1 vSAN降低了企业虚拟化的门槛

VMware vSAN降低了企业虚拟化的门槛,减少了爱好者的负担。在vSAN出现之前,要组建“企业级”的虚拟化环境,实现HA、FT、VMotion等功能,价格高昂的企业级存储是必然的选择。虚拟化爱好者、初学者,要搭建实验环境,很少使用专业的存储,而代之以Windows Server、Openfile等iSCSI存储模拟共享存储。

VMware vSAN是革命性的产品,开创了一个全新的时代。vSAN使用X86服务器的本地硬盘组成分布式存储,。vSAN磁盘组中通过高IO、低延迟的固态提供读写缓存、以多块小容量的HDD组成较大容量的存储磁盘,实现了速度、容量的双提升。

VMware vSAN组件集成于ESXi内核,不需要第三方软件,兼容性好、占用资源低。vSAN磁盘不需要通过服务器RAID卡,vSAN直接处理磁盘组中的每块磁盘、对每块磁盘直接读写。在组建vSAN群集前,每个节点主机的磁盘建议配置为JBOD模式或“直通”模式,如果节点主机不支持这两种模式,则每块磁盘要配置为RAID-0并关闭RAID缓存。
VMware vSAN最初版本的设计是用在一个一个的数据中心,vSAN组成的分布式存储,以vSAN群集的方式进行组织与管理。我们知道,一个vCenter Server可以管理多个数据中心,每个数据中心可以有多个群集,而每个群集包括多台ESXi主机。在vSAN中,每个群集组成一个vSAN群集,每个vSAN群集中所有主机的本地硬盘以“磁盘组”的方式组成一个分布式存储。如果有两个vSAN群集,则会有两个vSAN存储,如图1-1所示。


图1-1 某数据中心有2个vSAN群集

简单来说,在最初的设计中,每个vSAN群集中的所有主机都集中放置在一个空间有限的位置,例如放在一个机房或放在一个机柜中,这也是当前以及大多数vSphere数据中心的应用,并且是主流应用。但是随着vSAN后续版本引入了“故障域”及“延伸群集”的功能,vSAN又被赋予了更多的功能:
(1)故障域避免同一机房“机架级”故障。
(2)最小2节点延伸群集组成“双机热备”系统。
(3)跨园区、不同地区组成“双活数据中心”。
本文将介绍这些内容。

2 标准vSAN群集(主流应用)

标准的vSAN群集最小由3台主机组成,最多64台主机。在标准vSAN群集中,根据虚拟机的存储策略不同,任何一个虚拟机保存在至少3台主机、最多7台主机中。例如,在一个由10台主机组成的vSAN环境中,使用默认的虚拟机存储策略,其中任意一台主机出现故障,或者其中任意一台主机的一块或多块磁盘的故障,都不会对现有业务造成影响。如图1-2所示,某单位使用10台服务器组成一个vSAN群集,使用默认的虚拟机存储策略,物理主机称为M1、M2、M3、……、M10,每台主机上分散运行不同的业务虚拟机。假设M1主机出现故障时,原来运行在M1主机上的虚拟机会在其他主机重新注册、重新启动。因为M1出现故障,所以M1的磁盘组不能访问,这些磁盘组保存着其他虚拟机的一部分数据。如果在1个小时内M1能恢复,原来分散到其他主机的虚拟机会陆续迁移回到M1主机运行;如果超过1小时时间,原因保存在M1主机上的数据会在其他主机“重建”,重建的数据来源于其他主机(相当于RAID磁盘陈列中,移除了损坏磁盘,添加了新的磁盘,新的磁盘会使用原有的磁盘数据进行同步)。


图1-2 10台主机组成的vSAN环境

3 故障域解决机架级故障

大多数的中小企业虚拟化环境,一般是由4~8台主机组成。当超过10台主机时,这些主机会放在不同的机架中,这时就需要考虑一个问题,如何避免“机架”级故障,如图1-3所示。12台主机组成vSAN环境(当然也可以由更多主机组成,在此只是举例)。如果其中一个机架断电或网络与其他机架断开,这个机架中主机上运行的虚拟机,有可能在其他主机没有数据副本,这样虚拟机将不能在其他机架的主机中重新启动。


图1-3 更多主机组成vSAN环境

vSAN引入“故障域”可以解决“机架级”故障。在一个vSAN群集中,定义至少3个故障域(一般定义4个故障域),每个故障域包含一个机柜中的所有ESXi主机。同一个虚拟机(使用默认虚拟机存储策略)的两个副本、一份见证文件会保存在不同的故障域。

(1)必须至少定义三个故障域,每个故障域可能包含一个或多个主机。故障域定义必须确认可能代表潜在故障域的物理硬件构造,如单个计算机柜。
(2)如果可能,请使用至少四个故障域。使用三个故障域时,不允许使用特定撤出模式,vSAN 也无法在故障发生后重新保护数据。在这种情况下,您需要一个使用三域配置时无法提供的备用容量故障域用于重新构建。
(3)如果启用故障域,vSAN 将根据故障域而不是单个主机应用活动虚拟机存储策略。

