VMWare vSAN技術(shù)深入解析

1、VMWare vSAN技術(shù)深入解析大綱1VSAN 概述2VSAN的架構(gòu)3VSAN集群的配置4VSAN的存儲策略5VSAN集群的監(jiān)控2VSAN 概述VMware 可提供適合軟件定義的數(shù)據(jù)中心的每個組成部分的產(chǎn)品。 VMware 軟件定義的數(shù)據(jù)中心的組成部分管理和自動化計算存儲/可用性vRealize OperationsvRealize AutomationvRealize Business 網(wǎng)絡/安全性Virtual SANvCenterSite Recovery ManagervCentervSphereVMware NSXVirtual SAN 是軟件的一個分布式層，作為 VMware E

2、SXi 虛擬化管理程序的一部分以本機方式運行。 Virtual SAN 可聚合主機集群中的本地存儲或直連存儲磁盤，并創(chuàng)建一個在集群中所有主機間共享的存儲池。 Virtual SANvSphere + Virtual SAN硬盤硬盤SSDSSD硬盤SSDVirtual SAN 共享數(shù)據(jù)存儲VSAN的架構(gòu)Virtual SAN 是一種集群功能。該功能與 VMware ESXi 集成以創(chuàng)建分布式 RAID。Virtual SAN 集群ESXi AESXi BESXi CVirtual SAN 集群Virtual SAN 集群需要：三臺 ESXi 5.5 Update 1 主機，用于提供本地磁盤將由

3、VMware vCenter Server 5.5 Update 1 管理的主機Virtual SAN ESXi 集群成員需要：連接至一個支持多播（IGMP 監(jiān)聽）的 L2 網(wǎng)絡的專用 1 Gb 以太網(wǎng)網(wǎng)卡由 Virtual SAN 提供支持的 VMkernel 端口必須使用VMware 兼容性指南，確認所有硬件均支持 Virtual SANVirtual SAN 的最低要求一個 1 Gb 或 10 Gb 網(wǎng)卡SAS/SATA 控制器或是在直通模式或 RAID0 模式下工作的 RAID 控制器一個 SAS/SATA/PCIe SSD一個 SAS/NL-SAS/SATA HDDVirtual S

4、AN 使用 ESXi 主機本地基于閃存的設(shè)備和磁盤來存儲數(shù)據(jù)，并使用以太網(wǎng)基于可配置的策略在 ESXi 集群節(jié)點之間復制數(shù)據(jù)。 硬盤 (HDD) 提供永久存儲容量層?；陂W存的設(shè)備（如固態(tài)硬盤 (SSD)）提供緩存層：讀緩存寫緩沖區(qū) 分布式存儲復制基于以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)復制讀緩存的作用維護一份經(jīng)常被訪問的磁盤塊的記錄。緩存命中可縮短讀取延遲時間。緩存未命中時從 HDD 檢索數(shù)據(jù)。70% 的閃存設(shè)備容量用于讀緩存。寫緩沖區(qū)的作用用作非易失性寫緩沖區(qū)?？s短寫入操作的延遲時間。寫入操作會在進入準備階段時進行確認。30% 的閃存設(shè)備容量用于寫緩沖區(qū)?；陂W存的讀緩存和寫緩沖區(qū)緩存寫入提交確認23回寫（寫緩沖

5、區(qū)）1寫入提交確認32直寫（只讀）1緩存磁盤組是由基于閃存的設(shè)備和磁盤組成的 Virtual SAN 管理結(jié)構(gòu)： 需要一個閃存設(shè)備每個磁盤組最多一個閃存設(shè)備需要一個 HDD每個磁盤組最多支持七個 HDD每臺主機最多五個磁盤組磁盤組磁盤組Virtual SAN 和基于對象的存儲組件對象存儲策略 RAID0RAID1保留20%緩存5%覆蓋否磁盤組磁盤組磁盤組磁盤組ww命名空間VMDK快照交換文件Virtual SAN 數(shù)據(jù)存儲策略A策略B策略C策略AVirtual SAN 網(wǎng)絡組件w組件組件wVirtual SAN 集群對象策略虛擬機對象包括多個組件，這些組件分布在 ESXi 主機上的各個磁盤組中

