一個文件。這些文件為 .vmdk 和 .flat-vmdk 文件。虛擬機通過虛擬機中的虛擬 scsi 控制器來訪問硬盤，它對底層存儲體系結構則一無所知。vmfs 可部署在各種基于 scsi 的存儲設備中，如 fc 和

12、 iscsi san 設備。在虛擬機看來，vmfs 中存儲的虛擬磁盤始終是一種裝載的 scsi 設備。虛擬磁盤對虛擬機的操作系統(tǒng)隱藏了物理存儲層。該功能可在虛擬機中運行未經 san 認證的操作系統(tǒng)。對虛擬機內的操作系統(tǒng)而言，vmfs 會保留內部文件系統(tǒng)的語義，從而確保虛擬機中運行的應用具有正確的應用程序行為及數據完整性。您可以在同一 vmfs 卷上創(chuàng)建或存儲多個虛擬機，每個虛擬機都由單獨目錄中的一組文件定義。nfs 是一種文件共享協議，用于在 esxi 主機和 nas 設備之間建立“客戶端-服務器”關系。與塊存儲不同，nas 系統(tǒng)本身負責管理物理存儲上的文件和目錄的布局及結構。esxi 主機可

13、裝載 nfs 卷，并為每個虛擬機創(chuàng)建一個目錄。nfs 卷提供共享存儲功能來支持 esxi，其中包括 vmotion、drs、vmware vsphere high availability、iso 映像和虛擬機快照等功能。nfs 允許運行多個虛擬機的多臺 esxi 主機同時訪問卷。nfs 與 vmfs 數據存儲所具備的優(yōu)勢類似。將存儲調配到 esxi 主機后，vcenter 管理員即可隨意按需使用該存儲。nfs 數據存儲的其他優(yōu)勢包括高性能與存儲節(jié)約，這些都得益于精簡配置。在 nfs 上創(chuàng)建的 vmdk 默認采用精簡配置格式。內置在 esxi 中的 nfs 客戶端采用 nfs 協議版本 3 與

14、 nas 或 nfs 服務器進行通信。nfs 默認將精簡磁盤配置用作虛擬磁盤。帶有 vaai 硬件加速的 nfs 數據存儲支持平面磁盤、厚配置與精簡配置。請注意，nfs 數據存儲經常用于在 vmware 基礎架構中部署存儲。vsphere client 中顯示有關選定 esxi 主機的存儲適配器、存儲設備以及所有可用數據存儲的詳細信息?！癱onfiguration”（配置）選項卡中的“storage”（存儲）和“storage adapters”（存儲適配器）鏈接可顯示所選 esxi 主機的所有可用存儲設備?！皊torage”（存儲）鏈接可列出 esxi 主機使用存儲適配器訪問的本地和網絡存儲

15、，它還列出了這些存儲的數據存儲名稱?！皊torage adapters”（存儲適配器）鏈接可列出所有可用適配器及其類型，如 fc、scsi 或 iscsi 及其 naa id（如存在）。在了解數據存儲類型之后，您將了解數據存儲集群和實施 storage drs 的優(yōu)勢。和主機集群一樣，您也可以創(chuàng)建支持資源分配策略的數據存儲集群。您可以為數據存儲設置一個空間利用率閾值。當使用率超出閾值時，storage drs 會建議或執(zhí)行 storage vmotion 來平衡集群內數據存儲的空間利用率。您也可以設置 i/o 瓶頸閾值。當 i/o 延遲超過設定的閾值時，storage drs 會建議或執(zhí)行 s

16、torage vmotion 來緩解 i/o 擁塞。不能在已啟用 storage drs 的同一數據存儲集群中組合使用 nfs 和 vmfs 數據存儲。這些數據存儲可具有不同的大小和 i/o 容量，還可以使用配置數據存儲集群的不同供應商提供的不同陣列。請注意，連接數據存儲集群內數據存儲的任何主機都必須使用 esxi 5.0 或更高版本。數據存儲集群中不支持早期版本的 esx 或 esxi。除一般的硬盤驅動器外，esxi 還支持具有彈性恢復能力且數據訪問速度更快的 ssd。您將在下面的幻燈片中了解 ssd。ssd 使用半導體元件存儲數據，不存在傳統(tǒng)硬盤驅動器使用的轉動磁盤組或磁盤。esxi 主機

17、可以自動辨別 ssd 和常規(guī)硬盤驅動器。ssd 具有許多優(yōu)勢。為提高性能，您可以為每個虛擬機交換區(qū)域使用 ssd。它具有很高的 i/o 吞吐量，有助于提高虛擬機的整合率。請注意，客戶操作系統(tǒng)可將 ssd 識別為虛擬 ssd。利用虛擬 ssd，用戶可在 ssd 設備上創(chuàng)建虛擬磁盤，并允許客戶操作系統(tǒng)將其識別為 ssd?？墒褂?psa satp 聲明規(guī)則來標記那些無法通過自動檢測發(fā)現的 ssd 設備。虛擬硬件版本 8、esxi 5.0 主機或 vmfs5 文件類型或更高版本支持虛擬 ssd。rdm 為虛擬機提供了一種直接訪問物理存儲子系統(tǒng)中的 lun 的機制。rdm 僅對基于塊的存儲陣列可用。rd

