VMWare vSAN系统架构和部署规划.docx
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VMWarevSAN系统架构和部署规划
VMWarevSAN系统架构和部署规划
VMwarevSphere7.0
VMwarevSAN7.0
关于《vSAN规划和部署》6
1vSAN简介7
vSAN概念7
vSAN的特性8
vSAN术语和定义9
vSAN和传统存储12构建vSAN群集12vSAN部署选项13
与其他VMware软件集成15vSAN的限制16
2启用vSAN的要求17vSAN的硬件要求17vSAN的群集要求19vSAN的软件要求19
vSAN的网络要求19
许可证要求20
3设计和优化vSAN群集21
vSAN存储组件设计和大小调整21
规划vSAN中的容量22
vSAN中的闪存缓存设备设计注意事项24
vSAN中的闪存容量设备设计注意事项25
vSAN中磁盘的设计注意事项26
vSAN中存储控制器的设计注意事项27
设计和优化vSAN主机27vSAN群集的设计注意事项28设计vSAN网络29
为vSAN网络连接创建静态路由31vSAN网络连接的最佳做法31
设计和优化vSAN故障域32
使用引导设备和vSAN33
vSAN群集中的持久日志记录33
4为vSAN准备新的或现有的群集35
选择或验证存储设备的兼容性35
准备存储36
准备存储设备36
使用ESXCLI将闪存设备标记为容量设备37
使用ESXCLI取消标记用作容量设备的闪存设备38
使用RVC将闪存设备标记为容量设备39
为vSAN提供内存40
为vSAN准备主机40
vSAN与vCenterServer的兼容性40
准备存储控制器40
配置vSAN网络41
有关vSAN许可证的注意事项42
5创建vSAN群集43
vSAN群集的特性43
创建vSAN群集之前44
使用快速入门功能配置并扩展vSAN群集45
使用快速入门功能配置vSAN群集46
手动启用vSAN48
为vSAN设置VMkernel网络48
创建vSAN群集49
使用vSphereClient配置vSAN群集49
编辑vSAN设置51
在现有群集上启用vSAN51配置vSAN集群的许可证设置52查看vSAN数据存储53
使用vSAN和vSphereHA54
使用vCenterServer部署vSAN55
禁用vSAN56
关闭并重新启动vSAN群集56
6使用延伸群集将数据存储扩展到两个站点58
延伸群集简介58
延伸群集设计注意事项60
使用延伸群集的最佳做法61
延伸群集的网络设计62
使用快速入门功能配置延伸群集63
手动配置vSAN延伸群集64
更改首选故障域65
更改见证主机66
部署vSAN见证(Witness)设备66
在见证设备上设置vSAN网络67
配置管理网络67
为见证流量配置网络接口68
将延伸群集转换为标准vSAN群集70
关于《vSAN规划和部署》
《vSAN规划和部署》介绍了如何在vSphere环境中设计和部署vSAN群集。
信息包括系统要求、大小调整准则和建议的最佳做法。
目标读者
本手册适用于需要在VMwarevSphere环境中设计和部署vSAN群集的用户。
本手册的目标读者为熟悉虚拟机技术和数据中心操作且具有丰富经验的系统管理员。
本手册假设您熟悉VMwarevSphere,包括VMwareESXi、vCenterServer和vSphereClient。
有关vSAN功能以及如何配置vSAN群集的详细信息,请参见《管理VMwarevSAN》。
有关监控vSAN群集和修复问题的详细信息,请参见《vSAN监控和故障排除指南》。
vSAN简介1
VMwarevSAN是作为ESXi管理程序的一部分本机运行的分布式软件层。
vSAN可汇总主机群集的本地或直接连接容量设备,并创建在vSAN群集的所有主机之间共享的单个存储池。
虽然vSAN支持HA、vMotion和DRS等需要共享存储的VMware功能,但它无需外部共享存储,并且简化了存储配置和虚拟机置备活动。
本章讨论了以下主题:
⏹vSAN概念
⏹vSAN术语和定义
⏹vSAN和传统存储
⏹构建vSAN群集
⏹vSAN部署选项
⏹与其他VMware软件集成
⏹vSAN的限制
vSAN概念
VMwarevSAN使用软件定义的方法为虚拟机创建共享存储。