6、。采用這種分布方式是為了滿足虛擬機存儲策略和內(nèi)部優(yōu)化例程的要求。虛擬機有四種不同類型的對象：虛擬機主頁命名空間虛擬機磁盤 (VMDK)虛擬機交換文件快照增量對象和組件Virtual SAN 集群ESXi ESXi ESXi Virtual SAN 數(shù)據(jù)存儲組件VMDK 對象只有由 Virtual SAN 提供支持的集群的主機成員才能訪問 Virtual SAN 數(shù)據(jù)存儲：Virtual SAN 數(shù)據(jù)存儲不能提供給外部主機訪問。遠程數(shù)據(jù)存儲（LUN、NFS）可以提供給 Virtual SAN 集群的主機成員訪問。主機可以加入 Virtual SAN 集群而不提供存儲資源。 Virtual SAN

7、 數(shù)據(jù)存儲的可訪問性和加入方式您為虛擬機定義的存儲策略會捕捉虛擬機主目錄文件和虛擬磁盤在虛擬機中運行應用所需的存儲特性：策略基于存儲功能。在部署時為虛擬機選擇策略。存儲策略可隨時更改。存儲策略ESXi vSphere + Virtual SANVirtual SAN 數(shù)據(jù)存儲Virtual SAN 網(wǎng)絡ESXi ESXi 容量可用性性能虛擬機存儲策略虛擬機存儲對象（虛擬機主目錄、VMDK、增量文件、交換文件）可以分布在 Virtual SAN 集群中的多個主機和磁盤內(nèi)。虛擬機可以使用復制副本提供可用性，或使用條帶提供 HDD 性能。可用性功能vSphere + Virtual SANVirtu

8、al SAN 數(shù)據(jù)存儲副本和條帶副本和條帶ESXiESXi ESXi 鏡像可創(chuàng)建同一對象的多個副本以提高可用性級別。為每個對象創(chuàng)建的副本的數(shù)量取決于配置的虛擬機存儲策略。鏡像abcabcabc要存儲的數(shù)據(jù)：abc所有虛擬機 I/O 都將定向到基于 SSD 的緩存層。 寫入的數(shù)據(jù)稍后會轉(zhuǎn)儲到永久存儲。如果請求的讀取數(shù)據(jù)塊不在緩存中，會將該讀取請求定向到基于 HDD 的永久存儲。性能功能vSphere + Virtual SANVirtual SAN 數(shù)據(jù)存儲12vSphere + Virtual SANVirtual SAN 數(shù)據(jù)存儲12條帶化可將給定對象的數(shù)據(jù)拆分為多個條帶（也稱為分段）。 通

9、過條帶化，可以由多個 Virtual SAN 磁盤組同時支持一個數(shù)據(jù)請求，從而提高性能。 可同時訪問不同的數(shù)據(jù)條帶。 條帶化abc要存儲的數(shù)據(jù)：cba可結(jié)合使用鏡像和條帶化以提供可用性和性能方面的優(yōu)勢。鏡像和條帶化abcabcabcabc要存儲的數(shù)據(jù)：Virtual SAN 引入了一個名為 Virtual SAN 流量的 VMkernel 端口屬性。 Virtual SAN 集群主機必須有連接至虛擬交換機且支持 Virtual SAN 流量的 VMkernel 端口。 Virtual SAN 網(wǎng)絡連接ESXi AESXi BESXi CVirtual SAN 網(wǎng)絡支持 Virtual SAN

10、流量的 VMkernel 端口。標準交換機支持 Virtual SAN 流量的 VMkernel 端口。標準交換機支持 Virtual SAN 流量的 VMkernel 端口。標準交換機VMware Virtual SAN 初始使用情形處理峰值性能，例如啟動、登錄、讀/寫風暴可無縫精確擴展，無需大量前期投資支持高 VDI 密度快速存儲調(diào)配和全面自動化理想的性價比最大程度減少數(shù)據(jù)中心占用空間與 vSphere Replication 和 VMware SRM 集成與 vSphere Data Protection 和 EMC Avamar 集成降低存儲成本最大程度減少數(shù)據(jù)中心占用空間虛擬桌面 (

11、VDI)第 2 層/第 3 層測試和開發(fā)私有云備份和/或災難恢復目標站點 A站點 BVSAN集群的配置您必須正確配置 Virtual SAN 集群中包含的 ESXi 主機上的網(wǎng)絡接口。由 Virtual SAN 提供支持的 ESXi 主機通過已標記為傳送 Virtual SAN 流量的 VMkernel 端口相互通信。VMware vSphere 5.5 中增加了一項新的 VMkernel 服務，稱為 Virtual SAN 流量。配置 Virtual SAN 網(wǎng)絡連接ESXi AESXi BESXi CVirtual SAN 網(wǎng)絡管理網(wǎng)絡每個加入 Virtual SAN 集群的主機都必須有支

