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虛擬化方案之VMware超融合方案|vSAN方案

作者:admin 發布時間:2021-11-12 點擊數:

vSAN超融合架構

虛擬化方案之VMware超融合方案|vSAN方案(圖2)

vsan超融合非常適合企業應用環境

虛擬化方案之VMware超融合方案|vSAN方案(圖3)vSAN超融合架構

虛擬化方案之VMware超融合方案|vSAN方案(圖4)

vSAN架構之高可用性

虛擬化方案之VMware超融合方案|vSAN方案(圖5)

基于策略的的存儲管理

虛擬化方案之VMware超融合方案|vSAN方案(圖6)


1  概述 1.1 背景信息 從互聯網到數據中心再到移動設備,IT已成為推動我們現代經濟快速發展的基礎架構。然而,一直以來我們都將基礎設施看作是硬件?,F在是不是需要重新考慮這個問題了呢? 虛擬化使企業思考 IT 基礎架構的方式發生了變化:從硬件定義到軟件定義。軟件在崛起,未來數據中心真正的統治者將是軟件。 所需的資源需要實現動態化和自動化:要以一種便于使用的服務來提供,而不是以傳統 IT 項目來提供。這種轉變正在計算領域以一種勢不可擋的勢頭順利推進。通過服務器虛擬化來替代服務器硬件可被看做是這一轉型的第一步。這種方法為我們提供了新的、更加強大和靈活的方式來利用和優化數據中心中的資源。 現在,存儲領域也開始發生變化。工作重點從磁盤陣列轉移到軟件為基礎的邏輯資源,這在十年前也許還無法想象,但現在這一現象正在逐漸成為現實。通過聯合使用服務器和存儲虛擬化軟件,能夠更好地落實端到端虛擬化戰略的優勢。通過不斷地改進,這一存儲方法今后還可能獲得額外的硬件獨立性、更好地利用磁盤容量和降低成本、建立虛擬的存儲基礎設施。 由于IT預算保持不變或進一步縮小,企業被迫尋找能夠以較少的人管理更多的存儲設備的方法,同時還能夠降低資本和運營支出。事實上,在觀察今天的經濟環境產生的新興技術的購買需求時,我們很明顯的看到,IT決策者在增加更加誘人的附屬功能的時候不只是增加了計算或存儲能力,取而代之的是,IT管理人員正在尋找一些不但能夠切實提供顯而易見節約硬件資本同時還可提供必要的物質資源的解決辦法。 下圖是來自IDC在2013年11月對IT公司的調研數據,如圖所示,隨著業務的不斷增加,對存儲的需求成指數上升。根據預測,未來兩年對存儲的需求增長為每年41%。 


存儲增長趨勢 同時,存儲面臨多重挑戰:首當其沖的就是如何在滿足不斷激增的應用和存儲需求的同時,滿足客戶的SLA。其后,是故障排除通常需要資深專家的支持。如何在更少的時間應用更少的成本滿足業務部門的SLA需要,在滿足策略控制的前提下,簡化、自動化管理流程,并確保服務在線,成為企業IT部門在存儲領域的關切點。 以前,存儲都是在項目開始階段配置和部署的,在其生命周期中不再更改。如果要求更改虛擬機所利用的 LUN 或卷的某些方面或功能,則在許多情況下,需要刪除原始 LUN 或卷并創建具有所需功能的新卷。這是一項干擾性很強且非常耗時的操作,可能需要花費數周的時間進行協調。 存儲壓力來源 超融合旨在通過主機上與底層硬件集成并對其進行抽象化處理的軟件層實,現存儲服務和服務級別協議的自動化。 