18、m 是單獨 vmfs 卷上的映射文件，可用作原始物理存儲設備的代理。它允許虛擬機直接訪問并使用存儲設備，且包含管理和重定向對物理設備的磁盤訪問權限所需的元數據。該映射文件既擁有直接訪問物理設備的優(yōu)勢，又具備 vmfs 虛擬磁盤的某些優(yōu)點。因而，它兼具了 vmfs 的可管理性和裸設備訪問的優(yōu)點。描述 rdm 的術語有很多，如“將裸設備映射到數據存儲”、“映射系統(tǒng) lun”或“將磁盤文件映射到物理磁盤卷”。您可以使用 vsphere client 將原始 lun 添加到虛擬機。也可以用 vmotion 遷移帶有 rdm 的虛擬機，前提是源主機和目標主機都可以訪問原始 lun。rdm 的其他優(yōu)勢包括

19、分布式文件鎖定、權限和命名功能。請注意，vmware 建議將 vmfs 數據存儲用于多數虛擬磁盤存儲。rdm 可使用兩種兼容模式，即虛擬模式和物理模式。在虛擬兼容模式下，rdm 對于虛擬機而言完全相當于 vmfs 虛擬磁盤。它提供 vmfs 的優(yōu)勢，如用于數據保護和快照的高級文件鎖定系統(tǒng)。但會向虛擬機隱藏存儲磁盤的實際硬件特性。在物理兼容模式下，vmkernel 會將所有 scsi 命令直接傳送到設備，但不包括 report luns 命令。因此，底層存儲的所有特性均向虛擬機公開。然而，阻止 report luns 也會使虛擬機無法發(fā)現除 rdm 文件映射的設備外的其他任何 scsi 設備。當

20、虛擬機運行 san 管理代理或基于 scsi 目標的軟件時，scsi 命令功能會非常有用。請注意，對于物理兼容模式下的 rdm，您無法將該 rdm 轉換為虛擬磁盤，也不能執(zhí)行 storage vmotion、遷移或克隆等操作。另外，也無法重新定位 rdm，除非定位到 vmfs5 數據存儲。在物理兼容模式下，vmfs5 支持磁盤容量大于 2 tb 的 rdm。在虛擬機中運行 san 快照或其他分層應用時，您可能需要使用帶有 rdm 的原始 lun。通過 san 固有特性，rdm 可實現可擴展備份卸載系統(tǒng)。在任何 microsoft 集群服務 (mscs) 集群方案中，如果其包含的物理主機跨越虛擬

21、到虛擬集群和物理到虛擬集群，您可能還需要使用 rdm。在此情況下，集群數據和仲裁磁盤應配置為 rdm 而不是共享 vmfs 上的文件。每個帶有 rdm 的虛擬機都需要一個新 lun。在討論 rdm 之后，我們來看一下 fc san 組件。通過了解 fc san 組件，您將獲得在 esxi 主機上配置 fc san 連接的基本知識。fc san 組件分為三類：主機、光纖和存儲組件。 san 的主機組件包含主機本身，還包括主機總線適配器 (hba) 組件，用于將主機實際連接到 san。hba 位于各主機服務器內。每臺主機均通過其 hba 與光纖端口連接。主機中運行的 hba 驅動程序可使服務器操作

22、系統(tǒng)與 hba 進行通信。在 fc san 環(huán)境中，esxi 主機通過名為光纖組件的專用網絡訪問磁盤陣列。所有主機都通過 san 光纖通道連接 san 上的存儲設備。san 的網絡部分由光纖組件構成。san 交換機可連接主機、存儲設備和其他交換機。因此，它們可為 san 光纖通道提供連接點。san 交換機的類型、設計特性及端口功能都將影響其總體容量、性能和容錯能力。交換機數量、類型和連接方式可定義光纖拓撲結構。san 電纜通常是連接所有光纖組件的特殊光纖線纜。san 電纜類型、光纜信號和交換機許可方式決定 san 組件之間的最大距離，并影響 san 的整體帶寬等級。光纖組件使用 fc 通信協議

23、進行通信。fc 是供大多數 san 使用的存儲接口協議。fc 是作為一種協議而開發(fā)的，可用于在串行 i/o 總線電纜的兩個端口之間高速傳輸數據。它支持點對點拓撲、仲裁環(huán)路拓撲和交換式光纖拓撲。san 的存儲組件是指存儲陣列。存儲陣列包括存儲處理器 (sp)，它們是存儲陣列的前端。sp 與磁盤陣列（包括存儲陣列中的所有磁盤）進行通信，并提供獨立磁盤冗余陣列 (raid) 和卷功能。sp 可直接或通過交換機將前端主機連接到服務器的存儲設備。sp 可通過交換機或總線體系結構提供對驅動器的內部訪問。在高端存儲系統(tǒng)中，通常以環(huán)路的方式連接驅動器。sp 所用的后端環(huán)路技術具有很多優(yōu)勢，如高速訪問驅動器、向