12、持 Virtual SAN 流量服務的 VMkernel 端口。配置 Virtual SAN VMkernel 端口可以在創(chuàng)建新集群期間創(chuàng)建 Virtual SAN 集群，也可以在現(xiàn)有集群中啟用 Virtual SAN 集群。創(chuàng)建 Virtual SAN 集群時，請遵循以下指導原則：一個 Virtual SAN 集群必須至少包含 3 臺 ESXi 主機。為了使 Virtual SAN 集群能夠承受主機故障和磁盤故障，至少要有 3 臺加入 Virtual SAN 集群的主機提供存儲磁盤。只有 ESXi 5.5 Update 1 主機可以加入 Virtual SAN 集群。將主機從一個 Virtu

13、al SAN 集群移至另一個集群之前，請先確保目標集群受 Virtual SAN 支持。ESXi 主機必須是 Virtual SAN 集群的成員，才能訪問 Virtual SAN 數(shù)據(jù)存儲。啟用 Virtual SAN可在同一集群中啟用 VMware vSphere High Availability 和 Virtual SAN，它們會為駐留在 Virtual SAN 數(shù)據(jù)存儲中的虛擬機提供同一級別的保護。使用 vSphere HA 的其他集群要求包括：集群中的 ESXi 主機必須為 5.5 版或更高版本。僅當 vSphere HA 處于禁用狀態(tài)時，才能啟用 Virtual SAN。Virtu

14、al SAN 與 vSphere HA在 Virtual SAN 集群中啟用 vSphere HA 后，vSphere HA 代理間流量會流經(jīng) Virtual SAN 網(wǎng)絡而非管理網(wǎng)絡：如果 Virtual SAN 被禁用，vSphere HA 流量將遷移回管理網(wǎng)絡。vSphere HA 與 Virtual SAN 的網(wǎng)絡連接差異ESXi AESXi BESXi CVirtual SAN 網(wǎng)絡管理網(wǎng)絡HA 代理間流量要創(chuàng)建 Virtual SAN 集群，請執(zhí)行以下操作：驗證是否滿足適用于 Virtual SAN 的 VMware 兼容性指南中規(guī)定的先決條件。啟動“New Cluster”（新建

15、集群）向?qū)?。為集群命名。選中 Virtual SAN 對應的“Turn ON”（打開）復選框。選擇磁盤申領(lǐng)模式。添加主機。創(chuàng)建 Virtual SAN 集群要在現(xiàn)有主機集群中啟用 Virtual SAN，需要滿足以下要求：已對硬件進行驗證，確保其滿足適用于 Virtual SAN 的 VMware 兼容性指南中的要求存在三臺主機vSphere HA 已禁用在現(xiàn)有集群中啟用 Virtual SAN如果在啟用 Virtual SAN 期間選擇了“Automatic”（自動）模式，系統(tǒng)會創(chuàng)建一個存儲集群，并將磁盤組分配給每個主機：使用所有可用的本地磁盤創(chuàng)建主機可支持的盡可能多的磁盤組。 使用自動磁盤

16、申領(lǐng)模式如果在啟用 Virtual SAN 的情況下選擇“Manual”（手動）模式，系統(tǒng)會創(chuàng)建存儲集群。但是，Virtual SAN 數(shù)據(jù)存儲的初始大小為 0 字節(jié)。管理員必須在每個加入的主機上手動創(chuàng)建磁盤組。使用手動磁盤申領(lǐng)模式管理員可使用“Select all eligible disks”（選擇所有合格磁盤）來自動為一個或所有主機選擇一個可用固態(tài)硬盤和所有可用磁盤。創(chuàng)建磁盤組在 VMware vSphere Client 中，選擇由 Virtual SAN 支持的集群，然后選擇“Manage”（管理）“Settings”（設(shè)置）“Disk Management”（磁盤管理）。查看磁盤組

17、12345VSAN的存儲策略虛擬機存儲策略定義了一組功能要求，Virtual SAN 根據(jù)這組要求確定集群中對象和組件的布局：策略基于 Virtual SAN 的功能。創(chuàng)建對象時，系統(tǒng)會向 Virtual SAN 層提供策略要求，然后根據(jù)這些要求構(gòu)建對象。存儲策略可隨時更改。系統(tǒng)將監(jiān)控策略以確保其合規(guī)性。Virtual SAN 和基于存儲策略的管理 ESXi vSphere + Virtual SANVirtual SAN 數(shù)據(jù)存儲Virtual SAN 網(wǎng)絡ESXi ESXi 容量可用性性能虛擬機存儲策略要手動啟用虛擬機存儲策略，請選擇“Rules and Profiles”（規(guī)則和配置文件