通過超融合,可以動態滿足虛擬機存儲要求,而無需重新調整 LUN 或卷。虛擬機工作負載可能會隨著時間的推移有所變化,而底 層存儲可以隨時適應工作負載。通過超融合,可以動態滿足虛擬機存儲要求,而無需重新調整LUN或卷。虛擬機工作負載可能會隨著時間的推移有所變化,而底層存儲可以隨時適應工作負載。 XXX客戶作為國內大型企業,信息化建設不斷發展。目前信息化網絡以信息中心為運營維護單位,覆蓋XXXX等多套業務系統,服務器資源龐大,對存儲的需求也不斷激增。出于經濟效益和管理安全性考慮,針對虛擬化環境的存儲解決方案已經提上日程。 1.2 現狀分析 隨著xxxx信息化建設的不斷深入、業務系統的不斷上線,一方面提供信息服務的IT軟硬件的種類與數量不斷增加;另一方面,IT軟硬件的運行情況和企業各部門業務的捆綁越來越緊密,IT軟硬件承擔的責任也越來越重,對xxx數據中心的安全、運營和維護管理的要求也越高。 虛擬化和云計算技術成為xxxx數據中心選擇的解決方案。該數據中心的基礎架構由服務器、存儲和網絡構成,其中,為虛擬化平臺提供數據空間的存儲大多采用傳統的集中存儲,包括SAN和NAS等。隨著業務規模和種類不斷擴大,運維人員逐漸感受到服務器虛擬化帶來的便利和高效,但僵化的傳統外置磁盤陣列逐漸成為提高管理水平和效率的瓶頸,數據中心的運維人員需要同時管理服務器、網絡、存儲等硬件,還要管理業務軟件、數據庫、中間件、操作系統,甚至虛擬化和云管理平臺。運維人員發現,每當新業務需要存儲空間時,負責存儲管理的人員必須向存儲空間使用方詳細了解所需邏輯卷的空間、性能、可用性(快照、容災)等數據服務的需求。導致存儲無法做到像虛擬服務器那樣快速高效分配計算資源一樣,去分配存儲資源。整個數據中心運維的敏捷性、靈活性都因此受限。 而且,如果采用傳統外置磁盤陣列,按照最高SLA(服務等級協議)進行配置,將會導致成本居高不下,并造成嚴重浪費。同時單個存儲的功能與性能綁定在某個具體存儲硬件上,并不能滿足所有的應用要求。如果為不同的應用配置不同的集中存儲,將會造成大量的分散的集中存儲,造成管理的困難。此外,集中存儲存在擴展性問題,存儲的容量無法隨服務器計算能力的擴展實現存儲容量的水平擴展。同時,集中存儲在擴容的時候可能面臨被存儲硬件廠商綁架,喪失議價能力??偨Y一下,XXX面臨的主要挑戰有:存儲資源利用率低運維管理壓力大 存儲無法隨應用SLA調整 存儲無法水平或垂直擴展 總體擁有成本居高不下  


2 超融合 2.1 數據中心虛擬化對存儲提出新的要求和挑戰 隨著虛擬化成為基礎架構主要的工作負載機制,數據中心的存儲設計面臨前所未有的挑戰: 面臨三個領域的挑戰 第一個挑戰是管理復雜、不靈活。存儲一直是虛擬化架構設計中最關鍵的環節之一。很多性能的問題都和存儲有關。虛擬化架構師需要了解很底層的存儲設備及其特性,需要在IOPS,延遲和容量等各個方面優化。另外存儲的分層、擴展和運維都有很多考慮的方面。在引入超融合以前,存儲都是在項目開始階段配置和部署的,在其生命周期中不再更改。如果要求更改虛擬機所利用的LUN或卷的某些方面或功能,則在許多情況下,需要刪除原始LUN或卷并創建具有所需功能的新卷。這是一項干擾性很強且非常耗時的操作,可能需要花費數周的時間進行協調。 第二個挑戰是費用昂貴?;蛘咭笮阅芎芨?,采用外置磁盤陣列,將大幅提高整個虛擬化解決方案的成本。 第三個挑戰是無法確保差異化服務等級。由于數據存儲選擇LUN時并不考慮每個虛擬機的性能和可用性要求,因此難以在存儲方面保證不同應用或者不同虛機的SLA。在每個卷中包含多個VMDK的情況下,很難排除性能問題。 虛擬環境的數據中心,要求存儲能夠提供新的特征:  提供虛擬機精確控制  在應用高度整合的情況下滿足性能要求 