24、環(huán)路添加更多驅動器，以及在驅動器具有雙端口并連接到兩個環(huán)路時從多個環(huán)路冗余訪問單個驅動器。數據存儲在磁盤陣列和/或磁帶設備中。磁盤陣列屬于多磁盤設備組，是典型的 san 磁盤存儲設備。不同磁盤陣列的設計、容量、性能和其他功能特性可能存在明顯差異。此外，服務器和磁盤陣列之間的距離也可以大于直接連接 scsi 環(huán)境所允許的距離。磁盤陣列由 oem 供應商的專有操作系統(tǒng)管理，此類系統(tǒng)具有管理陣列的內置智能。請注意，交換式光纖拓撲是當前多數 san 的基礎。iscsi 也屬于 san。iscsi 允許基于 ip 網絡傳輸塊級數據。iscsi 基于 scsi 協議構建，這通過在 ip 數據報中封裝 sc

25、si 命令實現。它允許這些封裝數據塊基于傳統(tǒng)以太網或 internet，通過 tcp/ip 數據包傳輸到無限遠的距離。iscsi 采用“客戶端-服務器”體系結構。使用 iscsi 連接，esxi 主機系統(tǒng)和啟動器可按照與本地硬盤通信的方式與遠程存儲設備和目標進行通信。啟動器通常是托管應用的主機，該應用會定期向相關存儲設備請求數據。啟動器也稱作主機。駐留在主機上的 iscsi 設備驅動程序亦可稱為啟動器。啟動器通過發(fā)送收發(fā)數據的應用程序請求來開始執(zhí)行 iscsi 數據傳輸事務。此類應用程序請求將立即轉換為 scsi 命令，然后封裝至 iscsi 中，在該 iscsi 內，系統(tǒng)將添加數據包和標頭，

26、以便通過 internet 或傳統(tǒng)以太網的 tcp/ip 協議進行傳輸。scsi 啟動器有兩種類型。它們都將數據存儲在遠程 iscsi 存儲設備上。第一種是硬件啟動器，可通過基于硬件的 iscsi hba 訪問數據；第二種是軟件啟動器，需使用 vmkernel 中基于軟件的 iscsi 代碼程序訪問數據。此類 scsi 啟動器要求使用標準網絡適配器進行網絡連接。目標是駐留在網絡中的存儲設備。目標用于接收網絡中的各種啟動器或主機發(fā)出的 iscsi 命令。在目標設備中，這些命令將分解為原始 scsi 格式，從而使塊數據可以在啟動器和存儲設備之間傳輸。目標通過將 scsi 命令發(fā)送回主機對主機數據請

27、求作出響應。這些命令將通過 iscsi 再次封裝，以便通過以太網或 internet 進行傳輸。目標可以是任何類型的存儲設備，例如大型 ip san 內包含的存儲陣列。nas 設備與現有網絡相連，是一款獨立的存儲解決方案，可為虛擬網絡客戶端實現數據備份或額外的存儲功能。nas 和 san 之間的主要差異在于它們采用的是不同的通信處理方式。nas 使用網絡共享，通過網絡進行通信；而 san 主要使用 fc 通信通道。nas 設備以文件的形式將數據從存儲設備傳輸到主機。它采用的是單獨管理的文件系統(tǒng)。它們還能管理用戶身份驗證。您已經了解網絡存儲方面的知識?，F在要了解網絡存儲相對于本地存儲的優(yōu)勢。sa

28、n 存儲可使多臺主機訪問同一存儲空間。該功能意味著所有虛擬機模板和 iso 映像都位于共享存儲中，它有助于執(zhí)行 vmotion 操作，因為虛擬機數據均位于共享存儲內。這樣可使虛擬機集群跨越不同的 esxi 主機。san 存儲有助于執(zhí)行計算機備份，并在主機出現故障后快速運行這些計算機。該存儲還能最大限度減少或避免停機，以確保不丟失重要數據。san 存儲允許在不同的 esxi 主機之間移動虛擬機，以便進行日常維護或解決其他問題 此外，該存儲還能提供數據復制技術，用于從主站點到輔助站點的災難恢復。通過在數據存儲之間移動虛擬磁盤并使用 storage drs 技術，san 存儲可改善數據存儲的負載平衡

