VMware Virtual SAN存儲設計規劃

點擊此處查看原文

目錄

一、 容量規劃 1

1) 原始容量 1

2) 允許的故障數 1

3) 計算所需容量 2

4) 容量大小設置準則 3

5) 虛擬機對象的注意事項 4

二、 SSD緩存設計計劃 5

1) 在 PCIe 或 SSD 閃存設備之間進行選擇 5

2) 閃存設備作爲 Virtual SAN 緩存 6

三、 使用SSD作爲容量設計 7

1) 在 PCIe 或 SSD 閃存設備之間進行選擇 7

2) SSD設備作爲 Virtual SAN 容量設備 7

四、 使用HDD作爲容量設計 8

1) 按照存儲空間和性能的要求確定混合配置中磁盤容量的大小和磁盤數量。 8

2) 磁盤作爲 Virtual SAN 容量 9

五、 存儲控制器的設計 10

1) Virtual SAN 羣集的主機中包含的存儲控制器應最能滿足性能和可用性要求。 10

六、 Virtual SAN主機的設計 11

1) 內存和 CPU 11

2) 主機網絡 11

3) 多個磁盤組 12

七、 Virtual SAN羣集設計 13

1) 調整 Virtual SAN 羣集的大小以允許故障 13

2) 三主機羣集配置的限制 14

3) 平衡和不平衡的羣集配置 15

八、 Virtual SAN網絡設計 16

九、 網絡故障切換和負載平衡 16

4) Virtual SAN 網絡中的多播注意事項 16

5) 使用 Network I/O Control 爲 Virtual SAN 分配帶寬 17

6) 標記 Virtual SAN 流量 18

7) 在 VLAN 中分段 Virtual SAN 流量 19

8) 巨幀 19

十、 Virtual SAN容錯設計 19

1) 關於容錯域 19

2) 容錯域構造 20

3) 使用容錯域應對多個主機出現故障 21

容量規劃

原始容量

• 
  

• 
  

1. 要確定 Virtual SAN 數據存儲的原始容量，可使用羣集中的磁盤組總數乘以磁盤組中容量設備的大小，然後減去 Virtual SAN 磁盤格式所需的開銷。

允許的故障數

• 
  

• 
  

1. 規劃 Virtual SAN 數據存儲的容量時，必須考慮羣集的虛擬機存儲策略的允許的故障數和容錯方法屬性。

• 
  

1. 例如，如果容錯方法設置爲 RAID-1 (鏡像) - 性能且允許的故障數設置爲 1，則虛擬機可使用大約 50% 的原始容量。如果允許的故障數設置爲 2，則可用容量大約爲 33%。如果允許的故障數設置爲 3，則可用容量大約爲 25%。

• 
  

1. 例如，如果容錯方法設置爲 RAID-5/6 (刪除編碼) - 容量且允許的故障數設置爲 1，則虛擬機可使用大約 75% 的原始容量。如果允許的故障數設置爲 2，則可用容量大約爲 67%。

計算所需容量

根據以下標準規劃採用 RAID 1 鏡像的羣集中虛擬機所需的容量：

• 
  

1. 計算 Virtual SAN 羣集中的虛擬機需要佔用的存儲空間。

expected overall consumption = number of VMs in the cluster * expected percentage of consumption per VMDK

• 
  

1. 考慮存儲策略中爲羣集中的虛擬機配置的允許的故障數屬性。此屬性直接影響羣集中主機上 VMDK 文件的副本數。

datastore capacity = expected overall consumption * (Number of failures to tolerate + 1)

• 
  

1. 估算 Virtual SAN 磁盤格式的開銷要求。

• 
  

1. 磁盤格式 3.0 及更高版本會增加額外開銷，通常每個設備不超過 1-2% 的容量。

• 
  

1. 如果啓用去重和壓縮功能以及軟件校驗和，則每個設備需要約 6.2% 容量的額外開銷。

• 
  

1. 磁盤格式版本 2.0 會增加額外開銷，通常每個設備不超過 1-2% 的容量。

• 
  

1. 磁盤格式版本 1.0 會增加額外開銷，每個容量設備約爲 1 GB。

容量大小設置準則

• 
  

1. 至少留有 30% 的未使用空間，以防止 Virtual SAN 重新平衡存儲負載。只要單個容量設備上的消耗達到 80% 或以上，Virtual SAN 就會重新平衡羣集中的組件。重新平衡操作可能會影響應用程序的性能，存儲消耗應低於 70%。

