NetApp Tech OnTap

Integración de vStorage de NetApp:
Gestión inteligente de datos para VMware

Como atestiguan los numerosos artículos de Tech OnTap sobre VMware publicados a lo largo de los últimos años, NetApp y VMware son partners desde hace tiempo. Nuestro objetivo es proporcionar una estrecha integración con VMware para intentar alcanzar la mayor funcionalidad posible para quienes implementen VMware® con sistemas de almacenamiento NetApp®. Los proyectos de integración en curso abarcan diversas áreas, entre las que se incluyen:

En este artículo, me centraré en la gestión inteligente de datos. Gran parte de lo que trataré aquí se basa en una presentación que realicé en VMworld Europe 2009 en colaboración con Scott Davis, diseñador jefe de centros de datos de VMware. (Puede acceder a las diapositivas de la presentación a través de este enlace. Aquéllos que dispongan de acceso al site de VMworld pueden ver la presentación aquí.)

En VMworld 2008, VMware presentó vStorage, una iniciativa para proporcionar un mayor nivel de integración con las funcionalidades de almacenamiento proporcionadas por partners como NetApp. NetApp ha colaborado estrechamente con VMware para mejorar las API vStorage y desarrollar tecnologías que permitan aprovecharlas. (Véase la información del lateral.)

Este artículo se centra en tres áreas:

  • Funcionalidades de FlexClone® para la clonación de ficheros
  • Thin Provisioning
  • Copia inteligente de datos

En cada área, intentaré explicar las funcionalidades disponibles y proporcionar una descripción del nivel de integración que se prevé para el futuro. En los casos en los que sea posible, proporcionaré los enlaces a las demostraciones mostradas en VMworld Europe.

Clonación inteligente

Ya se ha tratado el uso de FlexClone de NetApp con VMware en artículos anteriores, incluido un caso práctico sobre el provisionamiento rápido en la North Carolina State University. En el otro artículo del número de este mes se habla sobre el provisionamiento rápido de puestos de trabajo virtuales de VMware mediante las funcionalidades de clonación acelerada de Rapid Cloning Utility (RCU) versión 1.0.

Evidentemente, la posibilidad de clonar ficheros rápidamente tiene una gran utilidad potencial en un entorno VMware. El proceso de provisionamiento de equipos virtuales (VM) estándar requiere una copia completa de los datos, lo cual puede precisar entre 5 y 20 minutos, según sea el tamaño del equipo virtual que sirva de plantilla. Como comparación, FlexClone permite clonar un fichero en cuestión de segundos. La clonación de un fichero VMDK es sólo el primer paso. Para crear un clon de arranque de un equipo virtual, es necesario realizar todos los pasos siguientes:

  • Identificar el equipo virtual de origen que se clonará
  • Clonar el fichero de disco virtual de origen con FlexClone
  • Crear equipos virtuales exclusivos y conectar cada disco virtual clonado recientemente a cada uno de los equipos virtuales
  • Personalizar cada equipo virtual para crear una instancia de Windows® exclusiva a través de una especificación de personalización de Virtual Center
  • Iniciar cada equipo virtual

RCU es una herramienta nueva que facilita la gestión y automatización de estos pasos. RCU utiliza la nueva funcionalidad de FlexClone en Data ONTAP® 7.3.1: la capacidad de clonar ficheros individuales. Con esta nueva funcionalidad, FlexClone se puede utilizar ahora para clonar ficheros VMDK individuales o almacenes de datos completos, lo que permite crear miles de equipos virtuales en unos pocos minutos con una pequeña cantidad de la capacidad de almacenamiento aparte de la necesaria para almacenar una sola imagen de equipo virtual.

El informe técnico de NetApp sobre mejores prácticas de VDI de VMware y NetApp (TR-3705) proporciona información detallada del proceso para utilizar RCU 1.0 para clonar rápidamente equipos virtuales en un entorno de puesto de trabajo virtual, que es igual para un entorno de servidor virtual.

En la actualidad se pueden clonar ficheros VMDK y RDM de FCP e iSCSI individuales en almacenes de datos NFS. La completa integración de vStorage mejora el rendimiento de estas aplicaciones y añade la capacidad de clonar almacenes de datos VMFS en LUN FCP e iSCSI.

Se prevé que la versión 2.0 de RCU se encuentre pronto disponible. Esta versión mejorada incluye un plugin para Virtual Center de VMware. A continuación se muestra la funcionalidad que proporciona.