29、和性能。san 存儲還通過快照技術裝載虛擬磁盤，從而提供備份解決方案。最后，san 存儲還為支持 vmware 集群功能的虛擬機提供強大的冗余特性，如 drs、vsphere ha 和 vmware fault tolerance (ft)。 本地存儲可提供極快的數據訪問速度，具體取決于所用的 scsi 控制器類型。顯然，本地存儲比 san 基礎架構更為經濟實惠。本地存儲最適用于僅有一兩臺主機的小型環(huán)境。盡管與本地連接存儲相比，san 具有明顯優(yōu)勢，但有時侯這些優(yōu)勢在成本面前會顯得得不償失。那么，到底哪種存儲解決方案才是您的首選： 是本地 scsi 磁盤還是遠程共享 lun？ 共享存儲比本地存

30、儲更昂貴，但支持更多的 vsphere 功能。但對于只有少量 esxi 主機的小型環(huán)境，本地存儲也許更加實際。 共享 vmfs 分區(qū)提供了很多本地存儲不具備的優(yōu)勢。對于任何環(huán)境而言，只需使用 vmotion 就能帶來很大的優(yōu)勢，例如它能夠快速地集中存儲虛擬機模板，能夠在主機發(fā)生故障時將虛擬機恢復到其他主機，還能夠向 esxi 主機分配大量存儲（tb 級）等。總之，共享實施可提供真正可擴展、可恢復的 esxi 解決方案。如果使用 san 共享存儲，您不必中斷虛擬機或用戶操作即可執(zhí)行 esxi 維護。選擇本地存儲或共享存儲之后，您的下一個重要決定是選擇隔離或整合存儲。隔離存儲表示限制單個 lun

31、只能訪問單個虛擬機。在物理環(huán)境中，這一現象非常普遍。使用 rdm 時，這種隔離是必然的，這是因為每個 rdm 卷都只映射到一個虛擬機。這種方法的不足之處在于，如果擴展虛擬環(huán)境，很快就會達到 256 個 lun 的上限。因此，每次要增大虛擬機的存儲容量時，您還需要提供額外的磁盤或 lun。這樣會導致管理開銷大幅增加。在某些環(huán)境中，可能需要提前幾天向存儲管理團隊發(fā)送通知，他們才能提供新的磁盤或 lun。還應注意的是，每次需要增大虛擬機容量時，提交的最小容量應該是 lun 的分配大小。盡管很多陣列不限制 lun 的大小，但存儲管理團隊應避免劃分過多的小型 lun，因為這種配置會增加陣列的管理難度。

32、大多數存儲管理團隊都傾向于分配相對較大的 lun。他們喜歡讓系統(tǒng)管理團隊或應用團隊在應用體系的較高層次上將這些 lun 再進一步劃分為更小的區(qū)塊。vmfs 完全適合這種分配方案，這也是 vmfs 在虛擬化存儲管理層中表現如此優(yōu)異的原因之一。當使用整合存儲時，可通過創(chuàng)建存儲資源池，并將其與多個 esxi 主機中運行的多臺虛擬機共享，來提高管理工作效率和資源利用率。在多個虛擬機之間劃分共享資源，可使虛擬環(huán)境的存儲資源更具靈活性、更易于調配和管理。通過整合所有存儲，您可以使用 vmotion 和 drs。這是因為當虛擬磁盤位于共享存儲并可由多個 esxi 主機訪問時，虛擬機可在出現故障/需要維護/執(zhí)

33、行負載平衡時在不同 esxi 主機之間輕松轉移。與嚴格的隔離存儲相比，整合存儲通常能提供更高的存儲資源利用率。但隨之而來的代價是資源爭用，在某些環(huán)境下，會導致虛擬機的 i/o 性能降低。 請注意，從長期而言，在原始設計方案中納入整合存儲，可以為您節(jié)約硬件預算資金。因此，請考慮盡早投資適合您的環(huán)境的整合存儲計劃。實施存儲時，應當選擇哪個方案： 隔離存儲還是整合存儲？ 您將在下一張幻燈片中了解這個問題。在決定選擇隔離存儲或整合存儲之前，請考慮以下問題：- 多少個虛擬機可以共享一個 vmfs 卷？- 這些虛擬機的吞吐量有多大？- 虛擬機是否運行關鍵任務應用？- 虛擬機的結構是否已擴展？上述問題的答案

34、可幫助您決定是需要隔離存儲還是整合存儲。通常情況下，最好將產生大量 i/o 的工作負載與共享存儲池隔離。這樣有助于優(yōu)化這些具有高事務吞吐量的應用的性能，對于這種方法的最好描述就是“具有一定隔離程度的整合”。由于工作負載的差異，在為每個 lun 分配虛擬機數量時，沒有確切的規(guī)則來確定性能和可擴展性的限制。這些限制還取決于同時訪問指定 vmfs 卷的 esxi 主機的數量。對用戶而言，如果受“每個虛擬機 1 個 lun”概念的影響過深，關鍵是要意識到 256 個 lun 的上限，并要明白這一數值會限制整合率。多個不同的應用可以輕松且有效地共享一個集群式存儲池。綜合考慮上述所有因素后，我們得出的最佳