可以虚拟化ESXi主机的本地物理存储资源,并将这些资源转化为存储池,然后可根据虚拟机和应用程序的服务质量要求划分这些存储池并分配给这些虚拟机和应用程序。
vSAN直接在ESXi管理程序中实现。
可以配置vSAN以将其用作混合群集或全闪存群集。
在混合群集中,闪存设备用于缓存层,磁盘用于存储容量层。
在全闪存群集中,闪存设备同时用作缓存和容量设备。
您可以在现有主机群集上激活vSAN,也可以在创建新群集时激活。
vSAN会将所有本地容量设备聚合到vSAN群集中所有主机共享的单个数据存储中。
可通过向群集添加容量设备或具有容量设备的主机来扩展数据存储。
当群集中的所有ESXi主机在所有群集成员之间共享类似或相同的配置,包括类似或相同的存储配置,vSAN运行状态最佳。
一致的配置可使跨群集中的所有设备和主机的虚拟机存储组件实现平衡。
不具有任何本地设备的主机可以加入vSAN数据存储并在其中运行其虚拟机。
如果主机向vSAN数据存储提供其本地存储设备,则必须至少提供一个闪存缓存设备和一个容量设备。
容量设备也称为数据磁盘。
此类主机上的设备将构成一个或多个磁盘组。
每个磁盘组包含一个闪存缓存设备,以及一个或多个用于持久存储的容量设备。
每个主机都可配置为使用多个磁盘组。
有关设计和调整vSAN群集大小的最佳实践、容量注意事项和常规建议,请参见《VMwarevSAN设计和优化指南》。
vSAN的特性
本主题概述了适用于vSAN、其群集和数据存储的特性。
vSAN为您的环境提供了许多优势。
表1-1.vSAN功能
共享存储支持vSAN支持需要共享存储的VMware功能,如HA、vMotion和DRS。
例如,如果某个主机过载,DRS可将虚拟机迁移到群集中的其他主机上。
磁盘格式vSAN6.7.3支持磁盘虚拟文件格式10.0,该格式按vSAN群集提供高度可扩展的快照和克隆管理支持。
有关每个vSAN群集支持的虚拟机快照和克隆数量的信息,请参见最高配置文档。
全闪存和混合配置可以为全闪存或混合群集配置vSAN。
故障域vSAN支持配置故障域,当vSAN群集跨越数据中心的多个机架或刀片服务器机箱时,可以防止主机出现机架或机箱故障。
iSCSI目标服务vSANiSCSI目标服务支持驻留在vSAN群集外部的主机和物理工作负载访问vSAN数据存储。
延伸群集vSAN支持延伸群集,这类群集可以跨两个地理位置。
支持WindowsServer故障切换群集(WSFC)vSAN6.7Update3及更高版本支持WindowsServer故障切换群集
(WSFC)所需的虚拟磁盘级SCSI-3持久预留(SCSI3-PR),以便在节点之间对共享磁盘的访问进行仲裁。
支持SCSI-3PR可确保在配置WSFC时使磁盘资源在vSAN数据存储上的本机虚拟机之间共享。
当前支持以下配置:
⏹每个群集最多6个应用程序节点。
⏹每个节点最多64个共享虚拟磁盘。
注在MicrosoftWindowsServer2012或更高版本上运行的MicrosoftSQLServer2012或更高版本已通过vSAN认证。
vSANHealthServicevSANHealthService包含一些预配置的运行状况检查测试,可以执行监控和故障排除并诊断群集组件出现问题的原因,还可以识别任何潜在的风险。
vSAN性能服务vSAN性能服务包含用于监控IOPS、吞吐量、延迟和拥堵的统计图表。
可以监控vSAN群集、主机、磁盘组、磁盘和虚拟机的性能。
与vSphere存储功能集成vSAN与通常用于VMFS和NFS存储的vSphere数据管理功能相集成。
这些功能包括快照、链接克隆和vSphereReplication。
虚拟机存储策略vSAN与虚拟机存储策略结合使用,可支持以虚拟机为中心的存储管理方法。
如果部署期间没有为虚拟机分配存储策略,则会自动将vSAN默认存储策略分配给虚拟机。
表1-1.vSAN功能(续)
支持的功能快速置备
描述
在创建和部署虚拟机期间,vSAN可在vCenterServer®中快速置备存储。
去重和压缩
vSAN可执行块级去重和压缩以节省存储空间。
在vSAN全闪存群集上启用去重和压缩后,每个磁盘组上的冗余数据都会减少。
您可以在群集范围内启用去重和压缩,但需要以磁盘组为单位应用。
静态数据加密
vSAN可提供静态数据加密。
