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NetApp 助 VMware VVOL 发挥最大价值
Graham Smith
NetApp 高级解决方案产品经理
Nick Howell
NetApp 虚拟存储架构师

毫无疑问,虚拟服务器基础架构为现代数据中心带来了巨大优势,但同时它也在数据存储方面带来了新的挑战。

  • 在没有第三方插件的情况下,很难直接管理各个虚拟化应用程序的数据存储需求。
  • 不熟悉存储的管理员通常需要了解大量关于底层数据存储系统的知识,才能满足特定应用程序的性能和可用性要求。

在这些因素面前,即使是经验最丰富的管理员也可能无法充分释放存储基础设施的潜力来支持虚拟化。为此,VMware 推出虚拟卷(缩写为 VVOL,目前是 vSphere 测试版的一部分)来解决这些限制。除了详细介绍 VVOL 架构,本文还将说明 NetApp 如何将基于策略的管理与 VVOL 相集成,从而为 VMware 用户提供集群模式 Data ONTAP® 存储操作系统的全部功能(包括重复数据删除、Snapshot™ 副本、复制和克隆)。

目前我们的 VASA Provider 的最新版本和 vSphere 的下一个版本正处于测试阶段,昭示了 NetApp 技术与 VVOL 的紧密集成。还在等什么?赶紧来了解自 VMFS-3 以来虚拟存储领域的最大变革吧!

VVOL 可以解决哪些问题?

在实施虚拟化之前,为各个应用程序量身定制存储和存储策略非常简单。虚拟化带来了数据存储库的抽象化,并成为存储管理的实际粒度级别。

传统数据存储库中的所有应用程序虚拟磁盘(也称为 vDisk 或 VMDK)均采用相同的处理和管理方式。由于 ESXi 主机无法确定底层存储可以为整体虚拟化体验提供哪些功能,因此往往需要完成大量与存储相关的工作,而这些负载其实更应该分流至存储系统。(使用存储负载分流标准 vStorage API for Array Integration [VAAI] 可以实现这一功能。)

图 1) 服务器虚拟化引入了数据存储库的概念,而这限制了存储的灵活性。VVOL 提供精细的存储管理,能够提高灵活性并自动执行存储放置。

图 1) 服务器虚拟化引入了数据存储库的概念,而这限制了存储的灵活性。VVOL 提供精细的存储管理,能够提高灵活性并自动执行存储放置。

为了确保满足应用程序的需求,VMware 和应用程序管理员必须越来越熟悉底层存储系统的详细信息,包括使用哪些协议、备份时间表以及是否进行复制。

VVOL 通过两种方式解决这些问题:一是允许单独管理各个虚拟磁盘或作为一个整体来管理虚拟机;二是在将虚拟机存储需求与底层存储系统功能进行匹配的过程中实现更高程度的自动化。

VVOL 主要通过以下功能实现上述目标:

  • 基于策略配置和管理数据存储库及虚拟磁盘
  • 通过 SAN 和 NAS 平等地访问 VVOL 数据存储库
  • 分离控制路径和数据路径以实现存储资源的带外管理

VVOL 通过一个通用平台在 VMware 和存储管理员之间建立了联系,而且,在此过程中,为数据中心内采用软件定义的存储 (Software Defined Storage, SDS) 方法奠定了基础。

了解 VVOL

VVOL 架构保留了数据存储库的概念,既保持了用户熟悉度以及与先前实施的兼容性,又提供了一种全新的存储管理方法。但是,VVOL 数据存储库中的虚拟磁盘可以具有不同的服务级别目标 (Service Level Objective, SLO),并且可以单独进行管理。VVOL 数据存储库与底层存储分离,并且提供了可与自身所包含的任何虚拟磁盘配合使用的所有底层存储功能。

