VMware vSAN 架构解析及存储策略

VMware vSAN 通过 vSphere 原生的高性能体系结构支持业界领先的超融合基础架构解决方案。

vSAN是 Software-Defined Data Center 的核心构造块。

借助 VMware 支持的超融合基础架构，您能够安全发展、降低 TCO 以及根据未来发展需求扩展规模。

vSAN概述

SDDC概述

在软件定义的数据中心内，整个基础架构都实现了虚拟化，并且数据中心完全由软件自动控制。vSphere是软件定义的数据中心基础。

关于vSAN

vSAN是借助软件将服务器本地众多的空白磁盘打造成一个虚拟的共享存储。通过vSAN可以将服务器本地的磁盘整个构建成一个相对应的分布式虚拟的共享存储。

vSAN要求

vSAN被包括在vSphere 5.5 U1和以后的许可。

要想构建vSAN，首先我们的服务器必须满足相对应列表的要求，通过列表去选择相应兼容性的设备。其次，服务器要有相对应的一系列空白磁盘。这个空白磁盘要有SSD和容量磁盘。SSD可作为相应的读写缓存，容量磁盘既可以是SSD，也可以普通的磁盘。这些磁盘必须以直通或RAID 0的方式进行交付。

但是并不是vSAN集群中的每个节点都需要本地存储，没有本地存储的主机仍可利用分布式数据存储。

vSAN组件及架构介绍

vSAN集群

VirtualSAN是一种集群功能。通过vSAN将众多主机本地的磁盘创建分布式RAID，虚拟机的数据就会存储在磁盘上。这个磁盘实际是在每台服务器的本地，但是通过vSAN软件的管理，它几乎可以实现虚拟共享存储的所有功能。

分布式复制存储

vSAN使用ESXi主机本地基于闪存的设备和磁盘来存储数据，并使用以太网基于可配置的策略在ESXi集群节点之间复制数据。

硬盘或SSD提供永久存储容量层。基于闪存的设备提供缓存层用于读缓存和写缓冲区。

磁盘组

磁盘组是vSAN的管理结构，其中包括一个缓存设备和一个或多个容量设备。

磁盘组需要1个用于缓存的闪存设备和1到7个存储容量的设备。一台主机最多可包含5个磁盘组。

混合磁盘组

vSAN混合磁盘组配置包括至少一个SSD缓存设备和一个SSD或HDD容量设备。

缓存设备用于性能。70%的可用缓存用于频繁读取驱动器块，而剩下的30%用来写缓冲。

容量设备则是用于存储容量。

全闪存磁盘组

vSANall-flash磁盘组配置包括各有一块SSD作缓存和容量。

闪存设备以两层格式用于缓存和容量，100%的可用缓存用于写缓冲。管理员决定将哪些闪存设备用于容量层。

vSAN数据存储

vSAN群集始终只有一个vSAN数据存储区，与群集中的磁盘和主机数量无关。

vSAN和基于对象的存储

在vSAN中，它把整个虚拟机分成了五种对象，VM主命名空间、VMDK、快照增量、VM内存和VM交换。

这五种对象按照相应的策略可以打散存储到后台不同主机的不同磁盘里，以保证该虚拟机的可用性和性能。vSAN就是基于策略的分布式对象存储系统。分布式是指把不同主机上不同的磁盘组聚合在一起。

对象

在vSAN数据存储区中创建的虚拟机有VM主命名空间、VMDK、快照增量、VM内存和VM交换五种对象。

组件

每个存储对象都作为RAID树部署在vSAN中，RAID树的每个叶子都是一个组件。

例如，一个带有两个条带的存储策略在两个磁盘上各创建了一个VMDK条带。VMDK是对象，条带是该对象的组成部分。组件的最大大小为255GB。

vSAN使用分布式RAID体系结构在群集上分发数据。组件使用以下技术进行分发：条带化（RAID 0）、镜像（RAID 1）、镜像加上条带化（通常称为RAID 10）、擦除编码（RAID5/6）。