在对数据执行所有其他处理(例如,去重)后对数据加密。
从群集中移除设备时,静态数据加密可保护存储设备上的数据。
SDK支持
VMwarevSANSDKforJava是VMwarevSphereManagementSDK的扩展。
它包括有助于开发人员自动执行vSAN安装、配置、监控和故障排除工作的文档、库和代码示例。
vSAN术语和定义
vSAN引入了一些必须了解的特定术语和定义。
开始使用vSAN之前,请查看主要的vSAN术语和定义。
磁盘组
磁盘组是为vSAN群集提供性能和容量的主机和物理设备组上的物理存储容量单元。
在向vSAN群集提供其本地设备的每个ESXi主机上,设备按磁盘组形式进行组织。
每个磁盘组必须具有一个闪存缓存设备和一个或多个容量设备。
用于缓存的设备不能在磁盘组之间共享,也不能用于其他目的。
单个缓存设备必须专用于单个磁盘组。
在混合群集中,闪存设备用于缓存层,磁盘用于存储容量层。
在全闪存群集中,闪存设备用于缓存和容量。
有关创建和管理磁盘组的信息,请参见管理VMwarevSAN。
所用容量
所用容量指一个或多个虚拟机随时使用的物理容量。
所用容量由多种因素决定,包括VMDK、保护副本等内容所使用的容量。
计算缓存大小时,不考虑用于保护副本的容量。
基于对象的存储
vSAN以灵活的数据容器(称为对象)形式存储并管理数据。
对象是指其数据和元数据分布于群集中的逻辑卷。
例如,每个VMDK是一个对象,每个快照也是一个对象。
在vSAN数据存储上置备虚拟机时,vSAN为每个虚拟磁盘创建一组由多个组件组成的对象。
还创建了虚拟机主页命名空间,用作存储所有虚拟机元数据文件的容器对象。
基于已分配的虚拟机存储策略,vSAN单独置备和管理每个对象,同时还可能需要为每个对象创建一个RAID配置。
在vSAN为虚拟磁盘创建对象并确定如何在群集中分布对象时,将考虑以下因素:
⏹vSAN确认已根据指定的虚拟机存储策略设置应用虚拟磁盘要求。
⏹vSAN可验证置备时使用的群集资源是否正确。
例如,vSAN基于保护策略确定要创建的副本数量。
性能策略确定为每个副本分配的闪存读取缓存量和创建的带数,以及每个副本在群集中的放置位置。
⏹vSAN持续监控和报告虚拟磁盘的策略合规性状态。
如果发现任何不合规的策略状态,您必须进行故障排除并解决根本问题。
注必要时,可以编辑虚拟机存储策略设置。
更改存储策略设置不会影响虚拟机访问。
vSAN会主动限制用于重新配置的存储和网络资源,以最大限度地降低对象重新配置对正常工作负载的影响。
更改虚拟机存储策略设置时,vSAN可能启动对象重新创建过程,随后会重新同步。
请参见vSAN监控和故障排除。
⏹vSAN确认所需保护组件(例如镜像和见证)位于不同的主机或故障域上。
例如,为了在出现故障时重新构建组件,vSAN将查找符合放置规则的ESXi主机,根据此规则,虚拟机对象的保护组件必须放置在两个不同的主机上或分布在不同的故障域中。
vSAN数据存储
在群集上启用vSAN后,将创建一个vSAN数据存储。
其在可能存在的数据存储列表上将以其他数据存储类型显示,包括VirtualVolumes、VMFS和NFS。
单个vSAN数据存储可以为每个虚拟机或每个虚拟磁盘提供不同的服务级别。
在vCenterServer®中,vSAN数据存储的存储特性显示为一组功能。
为虚拟机定义存储策略时,可以引用这些功能。
以后部署虚拟机时,vSAN使用该策略并根据每个虚拟机的要求以最优方式放置虚拟机。
有关使用存储策略的一般信息,请参见《vSphere存储》文档。
vSAN数据存储具有一些需要考虑的特定特性。
⏹vSAN提供群集中所有主机(无论是否向群集提供存储)均可访问的单个vSAN数据存储。
每个主机均可挂载任何其他数据存储,包括VirtualVolumes、VMFS或NFS。
⏹可以使用StoragevMotion在vSAN数据存储、NFS数据存储和VMFS数据存储之间移动虚拟机。
⏹仅用于容量的磁盘和闪存设备可以提供数据存储容量。
用于闪存缓存的设备不计入数据存储的一部分。
对象和组件
每个对象由一组组件组成,由虚拟机存储策略中正在使用的功能决定。
例如,通过将允许的故障数主要级别设置为1,vSAN可确保副本和见证等保护组件放置在vSAN群集中的不同主机上,其中每个副本是一个对象组件。