• 
  

1. 規劃額外容量，用於處理潛在故障或替換容量設備、磁盤組和主機。當某個容量設備無法訪問時，Virtual SAN 會在羣集中的其他設備中恢復組件。當閃存緩存設備出現故障或移除時，Virtual SAN 會從整個磁盤組中恢復組件。

• 
  

1. 預留額外容量以確保 Virtual SAN 在出現主機故障或主機進入維護模式時恢復組件。要允許故障後重新構建，至少必須有三個主機。

• 
  

1. 提供足夠的臨時存儲空間，以便在 Virtual SAN 虛擬機存儲策略中進行更改。動態更改虛擬機存儲策略時，Virtual SAN 可能會爲組成對象的副本創建一個佈局。當 Virtual SAN 實例化這些副本並將其與原始副本進行同步時，羣集必須臨時提供額外空間。

• 
  

1. 如果規劃使用軟件校驗和或去重和壓縮等高級功能，請保留額外的空間以處理操作開銷。

虛擬機對象的注意事項

規劃存儲容量時，應考慮虛擬機主頁命名空間對象、快照以及交換文件所需的空間。

• 
  

1. 虛擬機主頁命名空間。可以專門爲虛擬機的主頁命名空間對象分配一個存儲策略。規劃存儲空間，以滿足分配給允許的故障數大於 0 的虛擬機主頁命名空間的存儲策略要求。