创建的组件副本和副本的数量基于对象策略定义。

应用于虚拟机的存储策略会影响vSAN存储该虚拟机所需的存储对象的数量。

虚拟机存储策略

策略能保证整个虚拟机的可用性。

存储策略基于存储功能，在部署时为虚拟机定义。可以在以后应用，随时都可以更改。如果正在使用则无法删除。

镜像

镜像创建对象的多个副本，以提高可用。每个对象创建的副本数基于配置的虚拟机存储策略。vSAN支持二路、三路和四路镜像。

条带化

条带化可将给定对象的数据拆分为多个条带，也称为分段。通过条带化，可以由多个vSAN磁盘组同时支持一个数据请求，从而提高性能。可以同时访问不同的数据条带。

镜像和条带化

可结合使用镜像和条带化以提供可用性和性能方面的优势。

vSAN集群的配置

vSAN群集要求

vSAN可以在群集创建期间或群集创建之后启用，前提是满足以下要求：

至少有三台ESXi主机（节点）具有所需的缓存和容量磁盘。支持两节点配置，但需要见证主机。

所有主机都必须使用vSAN的VMware兼容性指南来验证硬件。

所有主机都必须有一个连接到同一物理网络启用了vSAN流量的VMkernel端口。

配置VMkernel的vSAN网络

创建VMkernel端口是为了向vSphere主机和托管虚拟机提供2层和3层服务，类似于网卡上的物理端口。

vSAN使用连接到虚拟网络的VMkernel端口在vSAN节点之间传递通信。

配置Virtual SAN VMkernel端口

每个加入Virtual SAN集群的主机都必须有支持Virtual SAN流量服务的VMkernel端口。

创建Virtual SAN集群

1、验证是否满足适用于Virtual SAN的VMkernel兼容性指南中规定的先决条件。

2、启动“New Cluster”向导。

3、为集群命名。

4、选中Virtual SAN对应的“Turn On”复选框。

5、选择磁盘申领模式。

6、添加主机。

在现有集群中启用Virtual SAN

要在现有主机集群中启动Virtual SAN，除上述条件之外，还必须保证vSphere HA已禁用。

vSAN和vSphere HA

在vSAN集群上使用vSphere HA集群要求包括集群中的ESXi主机必须是5.5版本U1或更高版本。

必须按特定顺序配置vSAN和vSphere HA。在启用vSphere HA之前，必须启用vSAN；在禁用vSAN之前，必须禁用vSphere HA。

vSphere HA与Virtual SAN的网络连接差异

在Virtual SAN集群中启用vSphere HA后，vSphere HA代理间流量会流经Virtual SAN网络而非管理网络。如果Virtual SAN被禁用，vSphere HA流量将迁移回管理网络。

创建磁盘组

磁盘被分配给磁盘组，用于缓存目的或容量。一个单独的驱动器只能在一个磁盘组使用。

vSAN核心策略解析

vSAN存储策略

可以创建多个虚拟机存储策略以供单个vSAN群集使用。vSAN有一个默认的虚拟机存储策略，可以创建可利用vSAN功能的自定义存储策略。除非选择了不同的存储策略，否则将使用默认的vSAN存储策略。使用vSphere Web Client查看、创建和修改策略。

定义存储策略：规则集

常规规则集是特定于数据存储的。它们包括描述虚拟机存储要求的放置规则。规则集可以基于标记或存储功能，也可以包括可选的存储策略组件。

vSAN的虚拟机存储策略功能

可以从一个或多个vSAN规则创建存储策略。

容忍的故障数

此值定义存储对象可以容忍的主机、驱动器或网络故障的数量。

默认情况下，PFTT使用RAID 1来确保数据可用性。允许n个容忍的失败，则需要创建n+1个对象的副本，或2n+1主机提供存储。

默认值为1，可能的值从0到3，这取决于主机的数量。

RAID 1镜像与RAID 5/6擦除编码

擦除编码可以大大节省镜像的容量，但擦除编码会在IOPS和网络带宽方面带来额外的开销。

对象空间预留

此值是在调配时保留的VMDK对象的逻辑大小的百分比，默认值为0%，可能的值从0%到100%。

在启用重复数据消除和压缩时，对象空间预留必须位于0或100%。在启用重复数据消除和压缩后，0%和100%是唯一兼容的选项。

在调配过程中应用虚拟机存储策略

当vSphere管理员选择一个目标数据存储时，可以从可用虚拟机存储策略下拉菜单中选择存储策略。

vSAN的常见使用场景

带有Virtual SAN的vSphere支持多种使用情形，包括关键业务应用、虚拟桌面基础架构、测试和开发、第2层/第3层应用、备份和灾难恢复、管理集群、DMZ/隔离区、远程办公室/分支机构、同城双活、应用集群。

今天的分享就到这里，谢谢大家！