35、實踐結論便是混用整合存儲和隔離存儲。在實施虛擬環(huán)境之前，您必須了解一些常見的存儲管理問題。常見的存儲管理問題包括：- 存儲管理員調配新 lun 的頻率，- 監(jiān)視當前數據存儲利用率，- 配置并維護適當的 lun 掩蔽和區(qū)域分配配置，- 適當配置主動/主動或主動/被動陣列的多路徑配置配置數據存儲和存儲類型時，必須牢記一些要點。對于 vmfs 卷，請確保每個 lun 都有一個 vmfs 卷，并將該 vmfs 卷劃分為多個 vmdk。通過跨區(qū)方式添加容量。在該數據存儲上運行的虛擬機需要更多空間時，可以通過新增數據區(qū)來動態(tài)增加 vmfs 數據存儲的容量。數據區(qū)是存儲設備或 lun 上的分區(qū)。您最多可以為

36、現有 vmfs 數據存儲新增 32 個相同存儲類型的數據區(qū)?？鐓^(qū) vmfs 數據存儲可隨時使用其任何數據區(qū)，而不必在填滿某特定數據區(qū)后再使用下一數據區(qū)。將測試和生產環(huán)境分別部署在單獨的 vmfs 卷上，并為使用物理到虛擬集群或跨機箱集群的虛擬機使用 rdm。您必須將 iscsi 和 nas 分別置于單獨的隔離 ip 網絡才能獲得最佳性能。 請注意，您最多可以為每臺 esxi 主機裝載 8 個 nfs，因為這是默認的支持數量，而 nfs 裝載的最大數量是 64 個。另外需要記住的是，esxi 5.0 不支持 vmfs2 文件系統(tǒng)。因此，您需要先將 vmfs2 升級到 vmfs3，然后才能升級到

37、vmfs5。第二章創(chuàng)建虛擬機時，將為虛擬磁盤文件調配或分配一定量的數據存儲空間。默認情況下，esxi 提供的是傳統(tǒng)的存儲調配方法。這種方法可以預估虛擬機在整個生命周期中所需的存儲量，并為其虛擬磁盤調配固定大小的存儲空間，然后在創(chuàng)建過程中將全部調配空間分配給虛擬磁盤。這種占用整個調配空間的虛擬磁盤類型稱為厚配置磁盤格式。厚配置格式的虛擬磁盤的大小不會改變，并且，從一開始它就占用了為其分配的整個數據存儲空間。但是，因為預分配給各虛擬機的大量存儲空間可能會處于未使用狀態(tài)，所以創(chuàng)建厚配置格式的虛擬磁盤會導致數據存儲容量利用不足的現象。為避免過度分配存儲空間并最大限度減少閑置存儲，vsphere 以精簡

38、配置的形式支持超額分配存儲。精簡配置磁盤時，虛擬機會認為自己可以訪問大量存儲，但實際占用的物理空間要小很多。就邏輯大小而言，精簡配置格式的磁盤與厚配置格式的磁盤相同，但 vmware vsphere 虛擬機文件系統(tǒng) (vmfs) 驅動程序在物理大小方面對這兩種磁盤采用不同的管理方式。vmfs 驅動程序會在首次寫入精簡配置磁盤時為其分配物理空間，并在客戶操作系統(tǒng)需要空間時按需擴展磁盤。利用這一功能，vcenter server 管理員為數據存儲磁盤分配的調配空間總量可以大于實際容量。如果 vmfs 卷已滿，并且精簡配置磁盤本身需要分配更多的空間，虛擬機會提示 vcenter server 管理員

39、在底層 vmfs 數據存儲上提供更多空間。此外，vsphere 還提供專門跟蹤當前存儲容量的使用情況與分配情況的警報和報告，以便 vcenter server 管理員以最佳方式為虛擬環(huán)境分配存儲。可以在創(chuàng)建虛擬機、克隆模板和虛擬機以及遷移虛擬機時為其分配精簡磁盤格式。對數據存儲或主機與數據存儲執(zhí)行遷移任務時，磁盤會從精簡格式轉換為厚配置格式，或是從厚配置格式轉換為精簡格式。如果您選擇將磁盤留在原始位置，磁盤格式將不會改變。僅 vmfs3 及更高版本才支持精簡配置。vmware vsphere 存儲 api - 通過陣列集成，您可以監(jiān)視精簡配置 lun 的空間使用情況，避免物理空間耗盡。當您的數

40、據存儲增長時，或如果您使用 vmware vsphere vmotion 將虛擬機遷移到精簡配置 lun，主機會與 lun 進行通信，并向您發(fā)出有關超出物理空間和空間不足狀況的警告。在 vsphere storage vmotion 從數據存儲中刪除或移除文件和裸磁盤映射 (rdm) 時，主機還會向陣列發(fā)出有關已創(chuàng)建的空閑數據存儲空間的通知。之后，該陣列可以回收釋放的空間塊。當 vmfs 數據存儲上運行的虛擬機需要更多空間時，可以使用添加數據區(qū)的方法來動態(tài)增加數據存儲的容量。通過這種方法，您可以將可用硬盤空間作為數據區(qū)附加在數據存儲上，從而擴展 vmfs 數據存儲。該數據存儲可跨越 32 個物