 提供與vSphere相同級別的應用和數據移動性  支持快速調配零停機操作  按需動態擴展  支持VDI和大數據等新應用  性能可以滿足對關鍵應用的需求 這些新特性是傳統的存儲所不能滿足的,因此超融合應運而生。它從前文提及的三個維度解決虛擬化數據中心面臨的問題和挑戰:簡化存儲的管理、降低總擁有成本、實現端到端的SLA交付。 解決三個領域的挑戰 2.2 什么是超融合 到底什么是超融合呢?在引入這個概念之前,我們先來看一下市場發展趨勢: 數據業務正在以指數形式增長。IDC預測在2011到2015年,數據業務將增長9倍。驅動數據業務增長的主要驅動是新的應用和現有應用的結合,隨著社交媒體到大數據業務的廣泛產生,現有的數據管理面臨巨大的挑戰。有益于摩爾定律,我們正處于一個歷史上數據業務增長最迅猛的時期。到2014年,平均的CPU將達到32線程,每個處理器插槽將擁有32個邏輯CPU——16核乘以2個線程。HDD容量迅速擴展。而從一個高性價比的觀點來看,SSD已經成為CPU/內存與HDD的重要紐帶。 


三大趨勢推進超融合 超融合是軟件定義的數據中心的基本組件,可對存儲資源進行抽象化處理,以支持存儲的池化、復制和按需分發。這使存儲層與虛擬化計算層非常相似:都具有聚合、靈活、高效和彈性擴展的特點。它們的優勢也如出一轍:全面降低了存儲基礎架構的成本和復雜性。 綜合來看,超融合具備如下三個特征:  以應用為中心的策略,可實現存儲使用自動化 超融合支持對異構存儲池中的所有資源實施一致的策略,使存儲的使用像為每個應用或虛擬機指定容量、性能和可用性要求那樣簡單。這種基于策略的自動化最大限度地利用了底層存儲資源,同時將管理開銷降至最低。  與硬件無關的虛擬化數據服務 數據服務(如快照、克隆和復制)作為虛擬數據服務在軟件中交付,并按虛擬機進行調配和管理。獨立于底層存儲硬件使得這些服務的分配極其敏捷和靈活。  通過硬盤和固態磁盤虛擬化確保數據持久性 隨著服務器功能的增多,超融合解決方案可讓企業利用廉價的行業標準計算硬件來擴大其存儲資源。利用固態磁盤和硬盤作為虛擬機的共享存儲,可獲得高性能、內置的恢復能力和動態可擴展性,并將存儲總體擁有成本降低50%之多。   


3 VMware超融合解決方案描述 VMware是這樣定義“軟件定義的數據中心”的:所有的基礎設施都被虛擬化,并以服務的形式提供,對數據中心的控制完全由軟件自動化完成。 軟件定義的數據中心改變了傳統數據中心的運行和管理模式。數據中心已經轉由運行在基于x86服務器的虛擬化軟件所管理,這種轉變提供了極大的靈活性和控制,同時提高了效率,也大大降低了成本。軟件定義數據中心最關鍵的組成部分是計算、網絡和存儲。 SDDC模塊組件 存儲虛擬化這個領域相對于軟件定義的計算和網絡稍顯滯后。然而,存儲的產業和市場需求是非常龐大的。VMware在服務器級別先進的技術促成了一種新的存儲模式,也就是所謂的超融合(SDS)。在深入介紹這個概念之前,先來了解一下存儲隨著虛擬化的發展發生的演進。 同時從控制層面和數據層面進行虛擬化是SDS的核心原則。通過軟件并基于x86服務器平臺的虛擬化層來交付存儲資源是SDS的另外一個核心原則。同時,外接存儲仍然在交付企業存儲資源中扮演非常重要的角色。所以,VMware認為,把服務器直連存儲和匯聚在虛擬化層的外接存儲結合起來,建立一種可擴展的,高性能且高可靠的存儲架構,可以獲得最高的性價比。 