此外,在相同策略中,如果每个对象的磁盘带数配置为2个或更多,vSAN还可以跨多个容量设备条带化对象,每个条带视为指定对象的一个组件。
必要时,vSAN也可以将大型对象分成多个组件。
vSAN数据存储包含以下对象类型:
虚拟机主页命名空间
所有虚拟机配置文件均存储在虚拟机主目录中,例如.vmx、日志文件、
vmdk以及快照增量描述文件。
VMDK
虚拟机磁盘或.vmdk文件,用于存储虚拟机硬盘驱动器的内容。
虚拟机交换对象
打开虚拟机电源时创建。
快照增量VMDK
生成虚拟机快照时创建。
内存对象
创建或挂起虚拟机时,选择快照内存选项时创建。
虚拟机合规性状态:
“合规”和“不合规”
虚拟机中一个或多个对象未满足分配的存储策略要求时,虚拟机被视为不合规。
例如,其中一个镜像副本无法访问时,状态可能会变得不合规。
如果虚拟机与存储策略中定义的要求相符,虚拟机的状态则为合规。
在虚拟磁盘页面的物理磁盘放置位置选项卡中,可确定虚拟机对象的合规性状态。
有关对vSAN群集进行故障排除的信息,请参见vSAN监控和故障排除。
组件状态:
“已降级”和“不存在”状态
vSAN确认以下组件的故障状态:
⏹已降级。
如果vSAN检测到永久组件故障并确定该故障组件无法恢复到原始工作状态,则该组件将处于“已降级”状态。
因此,vSAN将立即开始重新构建已降级组件。
组件位于发生故障的设备上时,可能会出现该状态。
⏹不存在。
vSAN检测到临时组件故障,其中组件及其所有数据可以恢复且vSAN能够恢复其原始状态,则该组件处于“不存在”状态。
重新启动主机或从vSAN主机上拔出设备时,可能会出现该状态。
等待60分钟后,vSAN将开始重新构建处于“不存在”状态的组件。
对象状态:
“正常”和“不正常”
根据群集中出现的故障类型和数量,对象可能处于以下状态之一:
⏹正常。
当至少一个完整的RAID1镜像可用或者最低所需数据段数可用时,则认为对象处于正常状态。
⏹不正常。
如果没有可用的完整镜像,或者RAID5或RAID6对象不满足数据段最低数量要求,则该对象将被视为不正常。
如果对象的投票数少于50%,则该对象不正常。
如果群集中出现多个故障,则可能导致对象不正常。
对象的运行状态视为不正常时,会影响关联虚拟机的可用性。
证明
证明是一个仅包含元数据的组件,不包含任何实际应用程序数据。
如果发生潜在故障,则在需要确定正常运行的数据存储组件的可用性时,可将其用作TieBreaker。
如果使用磁盘格式1.0,则见证会在vSAN数据存储中占用约2MB空间来存放元数据,而如果使用磁盘格式2.0或更高版本,则会占用4MB空间。
vSAN6.0及更高版本会通过一个非对称投票系统来保持仲裁,其中,每个组件可能使用多个投票来决定对象的可用性。
构成虚拟机存储对象的投票中超过50%必须始终可以访问,该对象才视为可用。
如果可供所有主机访问的投票数等于或少于50%,则vSAN数据存储将无法再访问该对象。
无法访问的对象可能会影响相关虚拟机的可用性。
基于存储策略的管理(SPBM)
使用vSAN时,可以采用策略的形式定义虚拟机的存储要求,例如性能和可用性。
vSAN可确保为已部署到vSAN数据存储的虚拟机至少分配一个虚拟机存储策略。
当您了解虚拟机的存储要求时,可以定义存储策略并将其分配给虚拟机。
如果部署虚拟机时不应用存储策略,vSAN将自动分配默认vSAN策略,其中允许的故障数主要级别设置为1,每个对象一个磁盘带,且虚拟磁盘精简置备。
为获得最佳效果,应定义您自己的虚拟机存储策略,即使您的策略要求与默认存储策略中定义的相同。
有关使用vSAN存储策略的信息,请参见管理VMwarevSAN。
RubyvSphere控制台(RVC)
RubyvSphere控制台(RVC)提供用于管理和故障排除vSAN群集的命令行界面。
RVC可提供群集范围的视图,而不是esxcli提供的以主机为中心的视图。
由于RVC与vCenterServer捆绑在一起,因此您无需单独安装。
有关RVC命令的信息,请参见《RVC命令参考指南》。
vSpherePowerCLI
VMwarevSpherePowerCLI增加了vSAN的命令行脚本支持,有助于自动完成配置和管理任务。
vSpherePowerCLI提供vSphereAPI的WindowsPowerShell接口。