41、理存儲數據區(qū)，最大容量為 64 tb。現在討論卷增長方法。通過使用特定的存儲陣列，您可以動態(tài)增加陣列中 lun 的大小。增大 lun 之后，可使用 vmfs 卷增長方法將 vmfs 數據存儲增大至 64 tb 上限。 卷增長方法的另一個用途是，如果原始 lun 的大小超過所創(chuàng)建的 vmfs 卷，您可以通過增大 vmfs 卷來使用 lun 的額外容量。請注意，目前不支持 rdm 的卷增長。該表列出了卷增長和數據區(qū)增長的適用標準。兩種方法均無需關閉虛擬機。它們都能用于具有擴展 lun 的現有陣列。此外，您還可以多次增長卷，最大限制為 64 tb。一個數據存儲最多可以有 32 個數據區(qū)，但最大不能超

42、過 64 tb。卷增長過程中不添加新的分區(qū)，但在執(zhí)行數據區(qū)增長時會新增分區(qū)。該新增分區(qū)依賴于第一個數據區(qū)。因此，如果第一個數據區(qū)出現故障，虛擬機就無法訪問整個卷。使用卷增長方法時，只要數據存儲中有一個數據區(qū)，虛擬機的可用性就不會受到影響。對用戶來說，了解虛擬機的空間占用情況、快照的存放位置及快照消耗的空間是非常重要的。借助 vstorage，vcenter server 管理員可以添加警報，當達到設定條件時就會發(fā)送通知，從而控制環(huán)境空間的利用率。此外，vstorage 還能提供利用率報告和圖表。您可以根據組織策略將虛擬機置于特定的數據存儲或虛擬機主目錄內。 vcenter server 管理員

43、可以設置警報，當達到一定閾值時系統(tǒng)就會發(fā)送通知，從而對空間利用率進行監(jiān)視。他們還可以分析報告和圖表，它們以圖形方式顯示各種設備和實體的統(tǒng)計信息數據，提供關于利用率的實時數據。警報是針對對象事件或條件設置的通知。例如，vcenter server 管理員可針對磁盤使用百分比配置警報，以便在數據存儲使用的磁盤空間容量達到特定水平時接到通知。管理員還可以設置以下警報觸發(fā)條件：虛擬機關閉時、虛擬機所使用的配置 ram 超過設定容量時或者主機的 cpu 使用率達到一定百分比時。vsphere 管理員可以為清單中的所有受管對象設置警報。在集群等父實體上設置警報時，所有子實體都將繼承該警報。警報不能在子級別

44、進行更改或替代。警報包含觸發(fā)器和操作。觸發(fā)器是警報觸發(fā)時必須滿足的一組條件。操作是為響應觸發(fā)器而執(zhí)行的操作。默認警報定義了觸發(fā)器，但未定義操作。vcenter server 管理員必須手動配置警報操作，如發(fā)送電子郵件通知。觸發(fā)器和操作涉及以下三個問題。第一，環(huán)境允許的閾值是多少？ 第二，應何時發(fā)送通知？ 最后，應采取什么操作來響應警報？storage views”（存儲視圖）選項卡包含在名為“storage management service的 vcenter 管理 web 服務中。用戶可通過該服務深入了解存儲基礎架構，特別是存儲連接性和容量使用率信息。它能協助 vcenter server

45、 管理員快速查看信息以了解相關問題，如用于快照的數據存儲空間用量，以及是否存在虛擬機存儲的冗余路徑。 用于計算此選項卡上顯示信息的全部數據均來自 vcenter server 數據庫。storage management service 可定期直接調用數據庫并計算信息，然后將其存儲在內存緩存中。右上角的顯示區(qū)域會顯示上次更新報告的時間?！皍pdate”（更新）鏈接用于在需要時手動更新報告。“storage views”（存儲視圖）選項卡包含兩個視圖頁面：即 “reports”（報告）和“maps”（圖）。在“storage views”（存儲視圖）選項卡的“reports”（報告）頁面上，您可

46、以查看存儲實體和其他 vsphere 實體之間的關系。例如，您可以查看數據存儲與虛擬機或主機之間的關系。也可以查看虛擬機與 scsi 卷、路徑、適配器或目標之間的關系。所有報告均可搜索，并包含可以深入查看特定實體詳細信息的鏈接。“maps”（圖）頁面提供顯示實體間關系的圖形拓撲。在查看虛擬機與其存儲之間具有多少路徑及查看虛擬機可以看到的目標時，圖非常有用。它還可以顯示存在問題的實體，有助于進行故障排除。您可以使用控件自定義要在圖中顯示的實體，并按照需要進行縮放。性能圖表以圖形方式顯示由 vcenter server 管理的各種設備和實體的統(tǒng)計信息數據。這些圖表顯示包括 cpu、磁盤、內存和網絡

