VTSP vstorage(3)

2019-03-15 19:01

SAN 电缆通常是连接所有光纤组件的特殊光纤线缆。SAN 电缆类型、光缆信号和交换机许可方式决定 SAN 组件之间的最大距离,并影响 SAN 的整体带宽等级。

光纤组件使用 FC 通信协议进行通信。FC 是供大多数 SAN 使用的存储接口协议。FC 是作为一种协议而开发的,可用于在串行 I/O 总线电缆的两个端口之间高速传输数据。它支持点对点拓扑、仲裁环路拓扑和交换式光纤拓扑。

SAN 的存储组件是指存储阵列。存储阵列包括存储处理器 (SP),它们是存储阵列的前端。SP 与磁盘阵列(包括存储阵列中的所有磁盘)进行通信,并提供独立磁盘冗余阵列 (RAID) 和卷功能。

SP 可直接或通过交换机将前端主机连接到服务器的存储设备。SP 可通过交换机或总线体系结构提供对驱动器的内部访问。在高端存储系统中,通常以环路的方式连接驱动器。SP 所用的后端环路技术具有很多优势,如高速访问驱动器、向环路添加更多驱动器,以及在驱动器具有双端口并连接到两个环路时从多个环路冗余访问单个驱动器。 数据存储在磁盘阵列和/或磁带设备中。

磁盘阵列属于多磁盘设备组,是典型的 SAN 磁盘存储设备。不同磁盘阵列的设计、容量、性能和其他功能特性可能存在明显差异。此外,服务器和磁盘阵列之间的距离也可以大于直接连接 SCSI 环境所允许的距离。磁盘阵列由 OEM 供应商的专有操作系统管理,此类系统具有管理阵列的内置智能。

请注意,交换式光纤拓扑是当前多数 SAN 的基础。iSCSI 也属于 SAN。

iSCSI 允许基于 IP 网络传输块级数据。iSCSI 基于 SCSI 协议构建,这通过在 IP 数据报中封装 SCSI 命令实现。它允许这些封装数据块基于传统以太网或 Internet,通过 TCP/IP 数据包传输到无限远的距离。

iSCSI 采用“客户端-服务器”体系结构。使用 iSCSI 连接,ESXi 主机系统和启动器可按照与本地硬盘通信的方式与远程存储设备和目标进行通信。

启动器通常是托管应用的主机,该应用会定期向相关存储设备请求数据。启动器也称作主机。驻留在主机上的 iSCSI 设备驱动程序亦可称为启动器。

启动器通过发送收发数据的应用程序请求来开始执行 iSCSI 数据传输事务。此类应用程序请求将立即转换为 SCSI 命令,然后封装至 iSCSI 中,在该 iSCSI 内,系统将添加数据包和标头,以便通过 Internet 或传统以太网的 TCP/IP 协议进行传输。

SCSI 启动器有两种类型。它们都将数据存储在远程 iSCSI 存储设备上。第一种是硬件启动器,可通过基于硬件的 iSCSI HBA 访问数据;第二种是软件启动器,需使用 VMkernel 中基于软件的 iSCSI 代码程序访问数据。此类 SCSI 启动器要求使用标准网络适配器进行网络连接。

目标是驻留在网络中的存储设备。目标用于接收网络中的各种启动器或主机发出的 iSCSI 命令。在目标设备中,这些命令将分解为原始 SCSI 格式,从而使块数据可以在启动器和存储设备之间传输。目标通过将 SCSI 命令发送回主机对主机数据请求作出响应。这些命令将通过 iSCSI 再次封装,以便通过以太网或 Internet 进行传输。目标可以是任何类型的存储设备,例如大型 IP SAN 内包含的存储阵列。

NAS 设备与现有网络相连,是一款独立的存储解决方案,可为虚拟网络客户端实现数据备份或额外的存储功能。NAS 和 SAN 之间的主要差异在于它们采用的是不同的通信处理方式。NAS 使用网络共享,通过网络进行通信;而 SAN 主要使用 FC 通信通道。 NAS 设备以文件的形式将数据从存储设备传输到主机。它采用的是单独管理的文件系统。它们还能管理用户身份验证。

您已经了解网络存储方面的知识。现在要了解网络存储相对于本地存储的优势。

SAN 存储可使多台主机访问同一存储空间。该功能意味着所有虚拟机模板和 ISO 映像都位于共享存储中,它有助于执行 vMotion 操作,因为虚拟机数据均位于共享存储内。这样可使虚拟机集群跨越不同的 ESXi 主机。SAN 存储有助于执行计算机备份,并在主机出现故障后快速运行这些计算机。该存储还能最大限度减少或避免停机,以确保不丢失重要数据。SAN 存储允许在不同的 ESXi 主机之间移动虚拟机,以便进行日常维护或解决其他问题 此外,该存储还能提供数据复制技术,用于从主站点到辅助站点的灾难恢复。通过在数据存储之间移动虚拟磁盘并使用 Storage DRS 技术,SAN 存储可改善数据存储的负载平衡和性能。SAN 存储还通过快照技术装载虚拟磁盘,从而提供备份解决方案。最后,SAN 存储还为支持 VMware 集群功能的虚拟机提供强大的冗余特性,如 DRS、vSphere HA 和 VMware Fault Tolerance (FT)。 本地存储可提供极快的数据访问速