SDDC|SDS 3.1 VMware超融合方案概況 如前文闡述,超融合是軟件定義的數據中心的重要支柱之一,它把應用于服務器的先進技術運用于存儲領域,可對異構存儲資源進行抽象化處理,以支持存儲在邏輯上的池化、復制和按需分發。并以應用為中心進行消費和管理,并實現基于策略的自動化。 VMware在超融合方面的計劃主要側重于一系列圍繞本地存儲、共享存儲和存儲/數據服務的計劃。從本質上來說,VMware希望使vSphere成為一個存儲服務平臺。超融合旨在通過主機上與底層硬件集成并對其進行抽象化處理的軟件層,實現存儲服務和服務級別協議的自動化。 超融合的一個關鍵因素是基于存儲策略的管理(SPBM)。SPBM可以視為新一代VMware vSphere存儲配置文件功能。SPBM是VMware實施超融合的一個關鍵要素。使用SPBM和VMware vSphere API,底層存儲技術會呈現一個抽象化的存儲空間池,為vSphere管理員提供用于虛擬機調配的各種功能。這些功能可能與性能、可用性或存儲服務(例如VMware vSphere ThinProvisioning)有關。然后,vSphere管理員即可使用虛擬機上運行的應用所需的部分功能創建虛擬機存儲策略。在部署時,vSphere管理員可根據虛擬機的需要選擇恰當的虛擬機存儲策略。SPBM會將要求向下推送至存儲層。這時將啟用多種數據存儲以供選擇,這些數據存儲可提供虛擬機存儲策略中包括的各種功能。這意味著系統將始終根據虛擬機存儲策略中設置的要求,在恰當的底層存儲上創建虛擬機實例。如果虛擬機的工作負載隨時間推移發生變化,只需將具有能夠反映新工作負載的最新要求的策略應用于虛擬機即可。 


超融合 超融合通過純軟件實現了存儲相關的三個層面的功能:  通過策略自動化消費存儲資源:以虛擬機為中心的安置、保護和性能策略  基于虛擬化的不依賴于硬件的數據服務:以虛擬機為中心的快照、克隆、復制、備份  通過虛擬化管理程序提取出存儲抽象層:以數據存儲和VMDK形式使用的異構存儲 貫穿這三個層面,VMware提供對應于分布式存儲DAS的解決方案Virtual SAN。 和基于共享存儲的解決方案Virtual Volume,本文主要介紹分布式存儲解決方案——Virtual SAN。 3.2 Virtual SAN部署要求 下一節將詳細介紹創建Virtual SAN集群必須滿足的硬件和軟件要求。 3.2.1 vSphere要求 3.2.1.1 vCenter Server Virtual SAN至少需要VMware vCenter Server版本6.0。vCenter Server的Microsoft Windows版和VMware vCenter Server Appliance均可管理Virtual SAN。Virtual SAN通過 VMware vSphere Web客戶端進行配置和監控,這同樣需要VMware vCenter Server版本 6.0。 


3.2.1.2 vSphere 一個Virtual SAN至少需要三臺vSphere主機(其中每臺主機均具有本地存儲)以形成受支持的Virtual SAN集群。這樣,集群才能達到至少允許一臺主機、磁盤或網絡發生故障的最低可用性要求。vSphere主機至少需要vSphere版本6.0。 3.2.2 存儲要求 3.2.2.1 磁盤控制器 Virtual SAN集群中的每臺vSphere主機均需要一個磁盤控制器。它可以是SAS/SATA主機總線適配器(HBA)或RAID控制器。不過,RAID控制器必須至少支持以下兩種功能模式中的一種:直通模式或RAID0模式。直通模式,通常指JBOD或HBA模式,是VSAN6.0推薦的配置,VSAN將會通過存儲策略特性要求管理所有RAID配置。Virtual SAN6.0的硬件兼容性列表(HCL)會列出已通過測試的硬件和支持的控制器。http://www.vmware.com/resources/compatibility/search.php 3.2.2.2 硬盤驅動器 在采用VSAN6.0混合架構時,每臺vSphere主機在加入Virtual SAN集群時均必須至少具有一塊HDD磁盤,可是是SAS,NL-SAS或SATA磁盤。HDD構成Virtual SAN數據存儲的存儲容量。磁盤驅動器提供VSAN共享存儲的存儲容量。 3.2.2.3 固態磁盤 在VSAN 6.0架構基于閃存的設備可同時用于緩存層以及持久的容量層。在混合架構的vSphere每個主機必須至少有一個基于閃存的緩存盤——SAS,SATA或PCI-E參與VSAN群集?;陂W存的設備提供既一個寫緩沖區和讀取高速緩存。 在全閃存架構的每個vSphere主機必須至少有一個基于閃存的容量盤——SAS,SATA或PCI-E標記為一個容量設備,同時必須至少有一個用于提升性能的閃存盤才能加入VSAN群集。虛擬VSAN 6.0全閃存架構是基于兩層模型的性能和容量。 在混合結構,每個主機基于閃存設備的容量越大,用于提升I / O的緩沖越大,性能提升越高。此場景并不適用于全閃速的結構。 注意:在混合和全閃存架構,基于閃存的高速緩存設備不向分布式VSAN提供數據存儲的整體容量。因為它們是用于讀取和寫入緩存,他們只計入VSAN緩存層或寫