18、）“VM Storage Policies”（虛擬機存儲策略）“Enable VM storage policies per compute resource”（按計算資源啟用虛擬機存儲策略）。手動啟用存儲策略Virtual SAN 的虛擬機存儲策略功能 存儲功能使用情形值容許的故障數(shù)（若要容許 n 個故障，則要創(chuàng)建 n+1 個副本。）冗余默認 1最大 3每個對象的磁盤條帶數(shù)（條帶化）性能默認 1最大 12對象空間預留厚配置默認 0最大 100%閃存讀緩存預留性能默認 0最大 100%強制調(diào)配覆蓋策略禁用定義存儲對象能容許的主機、磁盤或網(wǎng)絡故障的數(shù)量： 若要容許 n 個故障，則要創(chuàng)建 n+1

19、個對象副本，并且需要 2n+1 臺主機提供存儲。 默認值：1。最大值：3。容許的故障數(shù)vSphere 集群ESXi ESXi ESXi VMDKVirtual SAN 數(shù)據(jù)存儲RAID 1此值規(guī)定分布有存儲對象的每個條帶化副本的磁盤的數(shù)量： 此值大于 1 會獲得更好的性能，但也會占用更多的系統(tǒng)資源。 默認值：1。最大值：12。每個對象的磁盤條帶數(shù)vSphere 集群ESXi ESXi ESXi 虛擬機VMDKVirtual SAN 數(shù)據(jù)存儲副本 1副本 2RAID 1系統(tǒng)將閃存容量預留為存儲對象的讀緩存，該容量以對象邏輯大小的百分比的形式指定。預留閃存容量無法用于其他對象。 未預留的閃存在所有

20、對象之間平等共享。 默認值：0%。最大值：100%。閃存讀緩存預留vSphere 集群ESXi ESXi ESXi VMDK副本 1副本 2RAID 1預留閃存設(shè)備虛擬機Virtual SAN 數(shù)據(jù)存儲如果您選擇“Yes”（是），則即使集群中當前可用的資源不符合存儲策略中指定的策略，系統(tǒng)仍將調(diào)配對象： 如果資源變?yōu)榭捎脿顟B(tài)，Virtual SAN 將在其可用時嘗試使對象合規(guī)。 默認值：“No”（否）。強制調(diào)配對象空間預留是在調(diào)配計算機時預留（實施厚配置）的存儲對象邏輯大小的百分比。其余存儲對象采用精簡配置： 默認值：0%。最大值：100%。對象空間預留當 vSphere 管理員選擇一個目標數(shù)據(jù)

21、存儲時，可以從可用虛擬機存儲策略下拉菜單中選擇存儲策略。在調(diào)配過程中應用虛擬機存儲策略VSAN集群的監(jiān)控通過 vSphere Web Client 中 Virtual SAN 集群對象的“Manage”（管理）選項卡，可以更改磁盤申領(lǐng)模式。Virtual SAN 常規(guī)設(shè)置在磁盤管理部分的“Settings”（設(shè)置）選項卡中，您可以執(zhí)行以下操作：申領(lǐng)磁盤（向所有主機添加磁盤組）創(chuàng)建新的磁盤組刪除磁盤組向磁盤組中添加磁盤Virtual SAN 磁盤管理設(shè)置在此案例中，加入 Virtual SAN 集群的某個主機后面連接的一個磁盤發(fā)生故障。Virtual SAN 立即啟動性能已降級的組件的副本。磁盤

22、故障Virtual SAN 網(wǎng)絡VMDKVMDK見證ESXi-01ESXi-02ESXi-03ESXi-04Virtual SAN 策略：“容許的故障數(shù) = 1”RAID-1VMDK在此案例中，加入 Virtual SAN 集群的一個主機發(fā)生故障。必須經(jīng)過 60 分鐘后才能執(zhí)行恢復操作。主機故障Virtual SAN 網(wǎng)絡VMDKVMDK見證ESXi-01ESXi-02ESXi-03ESXi-04策略：“容許的故障數(shù) = 1”RAID-1VMDK60 分鐘延遲您可將 ESXi 主機添加到集群中，而無需中斷其他主機或虛擬機的運行：新的集群成員可增加存儲和計算容量。將主機添加到 Virtual SAN 集群向現(xiàn)有集群成員添加新存儲磁盤后，Virtual SAN 幾乎能夠立即使用這些磁盤：可將