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在Virtual SAN(VSAN)與Virtual Volumes(VVol)兩項產品先後問世後,vSphere平臺的儲存管理已經和以前完全不同了。

儲存I/O,是伺服器虛擬化應用至關重要的環節,但以往vSphere平臺的儲存管理與VM管理,是彼此脫鉤的,VM與儲存設備間缺乏有效的連結機制,只能單純地配置VM存放位置而已——儲存設備先將儲存空間(LUN)掛載給ESX主機,構成ESX主機的datastore。然後管理者建立VM時,選擇使用ESX主機上的某個datastore作為存放空間,除此之外,便無他事可作。

對於負載幾乎不會變動、個別VM負載差異不大的單純應用環境來說,這樣的管理方式大致也算可用,但是對於較複雜的應用環境來說,這樣的VM儲存管理是不適用的,即使在同一臺ESX主機上,個別VM的I/O需求可能各不相同,無視個別VM的I/O需求,隨意地選擇datastore存放,顯然是不合理的。

為VM量身打造儲存區的需求

理想的VM儲存架構,是配合個別VM的I/O服務等級需求,分別配置到合適的datastore上。

執行關鍵業務應用的VM,應該放在具備更高可用性、擁有Dual-Parity保護能力的datastore上;執行高交易量應用的VM,則應該放在擁有高IOPS效能的datastore上;只是測試或用途是複本的VM,就不需要搶占一線儲存設備的datastore空間,只需放在廉價儲存裝置構成的datastore上即可。

也就是說,應該視VM的個別服務等級需求,放到具備不同可用性、I/O效能、傳輸率特性的datastore上,才不會因為配置失當,導致資源浪費,或是形成VM運作的瓶頸。

然而在過去的vSphere平臺上,卻難以實現這種理想的VM儲存架構。

傳統VM儲存管理的難題

由於VM與儲存設備之間缺乏有效的連結管理機制,過去的vSphere平臺很難實現精細到VM層級的儲存管理,只能採取費時費力的變通方式。

例如事先備妥多個具備不同效能等級的儲存裝置,把這些儲存裝置分別掛載到ESX主機上,各自構成具備不同效能特性的多個datastore,然後搭配vSphere的VM Storage Profile功能,為這些datastore依等級分別標上不同的標籤,如金、銀、銅等,接下來在新建或遷移VM時,便可選擇該VM欲套用的datastore等級,系統會自動顯示符合這個等級的datastore,讓管理者套用。

這種搭配VM Storage Profile功能的變通做法,雖然也能達到讓VM的datastore設定盡可能最佳化的目的,卻也顯得繁瑣費力,牽涉到ESX主機與儲存裝置等多個管理端點,以及大量的儲存掛載與設定作業,並不是實現VM儲存最佳化的理想方式。

政策驅動式的分級儲存管理

VM Storage Profile是vSphere 5.0時加入的功能,vSphere 5.5時更名為VM Storage Policies,能夠提供初步的政策驅動式(Policy-based)VM儲存管理功能,幫助管理者將VM放置到合適的datastore上,雖然功能還遠遠稱不上完善——VM Storage Policies缺乏與底層儲存裝置的深度連結與感知,,實質上只是為個別datastore標上一個「這是屬於XXX型式儲存區」的標籤,便於VM套用時辨識而已,頂多只是搭配同樣是跟著vSphere 5.0推出的VASA(vStorage API for Storage Awareness)1.0來識別個別廠商的儲存裝置。

不過這種政策驅動式VM儲存管理,方向大體上是正確的,只要能進一步強化VM Storage Policies與datastore底層儲存裝置的連結,便能獲得設定更精細、彈性且更自動化的政策式儲存管理功能。

現在透過VSAN與VVol這兩套產品,vSphere平臺已經實現了VM管理與datastore管理之間的緊密聯繫,可透過VM Storage Policies的政策驅動功能,靈活地為VM提供量身訂做的儲存服務。