入緩沖區。在全閃存架構基于閃存的設備標記為容量的設備組成的分布式VSAN數據存儲的大小。 3.2.3 網絡要求 3.2.3.1 網卡 VSAN混合架構,每臺vSphere主機必須至少具有一個1Gb或10Gb的網卡(NIC)。作為最佳實踐,VMware 建議使用10Gb網卡。全閃存架構只支持10Gb以太網能力的網卡。為實現冗余和高可靠性,可以為每臺主機配置一組網卡,但是不支持鏈路聚合。VMware將此視為最佳實踐,但不認為這對于構建功能完善的Virtual SAN集群來說是必要的。 3.2.3.2 支持的虛擬交換機類型 VSAN6.0支持VMware vSphere Distributed Switch (VDS)和vSphere標準交換機(VSS)。不支持其他任何虛擬交換機類型。 3.2.3.3 VMkernel網絡 在每臺vSphere主機上,必須創建用于Virtual SAN通信的VMkernel端口。VMkernel端口標記為Virtual SAN。當集群中的一臺vSphere主機擁有特定虛擬機時,此端口將用于集群間的節點通信,也用于讀寫操作,但組成虛擬機文件的實際數據塊位于集群中的另一臺vSphere主機上。在這種情況下,I/O必須通過在集群中的主機之間配置的網絡進行傳輸。如果這個接口在分布式交換機VDS上創建,可以通過設定份額或預留功能實現vSphere網絡VSAN流量的I/O控制。 需要注意的是:并不是Virtual SAN集群中的每個節點都需要有本地存儲;沒有本地存儲的主角仍然能夠利用分布式數據存儲。 


用于Virtual SAN流量的VMkernel端口 3.3 解決方案設計 注:該章節需要SE結合客戶需求擴寫或刪除 3.3.1 方案概括 一個 Virtual SAN 群集最初由 3到 64 個X86服務器節點組成?;旌辖Y構,每個節點必須至少有一個全新的SSD 和一個全新的SAS/SATA/PCI-e 磁盤驅動器。全閃存結構,每個節點必須至少擁有兩個全新SSD和一個全新SAS/SATA/PCI-e磁盤驅動器,其中一個SSD標記為緩存層,其他一個用于存儲容量。這些計算節點并不會專用于 Virtual SAN:它們也會為各種正常的 vSphere 工作負載提供支持。  


基礎架構 Virtual SAN 會在創建群集時“開啟”;這樣,新的存儲資源就會像計算資源一樣透明地添加到池中。 Virtual SAN 可在所有節點之間提供一個集中的數據存儲,供虛擬機及其 VMDK 使用??梢栽谕粋€ Virtual SAN 數據存儲實施多種策略(冗余、性能),無需預先創建常用的存儲池:金級、銀級等。 Virtual SAN 可對所需的策略進行監控,并且只要有足夠的資源,也可以根據需要進行自我調整:條帶化數據對象、使用更多 SSD 緩存等。 目前,Virtual SAN 的數據服務都由 vSphere 提供:快照、鏈接克隆、復制、vSphere HA、DRS、VDP,或者通過第三方技術合作伙伴提供。此外,Virtual SAN 具有卓越的“節點撤離功能”,可以在關閉節點進行維護或更換之前,重新定位正在運行的進程及其相關存儲。 在 vSphere 群集中,并非所有節點都需要具有本地存儲;沒有磁盤的節點可通過網絡訪問 Virtual SAN 數據存儲。  混合架構解決方案 運行Virtual SAN 的每個服務器節點最多支持 5 個磁盤組。每個磁盤組有1~ 7 個HDD磁盤,但必須有一個的 SSD用于緩存層。這些磁盤可以是內部磁盤,也可以是通過JBOD 進行認證的外部磁盤。之所以有磁盤組的概念是因為,允許主機內多個SSD參與讀寫緩存的工作,并把故障域縮小到一定范圍內。 