47、使用情況在內的各種衡量指標數據。vmware 提供了多種針對數據中心、主機、集群、數據存儲、資源池和虛擬機的預配置圖表。每個清單對象衡量指標都顯示在一個單獨的圖表中，并且僅適用于該對象。例如，主機的衡量指標與虛擬機的衡量指標就存在差異。在下面的部分中，您將了解 vcenter server 管理員如何確保為 vmware 虛擬數據中心提供必需且足夠的存儲。對 vstorage 管理員的主要要求是確保關鍵任務虛擬機得到足夠帶寬、避免存儲 i/o 瓶頸、獲得可預測的虛擬機存儲吞吐量和延遲，并確保關鍵任務虛擬機隨時擁有可用存儲。vstorage 提供了一系列功能特性以滿足這些要求：提供本機多路徑插件

48、，可避免出現 i/o 瓶頸；提供可插拔存儲體系結構，該體系結構支持第三方軟件開發(fā)人員自行設計負載平衡技術；提供存儲 io 控制 (sioc) 以區(qū)分特定虛擬機的 i/o 優(yōu)先級。為了保持 esxi 主機與其存儲之間的持續(xù)連接，esxi 提供了多路徑支持。多路徑技術可使用多個物理路徑在 esxi 主機和外部存儲設備之間傳輸數據。如果 san 網絡中的 hba、交換機或電纜之類的任一元素發(fā)生故障，esxi 都可以故障切換到其他物理路徑。除了路徑故障切換外，多路徑技術還提供負載平衡功能，可在多個路徑之間重新分配 i/o 負載，以減少或消除潛在的瓶頸。為了支持光纖通道 (fc) san 中的路徑切換，

49、esxi 主機通常具有兩個或更多可用的 hba，使用一個或多個交換機即可從這些 hba 訪問存儲陣列?；蛘撸O置中應包括一個 hba 和兩個存儲處理器 (sp)，這樣 hba 便可以使用不同的路徑訪問磁盤陣列。如圖所示，多條路徑將每臺 esxi 主機與 fc 存儲類型的存儲設備相連。在 fc 多路徑中，如果 hba1 或 hba1 與 fc 交換機之間的鏈路出現故障，hba2 將接管并提供服務器和交換機之間的連接。一個 hba 取代另一個 hba 的過程被稱為 hba 故障切換。與之類似，如果 sp1 發(fā)生故障或 sp1 與交換機之間的鏈路中斷，sp2 將接管并提供交換機和存儲設備之間的連接。

50、此過程稱為 sp 故障切換。esxi 的多路徑功能支持 hba 與 sp 故障切換。通過 internet 小型計算機系統(tǒng)接口 (iscsi) 存儲，esxi 可充分利用 ip 網絡中內建的多路徑支持。該支持允許網絡執(zhí)行路由操作，如圖所示。通過動態(tài)發(fā)現過程，iscsi 啟動器可獲得目標地址列表，啟動器可使用這些地址作為通往 iscsi lun 的多條路徑，從而實現故障切換目的。此外，借助軟件啟動的 iscsi，vsphere 管理員可以使用網卡 (nic) 綁定，以通過 vmkernel 的網絡層執(zhí)行多路徑操作。為管理存儲多路徑，esxi 采用了特殊的 vmkernel 層，即可插拔存儲體系結

51、構 (psa)。psa 是一個開放式模塊化框架，可協調多個多路徑插件 (mpp) 同時執(zhí)行操作。psa 框架支持安裝第三方插件來替換或補充 vstorage 本機組件。這些插件由軟件或存儲硬件供應商開發(fā)，并與 psa 集成在一起。它們可以改善路徑管理的一些重要方面，并為 esxi 目前不支持的新路徑選擇策略和新陣列提供支持。第三方插件可分為三類：第三方 satp、第三方 psp 和第三方 mpp。第三方 satp 通常由具有存儲設備專業(yè)知識的第三方硬件制造商開發(fā)。這些插件已經過優(yōu)化，可適應存儲陣列的特定特性并支持新的陣列類型。當陣列行為與現有 psa satp 的行為不匹配時，需要安裝第三方

52、satp。安裝后，第三方 satp 均由 nmp 進行協調。它們可與 vmware satp 同時使用。另一種第三方插件為第三方 psp，可提供更為復雜的 i/o 負載平衡算法。通常情況下，這些插件由第三方軟件公司開發(fā)，可幫助您提高多個路徑的吞吐量 。安裝后，第三方 psp 均由 nmp 進行協調。它們可與 vmware psp 一同運行并同時使用。第三種是第三方 mpp，可提供全新的容錯功能及性能行為。它們可與 vmware nmp 并行運行。對于某些特定陣列，它們可替代 nmp 的行為，控制路徑故障切換和負載平衡操作。主機啟動或執(zhí)行重新掃描時，psa 會發(fā)現所有可供主機使用的指向存儲設備的