度,具体取决于所用的 SCSI 控制器类型。显然,本地存储比 SAN 基础架构更为经济实惠。本地存储最适用于仅有一两台主机的小型环境。尽管与本地连接存储相比,SAN 具有明显优势,但有时侯这些优势在成本面前会显得得不偿失。

那么,到底哪种存储解决方案才是您的首选: 是本地 SCSI 磁盘还是远程共享 LUN? 共享存储比本地存储更昂贵,但支持更多的 vSphere 功能。但对于只有少量 ESXi 主机的小型环境,本地存储也许更加实际。 共享 VMFS 分区提供了很多本地存储不具备的优势。对于任何环境而言,只需使用 vMotion 就能带来很大的优势,例如它能够快速地集中存储虚拟机模板,能够在主机发生故障时将虚拟机恢复到其他主机,还能够向 ESXi 主机分配大量存储(TB 级)等。总之,共享实施可提供真正可扩展、可恢复的 ESXi 解决方案。

如果使用 SAN 共享存储,您不必中断虚拟机或用户操作即可执行 ESXi 维护。选择本地存储或共享存储之后,您的下一个重要决定是选择隔离或整合存储。

隔离存储表示限制单个 LUN 只能访问单个虚拟机。在物理环境中,这一现象非常普遍。使用 RDM 时,这种隔离是必然的,这是因为每个 RDM 卷都只映射到一个虚拟机。这种方法的不足之处在于,如果扩展虚拟环境,很快就会达到 256 个 LUN 的上限。因此,每次要增大虚拟机的存储容量时,您还需要提供额外的磁盘或 LUN。这样会导致管理开销大幅增加。在某些环境中,可能需要提前几天向存储管理团队发送通知,他们才能提供新的磁盘或 LUN。

还应注意的是,每次需要增大虚拟机容量时,提交的最小容量应该是 LUN 的分配大小。尽管很多阵列不限制 LUN 的大小,但存储管理团队应避免划分过多的小型 LUN,因为这种配置会增加阵列的管理难度。 大多数存储管理团队都倾向于分配相对较大的 LUN。他们喜欢让系统管理团队或应用团队在应用体系的较高层次上将这些 LUN 再进一步划分为更小的区块。VMFS 完全适合这种分配方案,这也是 VMFS 在虚拟化存储管理层中表现如此优异的原因之一。

当使用整合存储时,可通过创建存储资源池,并将其与多个 ESXi 主机中运行的多台虚拟机共享,来提高管理工作效率和资源利用率。在多个虚拟机之间划分共享资源,可使虚拟环境的存储资源更具灵活性、更易于调配和管理。通过整合所有存储,您可以使用 vMotion 和 DRS。这是因为当虚拟磁盘位于共享存储并可由多个 ESXi 主机访问时,虚拟机可在出现故障/需要维护/执行负载平衡时在不同 ESXi 主机之间轻松转移。 与严格的隔离存储相比,整合存储通常能提供更高的存储资源利用率。但随之而来的代价是资源争用,在某些环境下,会导致虚拟机的 I/O 性能降低。 请注意,从长期而言,在原始设计方案中纳入整合存储,可以为您节约硬件预算资金。因此,请考虑尽早投资适合您的环境的整合存储计划。

实施存储时,应当选择哪个方案: 隔离存储还是整合存储? 您将在下一张幻灯片中了解这个问题。

在决定选择隔离存储或整合存储之前,请考虑以下问题: - 多少个虚拟机可以共享一个 VMFS 卷? - 这些虚拟机的吞吐量有多大? - 虚拟机是否运行关键任务应用? - 虚拟机的结构是否已扩展?

上述问题的答案可帮助您决定是需要隔离存储还是整合存储。通常情况下,最好将产生大量 I/O 的工作负载与共享存储池隔离。这样有助于优化这些具有高事务吞吐量的应用的性能,对于这种方法的最好描述就是“具有一定隔离程度的整合”。

由于工作负载的差异,在为每个 LUN 分配虚拟机数量时,没有确切的规则来确定性能和可扩展性的限制。这些限制还取决于同时访问指定 VMFS 卷的 ESXi 主机的数量。对用户而言,如果受“每个虚拟机 1 个 LUN”概念的影响过深,关键是要意识到 256 个 LUN 的上限,并要明白这一数值会限制整合率。


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