磁盤組 SSD充當分布式讀寫緩存,并不用于永久保存數據。每個磁盤組只支持一個SDD:70%的SSD 容量用于緩存讀取,其余30% 用于寫入??梢栽谌∠虼疟P暫存之前,在兩個或兩個以上節點之間鏡像緩存寫入來對該緩存寫入進行保護。也可以使用多節點鏡像來防止發生磁盤故障和節點故障。  全閃存架構解決方案 全閃存架構中,所有的磁盤都必須是固態磁盤,運行Virtual SAN 的每個服務器節點最多支持 5 個磁盤組。每個磁盤組有1~ 7 個SSD磁盤用于存儲容量,同時必須有至多一個的 SSD用于緩存層。 SSD充當分布式緩存時,并不用于永久保存數據。每個磁盤組只支持一個SSD最為緩存層:由于全閃存架構的存儲容量的也用固態硬盤實現,故讀性能不是瓶頸,緩存層SSD100% 用于寫入。 借助于全閃存架構,以及更高的可用性,VSAN 6.0除了支持VDI、DR和測試/開發場景之外,還能支持關鍵的業務應用。 


  3.3.2 應用于關鍵應用的方案框架(可選) VSAN6.0相比之前的版本,有許多性能提升和功能增加,VSAN已經被驗證,可以支持關鍵應用的環境要求。為虛擬化的關鍵應用提供高性能、高可用性和可在線擴展的企業級存儲解決方案,包括Tier-1生產和業務關鍵應用。 在VSAN6.0 里,全閃存能為每主機提供高達90K IOPS的性能 。響應時間縮短到亞毫秒級別,可以滿足Tier-1或關鍵業務工作負載的需求,包括Oracle 、Microsoft SQL Server和ERP等關鍵業務應用程序的需求。 全閃存架構示意 3.3.3 應用于虛擬桌面場景的方案框架(可選) 


虛擬桌面的存儲  Virtual SAN是適用于 VDI 的理想解決方案  經過閃存加速的體系結構可處理寫入密集型工作負載的峰值需求(啟動風暴、登錄風暴等)  可與 Horizon View 產品互操作以實現簡單性和易用性  能夠精確地從概念證明擴展到生產以避免超額配置  極具吸引力的性價比可提供一流的性能和價值  無縫的按需求擴展,避免了前期的巨額投資  支持高密度VDI    


Virtual SAN的擴展 傳統虛擬桌面環境(VDI)的共享存儲,在進行擴展的時,需要增添服務器和存儲陣列;而采用Virtual SAN作為VDI存儲的時候,僅需要擴展服務器,依靠服務器內的本地存儲來增加虛擬共享存儲容量??梢哉f,VDI的存儲包含在單獨的服務器里,縱向可以通過添加磁盤進行擴展,橫向可以通過增加新的服務器節點,新的節點需要包含SSD和HDD磁盤。這樣的最大好處是可以根據需要平滑擴展,降低前期投資。企業可以快速從POC測試環境轉化到生產環境,同時免除了對外界存儲的設計和容量規劃。最重要的是,應用的性能并沒有下降,服務器內的SSD層把應用的延遲/相應時間降到了毫秒級。 Virtual SAN在和View結合使用時,Horizon View 可用性策略如下(默認且推薦、可修改):  全克隆策略  FTT = 1 永久  FTT = 0 非永久  鏈接克隆策略  OS Disk: FTT = 1 專屬池  OS Disk: FTT =  0 浮動池  Replica Disk: FTT = 1 3.3.4 應用于2、3層應用或測試和開發的方案框架(可選) 通用使用場景 


 Virtual SAN混合架構是適用于服務器工作負載的理想解決方案  在服務器層調配和管理存儲非常簡單快捷  內置在 ESXi 內核中以提高性能  基于策略的體系結構可自動執行常規存儲功能  可基于任何 x86 硬件運行并通過 vSphere Web Client 進行管理  基于私有云的2、3層級測試和開發  理想性價比  數據中心占地面積最小化 基礎架構 如上圖所示,每個ESXi主機貢獻SSD和HDD磁盤容量。Virtual SAN把這些資匯集到vSphere群集的一個數據存儲中。每個虛擬機的home文件夾和每個虛擬磁盤以一個Virtual SAN對象的形式存放。虛擬機在vSphere群集中的某個主機上運行,如果主機故障,HA和DRS會讓虛擬機在其他的主機上重啟。Virtual SAN對象能夠分成多個組件來提升性能和數據保護,這些都由存儲策略監管。 3.3.5 應用于災備的方案框架(可選) 