• 
  

1. 快照。增量設備繼承基礎 VMDK 文件的策略。根據需要的大小和快照數量以及 Virtual SAN 存儲策略中的設置，規劃額外空間。

• 
  

1. 交換文件。Virtual SAN 爲虛擬機的交換文件使用單獨的存儲策略。該策略允許出現一次故障，未定義條帶化和讀取緩存預留，啓用了強制置備。

SSD緩存設計計劃

在 PCIe 或 SSD 閃存設備之間進行選擇

1. 兼容性。

1. 性能。PCIe 設備通常比 SSD 設備具有更高的性能。

1. 容量。可用於 PCIe 設備的最大容量通常比SSD 設備的最大容量要大。

1. 寫入壽命。PCIe 或 SSD 設備的寫入壽命必須滿足全閃存配置中容量或緩存的要求，以及混合配置中緩存的要求。

1. 成本。PCIe 設備的成本通常比 SSD 設備的成本高。

閃存設備作爲 Virtual SAN 緩存

使用SSD作爲容量設計

在 PCIe 或 SSD 閃存設備之間進行選擇

根據對 Virtual SAN 存儲的性能、容量、寫入壽命和成本的要求，選擇 PCIe 或 SSD 閃存設備。

• 
  

1. 兼容性。VMware 兼容性指南的“Virtual SAN”部分應當列出了 PCIe 或 SSD 設備的型號。

• 
  

1. 性能。PCIe 設備通常比 SSD 設備具有更高的性能。

• 
  

1. 容量。可用於 PCIe 設備的最大容量通常比目前在VMware 兼容性指南中針對適用於 Virtual SAN 的 SSD 設備列出的最大容量要大。

• 
  

1. 寫入壽命。PCIe 或 SSD 設備的寫入壽命必須滿足全閃存配置中容量或緩存的要求，以及混合配置中緩存的要求。

• 
  

1. 成本。PCIe 設備的成本通常比 SSD 設備的成本高。

SSD設備作爲 Virtual SAN 容量設備

• 
  

1. 在全閃存配置中，Virtual SAN 不會將緩存用於讀取操作，也不會應用虛擬機存儲策略中的讀取緩存預留設置。

• 
  

1. 對於緩存設備，可以使用少量具有高寫入持久力的成本更高的閃存。對於容量設備，可以使用具有較低寫入持久力的成本更低的閃存。

• 
  

1. 遵循以下準則，規劃閃存容量設備的配置：

• 
  

1. 爲了實現更好的 Virtual SAN 性能，請使用更多由較小閃存容量設備組成的磁盤組。

• 
  

1. 爲了獲得平衡的性能和可預測的行爲，請使用同一類型和型號的閃存容量設備。

使用HDD作爲容量設計

按照存儲空間和性能的要求確定混合配置中磁盤容量的大小和磁盤數量。

• 
  

1. SAS、NL-SAS 和 SATA 磁盤設備

• 
  

1. 兼容性。該磁盤型號必須已經過認證且列在VMware 兼容性指南的“Virtual SAN”部分中。

• 
  

1. 性能。較 SATA 磁盤而言，SAS 和 NL-SAS 設備的性能更高。

• 
  

1. 容量。請考慮使用多個小型設備，而不要使用少量的大型設備。

• 
  

1. 成本。較 SATA 磁盤而言，SAS 和 NL-SAS 設備的成本更高。

• 
  

1. 在容量和成本的優先級高於性能的環境中，應當使用 SATA 磁盤（而非 SAS 和 NL-SAS 設備）。

磁盤作爲 Virtual SAN 容量

• 
  

1. 爲獲得更出色的 Virtual SAN 性能，請使用多個小容量磁盤。

• 
  

1. 必須有足夠的磁盤能夠爲緩存和容量之間的數據傳輸提供足夠的彙總性能。相對於使用較少的大型設備而言，使用較多的小型設備可以提供更高的性能。

• 
  

1. 在包含多個虛擬機的環境中，當數據不在讀取緩存中，因此 Virtual SAN 需要從磁盤中讀取數據時，磁盤的數量對於讀取操作也十分重要。在包含少量虛擬機的環境中，如果活動虛擬機存儲策略中每個對象的磁盤帶數大於 1，則磁盤數量會影響讀取操作。

• 
  

1. 爲使性能平衡和行爲可預測，應在 Virtual SAN 數據存儲中使用同一類型和型號的磁盤。

• 
  

1. 指定足夠數量的磁盤，以符合定義的存儲策略中允許的故障數和每個對象的磁盤帶數屬性值。

存儲控制器的設計

Virtual SAN 羣集的主機中包含的存儲控制器應最能滿足性能和可用性要求。

• 
  

1. 使用VMware 兼容性指南中列出的存儲控制器模型以及驅動程序和固件版本。

• 
  

1. 如果可能，請使用多個存儲控制器，這樣可以改善性能並只將潛在的控制器故障隔離到磁盤組子集中。

• 
  

1. 使用VMware 兼容性指南中隊列深度最高的存儲控制器。使用隊列深度較高的控制器能夠改善性能。

• 
  

1. 在直通模式下使用存儲控制器以實現 Virtual SAN 的最佳性能。與處於直通模式的存儲控制器相比，處於 RAID 0 模式的存儲控制器需要較高的配置和維護工作量。

Virtual SAN主機的設計

內存和 CPU

主機網絡

• 
  

1. 如果計劃使用具有 1-GbE 適配器的主機，請將適配器專用於 Virtual SAN。對於全閃存配置，請安排具有專用或共享 10-GbE 適配器的主機。

• 
  

1. 如果 10-GbE 適配器與其他流量類型共享，請使用 vSphere Distributed Switch 以便 Virtual SAN 流量通過使用 Network I/O Control 和 VLAN 隔離流量。

• 
  

1. 爲 Virtual SAN 流量創建物理適配器組以確保冗餘。

多個磁盤組

• 
  

• 
  

1. 在 Virtual SAN 數據存儲中，一個磁盤組代表一個單一故障域。如果閃存緩存或存儲控制器停止響應，磁盤組的容量將不可訪問。因此，Virtual SAN 會從羣集中其他位置重新構建磁盤組中的所有組件。