VSAN與VVol實現VM儲存管理最佳化

與一般儲存設備所構成的datastore不同,VSAN與VVol所提供的datastore儲存區,能夠與VM Storage Policies功能緊密聯繫,VSAN與VVol的底層儲存裝置,可與vSphere核心彼此連結與感知,因此管理者可直接利用VM Storage Policies,對VSAN與VVols底層的儲存裝置設定管理參數與指令,構成datastore的服務等級規則。

VSAN的對象是ESX叢集各主機內接磁碟機組成的儲存叢集,VSAN直接嵌在vSphere的Hypervisor核心內,又是VMware自身研發,所以能透過VM Storage Policies功能,設定精細的datastore可用性與效能等級規則。

VVol的對象,則是支援VVol的第三方廠商外接儲存設備,可透過VASA 2.0 API讓vCenter評估儲存設備的效能特性,視第三方廠商支援VVol程度的不同,允許設定的服務等級型式也有異,一些支援比較精細的儲存設備,可以讓使用者以最大或最小IOPS數值、負載優先順序等參數,來設定服務等級。

管理者在VSAN與VVol的datastore上,設定了多個分別用於不同服務等級的儲存政策後,接下來在新建或遷移VM時,便能視個別VM的服務等級需求,從VM Storage Policies選項列出的服務等級政策中,挑選合適的套用,然後系統就能依照管理者選定的服務等級政策,把VM部署到合適的VSAN datastore上,或是在符合服務等級要求的datastore上建立存放VM的VVol。

利用VSAN與VVol這兩種與vSphere緊密連結與相互感知的儲存裝置,結合vSphere的VM Storage Policies政策設定功能,便能透過VMware的基於政策的儲存管理(Storage Policy Based Management,SPBM),實現可對應到個別VM層級、vSphere前所未有的VM儲存管理最佳化。

 

政策驅動式VM分級儲存管理 vs. 傳統VM儲存管理

傳統的VM儲存管理,只是單純的配置VM存放位置工作,沒有更進一步的管理機制。

利用VSAN與VVol兩項儲存產品技術,結合vSphere的VM Storage Policies政策設定功能,將能為VM實現政策驅動式的分級儲存管理,可提供精細的政策設定選項,讓管理者依照具體的I/O效能、可用性,以及VM的應用取向,設定精細的datastore分級,並幫助管理者將VM配置到合適的datastore儲存區上運行,讓VM的儲存設定達到最佳化。

傳統的VM儲存管理

傳統的VM儲存管理,只包含(1)將儲存設備的磁碟區建立為datastore,以及(2)為建立VM時選擇使用datastore兩個環節,沒有更進一步的管理機制。

1-1. 建立datastore儲存區

1-2. 將ESX主機上的LUN或NFS型式的磁碟空間,建立為datastore

2. 為VM選擇datastore

建立VM時,選擇要使用哪一個datastore。

註:沒有其他進一步管理機制

 

政策驅動式VM儲存管理

VM Storage Policies政策設定功能,結合VSAN與VVols兩項儲存產品技術,可以在內接或外接儲存設備上,實現精細的分級式VM儲存管理,幫助將VM配置到合適的datastore。

1.建立VSAN與VVol的datastore

和傳統的VM儲存管理一樣,首先也是完成datastore設定,例如,先在ESX主機叢集上啟用VSAN,將叢集中各ESX主機的磁碟區建立為VSAN的datastore。

2.啟用VM Storage Policies

3.為datastore建立儲存政策

VSAN與VVol的datastore,可以和VM Storage Policies政策設定功能緊密配合,直接在VM Storage Policies中設定datastore參數來構成不同的分級。以VSAN來說,便能透過設定失效容許數量、每個物件的stripe磁碟數量與Flash讀取快取比例,來決定datastore的可用性與效能分級。可同時設定多個分級政策,以便視VM不同情況套用。

4.為VM套用儲存政策

完成前面設定後,當新建VM時,便可以在VM Storage Policies選項,從眾多預先設定的儲存分級政策中,選擇合適的套用。點選政策型式後,系統會自動把符合這個政策的datastore列出,讓管理者挑選。

 

【相關報導請參考「VMware虛擬儲存大轉型」】


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