53、物理路徑。根據 /etc/vmware/esx.conf 文件中定義的一組聲明規(guī)則，psa 可確定哪個多路徑模塊應當聲明連接特定設備的路徑并負責管理該設備。對于由 nmp 模塊管理的路徑，則會應用另一組規(guī)則來選擇 satp 和 psp。nmp 使用這些規(guī)則分配適當的 satp 來監(jiān)視物理路徑，并將默認 psp 與這些路徑相關聯。esxi 默認提供 vmware 本機多路徑插件 (nmp)。nmp 是一種管理子插件的可擴展模塊。有兩種類型的 nmp 子插件，它們分別是存儲陣列類型插件 (satp) 和路徑選擇插件 (psp)。vmware 可提供內置的 satp 和 psp。第三方供應商也可提供

54、這兩種插件。當虛擬機向 nmp 管理的存儲設備發(fā)出 i/o 請求時，nmp 將調用分配給此存儲設備的 psp。之后，psp 為要發(fā)送的 i/o 選擇適當的物理路徑。nmp 會報告操作成功或失敗。如果 i/o 操作成功，nmp 將報告操作完成。但如果 i/o 操作報告錯誤，nmp 則會調用相應的 satp。satp 會解釋錯誤代碼，并在適當的時候激活非活動路徑。隨后將調用 psp 以選擇新路徑來發(fā)送 i/o?，F在，您將了解“storage configuration”（存儲配置）選項卡的“devices”（設備）頁面。該頁面可用于查看所有存儲設備的詳細信息。為確保存儲設備名稱每次重新引導時都能保

55、持一致，esxi 在用戶界面和 cli 命令行輸出中使用唯一的 lun 標識符來命名存儲設備。多數情況下使用的是網絡地址授權 id (naa)?！皉untime name”（運行時名稱）由主機創(chuàng)建，用于顯示指向設備的第一條路徑的名稱。與通用唯一標識符 (uuid) 不同，運行時名稱并不是設備的可靠標識符，它們并不是持久名稱。運行時設備的名稱格式為 vmhba#:c#:t#:l#。運行時名稱中的 vmhba# 部分表示存儲適配器的名稱。此名稱指的是主機上的物理適配器，而不是虛擬機使用的 scsi 控制器。c# 是存儲通道號。t# 是目標編號。主機決定目標的編號方式，如果目標映射對主機可見，則編號

56、方式可能會發(fā)生變化。由不同主機共享的目標的目標編號可能不同。l# 表示目標中 lun 位置的 lun 標識符。lun 標識符由存儲系統(tǒng)提供。如果目標只有一個 lun，則 lun 標識符始終為零。例如，vmhba1:c0:t0:l1 表示通過存儲適配器 vmhba1 和通道 0 訪問的目標 0 上的 lun1?！癲evices”（設備）頁面中還包含一個“owner”（所有者）列，您可以在此列中查看管理該設備的 psa 多路徑模塊。單擊“devices”（設備）頁面中的“manage paths”（管理路徑）鏈接，可查看并管理選定設備的路徑詳細信息。這是一個“manage paths”（管理路徑）

57、對話框示例。其中顯示了每個多路徑目標的存儲陣列類型和狀態(tài)。“active”（活動）狀態(tài)表示路徑處于工作狀態(tài)，是正在用于傳輸數據的當前路徑?！皊tandby”（待機）狀態(tài)表示該路徑是“主動-被動”陣列中的有效路徑，但是當前未用于傳輸數據。該狀態(tài)還可顯示為“disabled”（禁用）或“dead”（無效），具體取決于路徑是處于禁用還是無效狀態(tài)。在“manage paths”（管理路徑）對話框中，您可以根據當前使用的多路徑插件選擇路徑選擇策略。此示例中使用的是 nmp，因此您可以選擇“most recently used”（最近使用）、“round robin”（循環(huán)）和“fixed”（固定）選項。

58、選擇“most recently used”（最近使用）路徑選項時，esxi 主機會使用最近用過的磁盤路徑，直到此路徑不可用為止。也就是說，esxi 主機不會自動恢復到首選路徑。“most recently used”（最近使用）路徑選項是“主動被動”存儲設備的默認策略，該類設備必須選擇此選項。選擇“round robin”（循環(huán)）路徑選項時，esxi 主機會使用自動路徑選擇方法，輪流選擇所有可用路徑。除路徑故障切換外，“round robin”（循環(huán)）路徑選項還支持跨路徑負載平衡。選擇“fixed”（固定）路徑選項時，esxi 主機會在磁盤首選路徑可用時始終使用該路徑。如果無法通過首選路徑訪問磁盤，主機會嘗試使用替代路徑?！癴ixed”（固定）路徑選項是“