• 
  

1. 由於以下優點和缺點，設計多個具有更少容量的磁盤組：

• 
  

• 因爲數據存儲具有更多彙總緩存並且 I/O 操作更快，所以提高了性能

1. 優點

• 
  

1. 因爲 Virtual SAN 重新構建的組件更少，所以當發生磁盤組故障時，增加了故障域的數量和大小並且提高了性能

• 
  

• 因爲對於相同的緩存大小使用了兩個緩存設備，而不是一個，因此擡高了成本

1. 劣勢

• 
  

• 需要更多內存以處理更多磁盤組

• 
  

• 需多個存儲控制器以減少故障域

• 
  

• 刀片服務器和外部存儲

1. 由於刀片服務器的磁盤插槽數量有限，Virtual SAN 數據存儲中的刀片服務器容量通常無法擴展。要擴展刀片服務器的計劃容量，請使用外部存儲機箱。

• 
  

• 設備熱插拔和交互

1. 考慮使用存儲控制器直通模式支持，以輕鬆實現主機上的磁盤和閃存容量設備的熱插拔或更換。如果控制器適用於 RAID 0 模式，必須執行其他步驟纔可以使主機發現新驅動器。

Virtual SAN羣集設計

調整 Virtual SAN 羣集的大小以允許故障

• 
  

1. 在虛擬機存儲策略中配置允許的故障數屬性以處理主機故障。羣集所需的主機數計算方式爲：2 * number of failures to tolerate + 1。羣集所配置允許的故障越多，所需的容量主機越多。

• 
  

1. 如果在機架服務器中連接羣集主機，可以將主機整理到容錯域中以提高故障管理。

三主機羣集配置的限制

• 
  

1. 三主機羣集配置中，通過將允許的故障數設置爲 1 只能允許一個主機故障。對於虛擬機數據的兩個必需副本，Virtual SAN 將每個副本保存在不同的主機上。見證對象位於第三個主機上。由於羣集中的主機數量較少，因此存在以下限制：

• 
  

1. 當某個主機出現故障時，Virtual SAN 無法在另一個主機上重新構建數據以防止出現另一個故障。

• 
  

1. 如果某個主機進入維護模式，則 Virtual SAN 無法重新保護已撤出的數據。如果主機處於維護模式，則數據可能會出現問題。

因此，虛擬機將處於風險之中，因爲如果出現另一個故障，將無法訪問這些虛擬機。

平衡和不平衡的羣集配置

• 
  

1. Virtual SAN 最適合在具有統一配置的主機上運行。

• 
  

1. 如果 Virtual SAN 羣集使用具有不同配置的主機，則會存在以下劣勢：

• 
  

1. 存儲性能的可預測性將會降低，因爲 Virtual SAN 不會在各個主機上存儲相同數量的組件。

• 
  

1. 維護步驟不同。

• 
  

1. 對於羣集中擁有較少或類型不同的緩存設備的主機，性能將會降低。

Virtual SAN網絡設計

網絡故障切換和負載平衡

• 
  

1. Virtual SAN 不會將網卡綁定用於負載平衡。

• 
  

1. 如果計劃爲可用性配置網卡組，請考慮這些故障切換配置。

• 
  

1. Virtual SAN 支持 IP 哈希負載平衡，但無法保證所有配置的性能都有提升。

• 
  

1. Virtual SAN 不支持同一子網上有多個 VMkernel 適配器。 通過成組物理網絡適配器，使用更少的設置就能更方便地獲得網絡可用性。

Virtual SAN 網絡中的多播注意事項

• 
  

1. 必須在物理交換機上啓用多播，以啓用 Virtual SAN 羣集中主機間的檢測信號和元數據交換。

• 
  

1. 如果在同一網絡上有多個 Virtual SAN，在生產中部署其他 Virtual SAN 羣集之前，請更改新羣集的多播地址以便成員主機不會從其他羣集收到無關的多播消息。