协议端点

ESXi 服务器通过协议端点 (Protocol Endpoint, PE) 连接到 VVOL 数据存储库中的虚拟磁盘,该端点的操作取决于所使用的存储协议(完全支持 NFS、iSCSI、光纤通道和 FCoE)。对于 NFS,PE 只是一个 NFS 装载点,而虚拟磁盘是该装载点下的文件。

对于 SAN 协议,PE 是代理 LUN。对于每台 ESXi 主机,vSphere 仅支持 256 个直接 LUN 连接;代理 LUN 起到多路复用器的作用,支持每台 ESXi 主机为几千个底层 LUN 进行编址,每个 LUN 均将获得唯一标识符。每个 LUN 分别对应一个虚拟磁盘。

VVOL 架构使用协议端点提供对 SAN 和 NAS 存储的统一访问。

图 2) VVOL 架构使用协议端点提供对 SAN 和 NAS 存储的统一访问。

因此,虚拟磁盘配置不再明确绑定至其中某个协议。VVOL 数据存储库以抽象实体的形式装载,而传统数据存储库现在只是该逻辑容器内部的卷。

单独的控制路径和数据路径

在管理方面,控制路径和数据路径在逻辑上是分开的,并使用 vSphere API for Storage Awareness (VASA) 提供基于策略的管理。存储系统使用一个单独的 VASA Vendor Provider,后者使用 VASA API 将可用存储容量告知 vCenter。配置请求将自动与最佳底层存储进行匹配,以满足规定的 SLO。

VVOL 架构具有单独的数据路径和控制路径。

图 3) VVOL 架构具有单独的数据路径和控制路径。

例如,如图 3 所示,集群模式 Data ONTAP 具有由 NetApp Virtual Storage Console (VSC) 管理的 VASA Vendor Provider。VSC 是 NetApp 经过验证的适用于 vCenter 的管理插件。通过 Vendor Provider,可以使用集群模式 Data ONTAP 的所有功能,包括各种类型的介质、各种存储协议以及数据管理功能(例如创建、Snapshot、克隆和复制等)。您可以轻松地通过 vCenter 界面创建 VVOL 数据存储库,添加存储卷,并在描述可用存储功能的虚拟机存储配置文件中创建规则。这些工作流对于使用传统数据存储库的用户来说非常熟悉,有利于简化 VVOL 的采用过程。

当需要新存储时,将基于虚拟机存储配置文件来配置虚拟机,因此请求者只需了解所需的功能即可。用户可以创建实施特定策略的虚拟机存储配置文件。举例来说,您可以使用熟悉的铜牌、银牌和金牌策略,也可以使用名称具有实际意义(例如 Exchange、数据库或 Web 服务器)的策略。策略是由架构或应用程序专家事先定义的。

VMware 管理员只需选择合适的策略,而无需了解底层物理存储系统。存储的配置既可通过 vCenter 直接完成,也可以通过云管理工具来完成。当收到请求时,vSphere 将自动从最适合的 VVOL 数据存储库中配置存储资源。

NetApp 和 VVOL

NetApp 很早就意识到用户需要更为精细地管理虚拟机的存储需求,而且多年来一直朝着这一方向不断努力。2014 年 4 月发布的 VSC 5.0 就是在此过程中取得的重大进展,我们也非常期待 VVOL 提供的全新增强功能。

为了尽快为 VVOL 提供支持,我们投入了大量精力。NetApp 是 VVOL 技术的设计和参考合作伙伴,因此,我们的实施成为了标准。同时,我们也是唯一一家通过单个平台同时支持 NFS 和 SAN 协议的供应商。

我们目前的测试版解决方案能够实现表 1 中所示的针对 SAN 和 NFS 的所有功能。

表 1) 针对传统数据存储库和 VVOL 的 NetApp 虚拟机管理操作

传统 VVOL
功能 SAN NFS SAN NFS
vDisk 克隆(负载分流)
数据存储库 Snapshot
vDisk Snapshot(负载分流) 有限
数据存储库 QoS
vDisk QoS
数据存储库实时移动
vDisk 实时移动 ONTAP
(节点)
主机 ONTAP
(集群)
ONTAP
(集群)
数据存储库复制
vDisk 复制 主机 未来 未来 未来
vDisk SLO 合规性检查
vDisk SLO 合规性问题解决 手动 手动 自动 自动
vDisk 放置 半自动 半自动 自动 自动