容災方案框架  Virtual SAN 是適用于災難恢復的理想解決方案  以應用為中心的數據保護,自動化的災難恢復  與vSphere Replication和VMware SRM集成  SRM 互操作性:自動化的災難恢復編排功能可降低 RTO 和運營開銷  較低的存儲成本:Virtual SAN 可充分利用基于 x86 的 異構硬件設備  靈活性,可用于任何虛擬化應用、任何存儲  數據中心占地面積最小化 Virtual SAN恢復能力強,可以抵抗任何硬件故障,如下圖所示Virtual SAN 旨在確保出現故障時決不會丟失任何數據。Virtual SAN的恢復能力易于通過策略進行設置,并且按虛擬機進行交付,由于在其他節點設置了副本,可以做到發生磁盤、網絡或主機故障時的零數據丟失,確保在磁盤或網絡故障時實現零停機。此外,可與 vSphere HA 和維護模式互操作,將基礎設施模塊化以通過中斷修復模式。實現更高效的數據中心運營。 


Virtual SAN可抵御硬件故障  如下圖所示,vSphere Replication可以把任意類型的存儲復制到Virtual SAN中: 目標站點復制到Virtual SAN 同時,可以為災備對象選擇磁盤級或虛擬機級別的存儲策略: 


存儲策略 3.3.6 規劃設計細則 Virtual SAN利用多個服務器的本地存儲構建成一個共享的分布式數據存儲(datastore)。這個數據存儲的容量是由組成Virtual SAN群集的多個主機里面的磁盤組匯集而成的。這些主機可以是vSphere群集的一個子集。Virtual SAN數據存儲的總容量就是Virtual SAN群集主機里HDD磁盤的容量之和。SSD磁盤的容量僅專用于Virtual SAN的緩存層,不記算在存儲容量中。 3.3.6.1 容量規劃相關的概念 在分析容量規劃前,首先引入三個概念:  對象(Object) 在VSAN數據存儲上部署的虛擬機由一系列對象組成。每對象以多個組件(component)的形式儲存在Virtual SAN數據存儲中。對象是設置存儲策略的最小單位,可通過VM存儲檔案(VM Storage Profiles)為不同對象設置性能和可用性的策略服務。 對象有四種類型: VM Home:放置虛擬機配置文件(.vmx, log文件等) 交換Swap:僅在虛擬機開機時候產生 VMDK:虛擬機磁盤文件 快照:VM級別的快照存儲對象  組件(Component) 


對象由分布到不同主機節點的組件構成。Virtual SAN6.0中,每個主機目前支持最多9000個組件。容量大于255GB的對象自動分成多個組件。每個組件消耗2MB的磁盤容量存放元數據。  仲裁(Witness) 每個存儲對象都存在仲裁組件。只儲存對象的元數據。仲裁扮演裁判的角色,在主機故障是,決定哪個含有備份的主機來接管服務。用來防止腦裂。每個Virtual SAN仲裁組件消耗2MB用來存放元數據。 3.3.6.2 需要考慮的因素 了解存儲的可靠性和性能對存儲容量消耗的影響非常重要。在規劃Virtual SAN數據存儲容量時需要考慮的因素有: 允許的故障主機數:Number of Failures to Tolerate 對象的磁盤條帶數:Number of Disk Stripes per Object 緩存的預留:Flash Read Cache Reservation 對象空間預留:Object Space Reservation  磁盤組(Disk Group) 前文提及一個磁盤組包含一個flash設備(SAS/SATA/PCIe SSD)和一個或多個磁盤設備 (SAS/SATA HDD)。磁盤組共享分布式緩存層和Virtual SAN數據存儲的存儲空間。 Virtual SAN文件格式采用的是修改過的的VMFS文件系統:VMFS-L,以一個單獨的數據存儲形式加載到ESXi的對象存儲文件系統中。 VMFS-L 的文件系統格式每個磁盤需要消耗750MB的磁盤空間。 磁盤組設計 