使用 Network I/O Control 爲 Virtual SAN 分配帶寬

• 
  

1. 如果 Virtual SAN 流量使用與其他系統流量類型（HA 流量、虛擬機流量等）共享的 10-GbE 物理網絡適配器，可以使用 vSphere Distributed Switch 中的 vSphere Network I/O Control 保證 Virtual SAN 所需帶寬的大小。

• 
  

1. 在 vSphere Network I/O Control 中，可以爲 Virtual SAN 輸出流量配置預留和份額。

例如，在處理 Virtual SAN、vSphere vMotion 和虛擬機流量的 10-GbE 物理適配器上，可以配置特定帶寬和份額。

如果 10-GbE 適配器變成飽和狀態，Network I/O Control 將分配 5 Gbps 到物理適配器上的 Virtual SAN。

標記 Virtual SAN 流量

• 
  

1. 可以將 Virtual SAN 流量分配到特定的類，並且通過使用 vSphere Distributed Switch 的流量篩選和標記策略，使用服務類 (Class of Service, CoS) 值（範圍爲 0 到 7）相應地標記流量，其中 0 爲高優先級，7 爲低優先級。

在 VLAN 中分段 Virtual SAN 流量

• 
  

1. 考慮隔離 VLAN 中的 Virtual SAN 流量以增強安全和性能，尤其是當在多個流量類型之間共享後備物理適配器的容量時。

巨幀

• 
  

1. 如果計劃在 Virtual SAN 中使用巨幀以提高 CPU 性能，請驗證是否已在羣集中的所有網絡設備和主機上啓用巨幀。

• 
  

1. 默認情況下，在 ESXi 上已啓用 TCP 分段清除 (TSO) 和大型接收清除 (LRO) 功能。考慮使用巨幀是否會將性能提高到足以彌補在網絡中的所有節點上啓用巨幀的成本。

Virtual SAN容錯設計

關於容錯域

• 
  

1. Virtual SAN 容錯域功能將指示 Virtual SAN 將冗餘組件分散到各個計算機架中的服務器上。因此，可以保護環境免於機架級故障，如斷電或連接中斷。

容錯域構造

• 
  

1. Virtual SAN 至少需要兩個容錯域，每個容錯域包含一個或多個主機。

• 
  

1. 如果可能，請使用至少四個容錯域。使用三個容錯域時，不支持某些數據撤出模式，且 Virtual SAN 無法在故障發生後重新保護數據。

• 
  

1. 如果啓用容錯域，Virtual SAN 會將活動虛擬機存儲策略應用於容錯域（而非單個主機）。

• 
  

1. 根據計劃分配給虛擬機的存儲策略中規定的允許的故障數屬性，計算羣集中的容錯域數目。

number of fault domains = 2 * number of failures to tolerate + 1

• 
  

1. 如果主機不是容錯域成員，Virtual SAN 會將其解釋爲獨立容錯域。

使用容錯域應對多個主機出現故障

• 
  

1. 考慮一個包含四個服務器機架的羣集，每個機架包含兩個主機。如果將允許的故障數設置爲 1 並且不啓用容錯域，Virtual SAN 可能會將對象的兩個副本與主機存儲在同一個機櫃中。因此，發生機架級故障時應用程序可能有潛在的數據丟失風險。將可能同時發生故障的主機配置到單獨的容錯域時，Virtual SAN 會確保將每個保護組件（副本和見證）置於單獨的容錯域中。

• 
  

1. 如果要添加主機和容量，可以使用現有的容錯域配置或定義容錯域。

• 
  

1. 使用容錯域獲得平衡存儲負載和容錯時，請考慮以下準則：

• 
  

1. 提供足夠的容錯域以滿足在存儲策略中配置的允許的故障數。

至少定義三個容錯域。要獲得最佳保護，請至少定義四個容錯域。

• 
  

1. 向每個容錯域分配相同數量的主機。

• 
  

1. 使用具有統一配置的主機。

• 
  

1. 如果可能，請在出現故障後將一個具有可用容量的容錯域專用於重新構建數據。

以上內容來自51cto學院趙海兵老師總結內容,分享給大家.

想學習虛擬化課程的可以去報名:http://edu.51cto.com/center/wejob/user/index?train_id=122