PowerCLI包含用于管理vSAN组件的cmdlet。
有关使用vSpherePowerCLI的信息,请参见《vSpherePowerCLI文档》。
vSANObserver
VMwarevSANObserver是在RVC上运行的基于Web的工具,可用于进行深入的性能分析和vSAN群集监控。
使用vSANObserver可查看容量层的性能统计信息、物理磁盘组的统计信息、CPU的当前负载、vSAN内存池的使用情况以及物理和内存对象在vSAN群集间的分布情况。
有关配置、启动和使用RVC和vSANObserver的信息,请参见《vSAN故障排除参考手册》。
vSAN和传统存储
尽管vSAN与传统存储阵列具有很多相同特性,vSAN的整体行为和功能仍然有所不同。
例如,vSAN可以管理ESXi主机,且只能与ESXi主机配合使用。
一个vSAN实例仅支持一个群集。
vSAN和传统存储还存在下列主要区别:
⏹vSAN不需要外部网络存储来远程存储虚拟机文件,例如光纤通道(FC)或存储区域网络(SAN)。
⏹使用传统存储,存储管理员可以在不同的存储系统上预先分配存储空间。
vSAN会自动将ESXi主机的本地物理存储资源转化为单个存储池。
可以根据服务质量要求划分这些池,并将其分配给虚拟机和应用程序。
⏹vSAN的运行方式与基于LUN或NFS共享的传统存储卷不同。
iSCSI目标服务使用LUN在远程主机上启用启动器,以便向vSAN群集中的存储设备传输块级别数据。
⏹某些标准存储协议(如FCP)不适用于vSAN。
⏹vSAN与vSphere高度集成。
相比于传统存储,vSAN不需要专用的插件或存储控制台。
您可以使用
vSphereClient部署、管理和监控vSAN。
⏹不需要专门的存储管理员来管理vSAN。
vSphere管理员即可管理vSAN环境。
⏹使用vSAN,在部署新虚拟机时将自动分配虚拟机存储策略。
可以根据需要动态更改存储策略。
构建vSAN群集
如果您正在考虑使用vSAN,可以从部署vSAN群集的多种配置解决方案中进行选择。
根据您的要求,您可以通过以下方式之一部署vSAN。
vSANReadyNode
vSANReadyNode是由VMware合作伙伴(例如Cisco、Dell、Fujitsu、IBM和Supermicro)提供的预配置vSAN软件解决方案。
该解决方案包括使用针对vSAN部署的经测试和认证的硬件尺寸规格(由服务器OEM和VMware共同推荐)的已验证服务器配置。
有关特定合作伙伴的vSANReadyNode解决方案的信息,请访问VMware合作伙伴网站。
用户定义的vSAN群集
可以通过选择单个软件和硬件组件来构建vSAN群集,例如vSAN兼容性指南(VCG)网站(http:
//中所列的驱动程序、固件和存储I/O控制器。
您可以选择VCG网站上认证和列出的任何服务器、存储I/O控制器、容量和闪存缓存设备、内存以及每个CPU必须具有的内核数。
在选择vSAN支持的软件和硬件组件、驱动程序、固件和存储I/O控制器之前,请先查看VCG网站上的兼容性信息。
设计vSAN群集时,仅使用VCG网站上列出的设备、固件和驱动程序。
使用未在VCG中列出的软件和硬件版本可能导致群集故障或数据意外丢失。
有关设计vSAN群集的信息,请参见第3章设计和优化vSAN群集。
vSAN部署选项
本部分介绍vSAN群集支持的不同部署选项。
标准vSAN群集
一个标准vSAN群集至少包含三个主机。
通常情况下,标准vSAN群集中的所有主机都位于同一位置,并在相同的第2层网络上相连接。
全闪存配置需要10Gb网络连接,同时也建议对混合配置使用此设置。
有关详细信息,请参见第5章创建vSAN群集。
vSAN数据存储
双主机vSAN群集
双主机vSAN群集通常用于远程办公室/分支机构环境,通常运行需要高可用性的少量工作负载。
双主机vSAN群集中包含的两个主机位于同一位置,且连接到同一网络交换机或直接连接。
配置双主机vSAN群集时可以将第三个主机用作见证主机,该见证主机可以位于分支机构的远程位置。
通常情况下,见证主机与vCenterServer一起位于主站点。
有关详细信息,请参见延伸群集简介。
vSAN延伸群集
vSAN
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