 Virtual SAN 6.0中支持另一種文件系統VirstoFS,采用這種文件系統,每個文件系統格式需要消耗磁盤容量1%的。在設計VSAN容量時需要考慮這個因素。  允許故障主機數 允許故障主機數是在Virtual SAN中對存儲容量影響最大的因素?;趯M的可靠性需求,設定不同的存儲策略,最多可以致使一個VM占用與之前相比四倍的磁盤空間。  對象的磁盤條帶數 如果對象的條帶數超過默認值1,那么每個條帶將算為一個拆開的組件(component),這將會影響主機可支持的組件總數。  磁盤組(Disk Group)設計  每個磁盤組一個flash設備  如果主機包含多個flash設備,需要建立多個磁盤組來利用額外的flash設備  Flash設備容量與磁盤容量比例越高,緩存層的厚度越大。  需要定義并盡可能減少存儲的故障域。  SSD容量設計 推薦的Virtual SAN的用于緩存的flash磁盤(SSD)容量是VSAN存儲總容量的10%(在考慮最大允許故障主機之前)。如下圖所示,如果規劃的每個VM需要20GB的空間,有1000個VM,那么總的為VM規劃的存儲空間需求大約是20TB,按推薦的10%flash來計算,總的flash容量需求為2TB。 Flash設計舉例 在實踐中,總的flash容量比例應該基于使用案例和存儲容量對性能的需求。


 全閃存架構需要考慮的因素  需要VSAN6.0版本  要求 10Gb 網絡,不支持 1Gb 網卡  最大的全閃存節點數 32  閃存設備同時用作緩存和容量  在全閃存配置中不采用讀緩存預留  需要標記用于存儲容量的閃存設備 3.3.6.3 容量計算公式  常量: VSAN 組件和VMFS元數據開銷 (VSANmetaDataOverhead):     1GB/磁盤  變量(以下數字為計算舉例): 群集主機數:Number of Hosts Per cluster (Hst) = 8 每個主機的磁盤組數:Number of Disk Groups (DskGrp) = 5 每個磁盤組的磁盤數:Number of Disks Per Disk Group (DskPerDskGrp) = 7 磁盤容量:Size of Disks (SzHDD) = 4000 GB 允許故障主機數:Number of Failures To Tolerate (ftt) = 1 每主機支持VM數:Number of Virtual Machines (VMs) = 800 每個虛擬機的磁盤數 (NumOfVMDK) = 1 每個VM的內存 (vmSwp) = 10 GB  VSAN群集的毛容量 

公式: Hst x NumDskGrpPerHst x NumDskPerDskGrp x SzHDD = y 例如: 8 x 5 x 7 x 4000 GB =1,120,000 GB =1,120 TB  VMFS元數據 

公式: VMFSMetadata x NumDskGrpPerHst x NumDskPerDskGrp = y 例如: 750 MB x 5 x 7 = 26,250 MB = 26.2 GB VMFS 元數據  對象 公式: VMs x [VMnamespace + vmSwap + NumOfVMDK] = y 例如: 800 x [1 + 1 + 1] = 2400 Objects 注: 如有快照, 克隆或大于1 的磁盤條帶,則需要增加對象組件

公式: Object x [ftt x 2 + 1] = y 例如: 2400 x (1 x 2 + 1) = 7200 組件 = 900 組件/主機 (每主機最大9000個組件)  組件元數據 公式: NumComponents x compMetadata = y 例如: 7200 組件 x 2 MB = 14.4 GB 組件元數據 VSAN元數據 公式: compMetadata + VMFSMetadata = y 例如: 14.4 GB + 26.2 GB = 40.6 GB VSAN 元數據 簡化公式:  NumDskGrpPerHst x NumDskPerDskGrp x NumHosts x 1 GB = y 簡化公式例如:  5 x 7 x 8 x 1 GB = 280 GB   每個磁盤組1GB元數據考慮到快照條帶等因素  交換的空間占用Swap Utilization 公式: (VMs x vmSwp x 2) 例如: Swap Space = (100 x 10GB x 2) = 2000 GB 



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