监控和纠正 VVOL 合规性

请注意,NetApp VVOL 实施包括 SLO 合规性检查和 SLO 合规性问题解决。合规性检查会验证虚拟磁盘是否满足规定的 SLO。合规性问题解决则更进一步,在发生合规性问题时会自动进行纠正。补救步骤包括更改 QoS 设置、增加复制频率或者将 VVOL 移动到其他位置。

参加 NetApp VVOL 测试版测试

NetApp 是目前唯一一家运行 VVOL 测试版和最新 VMware vSphere 测试版公开测试的存储供应商。如果您是 NetApp 的客户或合作伙伴,您可以注册并开始测试,以便立即熟悉这项新技术。

要获得所需的 vSphere 和 vCenter 版本,您必须注册 VMware vSphere 测试版计划

要在 NetApp 存储系统中使用 VVOL,您还需要下载两款 NetApp 软件

  • VSC 5.0.1 测试版
  • 适用于集群模式 Data ONTAP 的 VASA Provider 6.0 测试版

以下是一些帮助您入门的快速提示:

  • 您需要集群模式 Data ONTAP 8.2.1 或更高版本。NetApp 模拟器 Simulate ONTAP 也支持该功能,以满足测试和开发目的。
  • 请仔细阅读自述文件和《快速入门指南》,以了解如何在 NetApp 存储上使用 VVOL。

VMworld 2014 年大会

如果您将出席 VMworld 大会,您可以获得独一无二的机会,抢先在 NetApp 存储上试用 VVOL:

  • 实践实验室 — HOL-PRT-1471 — 基于策略的管理和 VVOL 技术预览
  • NetApp 展位在“解决方案交流”环节中的现场演示
  • 技术人员和开发人员现场回答问题

我们期待您提出宝贵的反馈意见。您可以单击此处,详细了解 NetApp 在 VMworld 大会上开展的所有活动。

 对 VVOL 有任何见解?

请在 NetApp 社区中在线提出问题、交流观点、分享看法。

By Graham Smith, 高级解决方案产品经理, NetApp

Graham 主要负责适用于 NetApp 的 VMware 服务器虚拟化解决方案。尽管 Graham 的很多工作属于产品管理范畴,但他一直非常关注技术及其可以解决的业务问题。在整个职业生涯中,他一直热衷于创新并帮助人们认识到创新带来的好处。

在 2010 年加入 NetApp 之前,Graham 任职于一家 I/O 和网络初创公司。他还曾在 HP 的 UNIX 部门担任营销和研发职位。

By Nick Howell, 虚拟存储架构师, NetApp

Nick 在 2000 年左右开始涉足 IT 行业,获得 CCNA 和 MCSE2000 认证后,最终投身于服务器管理工作。他于 2007 年开始接触虚拟化和共享存储,并立即着手在他工作的环境中予以实施。Nick 一直积极倡导 “将一切虚拟化” 的理念。在 NetApp,他致力于帮助客户设计和部署高级虚拟化解决方案,特别侧重于管理技术、备份和恢复,以及其他可减轻管理员日常工作负担的技术。

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在 VMworld 2014 年大会上了解基于 NetApp 存储的 VVOL

如果您将出席今年的 VMworld 大会,请不要错过宝贵的机会,一定要抢先试用在 NetApp 存储上运行的 VVOL:

  • 实践实验室 — HOL-PRT-1471 — 基于策略的管理和 VVOL 技术预览
  • NetApp 展位在“解决方案交流”环节中的现场演示
  • 技术人员和开发人员在场回答问题

单击此处,详细了解 NetApp 在 VMworld 大会上开展的所有活动。

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