4 使用延伸群集组成双活数据中心或双机热备系统

“故障域”可以解决同一机房不同机架中服务器的问题(即解决“机架级”故障)。如果你有更高的需求,例如需要跨园区、不同的楼,或者同一个城市而距离受限制的园区,可以使用vSAN延伸群集,通过延伸群集跨两个地址位置(或站点)扩展数据存储。如图1-4所示。


图1-4 延伸群集示意

延伸群集由两个数据站点、一个见证站点组成。两个数据站点均匀分布着数量相同的 ESXi 主机,每个数据站点最少1台主机,最多15台主机;见证站点只有一台主机(或运行在主机中的一台见证虚拟机)。数据站点是指部署了虚拟机的站点。

在延伸群集架构中,所有站点都配置为 vSAN容错域。一个站点可以认为是一个容错域。最多支持三个站点(两个数据站点、一个见证站点)。

在 vSAN延伸群集中,任何配置都只有一台见证主机。对于需要管理多个延伸群集的部署,每个群集必须具有自己唯一的见证主机。见证主机不在vSAN群集中。

对于在 vSAN 延伸群集中部署的虚拟机,它在站点 A 上有一个数据副本,在站点 B 上有第二个数据副本,而见证组件则放置在站点 C 中的见证主机上。

如果整个站点发生故障,环境中仍会有一个完整的虚拟机数据副本以及超过 50% 的组件可供使用。这使得虚拟机仍可在 vSAN 数据存储上使用。如果虚拟机需要在另一个数据站点中重新启动,vSphere HA 将处理这项任务。
vSAN延伸群集配置的命名规则是 X+Y+Z,其中 X 表示数据 站点 A 中 ESXi 主机的数量,Y 表示数据站点 B 中 ESXi 主机的数量,Z 表示站点 C 中见证主机的数量。

使用vSAN延伸群集,主要有两种应用:

(1)双机热备系统。vSAN 延伸群集中的最小主机数量为 3。在此配置中,站点 1 包含一个 ESXi 主机,站点 2 包含一个 ESXi 主机,第三个站点(即见证站点)包含一个见证主机。此配置的 vSAN 命名规则为 1+1+1。在这种情况下,使用2台高配置的ESXi主机(用做数据,提供业务虚拟机)、1台低配置的主机(用做见证)组成双机热备系统。任何一台主机故障都不会让业务中断。

例如:2台高配置主机,每台主机配置1个CPU、128 GB内存、1块120GB SSD安装系统、1块400GB PCI-E固态硬盘用作缓存磁盘、5块1.2TB的磁盘用做容量磁盘、2端口万兆网卡、4端口千兆网卡。见证主机配置1个CPU、32GB内存、1块240GB的固态硬盘安装系统并提供见证虚拟机。此3台主机组成的双机热备系统,可以同时提供10~20台虚拟机(每台虚拟机配置8GB内存、2~4个vCPU)。

(2)双活数据中心。使用vSAN延伸群集可以组成“双活”数据中心(可以参看图1-4)。双活数据中心,即可以在园区内组建,也可以跨不同城市组建。例如在一个大型的企业园区,在不同的厂区、楼层,依次设置数据站点和见证站点。使用vSAN延伸群集组成“双活数据中心”时,每个数据站点推荐至少4台主机。

vSAN 延伸群集中的最大主机数量为 31。此时,站点 1 包含 15 个 ESXi 主机,站点 2 包含 15 个 ESXi 主机,第三个站点包含一个见证主机,因此,主机数量总共为 31 个。此配置的 vSAN 命名规则为 15+15+1。

5 vSAN的许可方式

vSAN的许可分成标准、高级、企业三个级别。如表1-1所列,在高级版里支持全闪存、去重和删除以及纠删码(Erasure Coding),在企业版本里支持双活和QoS(IOPS限制)。

表1-1 vSAN版本概览

比较 vSAN 的各个版本,找到最适合您的 VMware 超融合基础架构环境的选项。

Standard 版:最适合混合环境,使客户可以使用每台虚拟机的存储策略简化和自动执行存储管理工作。
Advanced 版:Standard 版加上全闪存空间效率功能(重复数据消除、压缩和纠删码)可为投资全闪存的客户提供最经济高效的性能。

Enterprise 版:Advanced 版加上软件定义的、静态数据加密和延伸集群可为客户提供更多的硬件选择和更大的成本节约。

Remote Office Branch Office 版:vSAN for ROBO 最适合整合率较低的远程位置。它提供 vSAN Standard 版、Advanced 版或 Enterprise 版,以 25 台虚拟机为一组进行销售,并且可跨不同的远程站点分发。每个站点最多包含 25 台虚拟机。

Desktop 版:vSAN for Desktop 为 VDI 用户提供许可选项。它按 VDI 环境中的并发用户 (CCU) 数定价,以 10 个和 100 个许可证为一组进行销售。vSAN for Desktop 也包含在 Horizon Advanced 和 Enterprise 版捆绑包中,这些捆绑包具有 vSAN Advanced 许可证。

HCI Kit 版:VMware HCI Kit 可为 vSAN 和 vSphere 提供一个 SKU(产品部件号),并为客户提供最经济高效、最简单的方式来采用基于 vSAN 的超融合基础架构。