Figura 1) Demostración de Rapid Cloning Utility (RCU) de NetApp integrada con Virtual Center de VMware. (Duración: 5 minutos.)

Quizá sepa que VMware ha presentado su propia funcionalidad de clonación en poco espacio para entornos de puesto de trabajo virtual denominada “clones vinculados”. En un futuro, mediante las API vStorage, esta funcionalidad se proporcionará directamente en FlexClone de NetApp siempre que el host ESX esté conectado al sistema de almacenamiento NetApp.

Figura 2) Animación que muestra las ventajas que tiene la integración de NetApp en las operaciones de clonación.

Thin Provisioning

El Thin Provisioning es una funcionalidad básica de NetApp. Cuando NetApp entró en el mercado de SAN, se convirtió en el primer proveedor importante de almacenamiento en ofrecer LUN con Thin Provisioning. Sin embargo, existían dos retos relacionados con el Thin Provisioning, con SAN en general y con VMware en particular.

  • Los protocolos de SAN no devuelven ningún código de error cuando un contenedor de almacenamiento se queda sin espacio; por tanto, no existe un comportamiento definido en relación a lo que debería hacer un sistema. Si un volumen se queda sin espacio, es posible que el equipo virtual se bloquee.
  • Los sistemas de ficheros de los sistemas operativos invitados se crean en el interior del almacenamiento SAN o las LUN. A medida que crece el tamaño del sistema de ficheros, utiliza lentamente el espacio de la LUN. Sin embargo, los sistemas de ficheros pueden también necesitar cada vez un espacio menor, pero no existe forma alguna de que un sistema operativo invitado indique a un array que ya no se utilizan bloques y que puede regresar al pool de espacio libre.

Gestión de errores mejorada. En relación al primer reto, NetApp sabe bien cómo gestionar la falta de espacio y el Thin Provisioning en entornos complejos. A instancias de NetApp, ésta y VMware se acercaron a la comunidad de estándares SCSI sobre la creación de extensiones de protocolo que hicieran que el protocolo SCSI fuera más compatible con el Thin Provisioning.

En la actualidad se aplica este estándar y VMware mejorará su funcionamiento en entornos con Thin Provisioning. Una vez implantado, VMware detendrá un equipo virtual al recibir un error de “falta de espacio”, proporcionándole al administrador la posibilidad de reanudar su funcionamiento cuando haya más espacio disponible.

Una alternativa consiste en configurar un volumen con Thin Provisioning en el sistema de almacenamiento NetApp para que aumente su tamaño automáticamente. Con esta funcionalidad, se pueden definir limitaciones en cuanto al tamaño que puede alcanzar una LUN o volumen; cuando se supere un umbral definido, la LUN recibirá automáticamente más espacio para que no se vea interrumpido el funcionamiento de equipos virtuales esenciales.

Enfoques típicos para mejorar el rendimiento de las aplicaciones

Figura 3) Thin Provisioning en un entorno VMware. Cada uno de los volúmenes comparte el espacio del mismo pool de almacenamiento. Mediante las extensiones propuestas, VMware detendrá el funcionamiento y permitirá aumentar el tamaño del volumen. NetApp permite incrementar el espacio sin interrupciones.

Recuperación de espacio. El segundo reto se describe con más detalle en un artículo de Tech OnTap anterior. En resumen, si tiene un sistema de ficheros de cliente en una LUN con Thin Provisioning y, por ejemplo, crea un fichero de gran tamaño y lo elimina, el sistema de ficheros de cliente considera ese espacio como libre y disponible; pero desde la perspectiva del sistema de almacenamiento, ese espacio sigue estando asignado al cliente. Con el procedimiento de recuperación de espacio de SnapDrive® de NetApp que se ejecuta en el sistema operativo cliente, puede liberar periódicamente este espacio y devolverlo al pool de almacenamiento libre del sistema de almacenamiento, donde estará disponible para que lo utilice cualquier volumen con Thin Provisioning. Este proceso funciona en la actualidad en sistemas Windows físicos, así como en entornos VMware en los que cada uno de los equipos virtuales monta las LUN directamente mediante SnapDrive de NetApp.

Para mejorar en mayor medida las funcionalidades de Thin Provisioning, NetApp y VMware trabajan actualmente en distintas mejoras adicionales:

  • La capacidad de identificar LUN con Thin Provisioning mediante Virtual Center de VMware, lo cual evita el uso del Thin Provisioning de WMware en una LUN a la que el sistema de almacenamiento ya haya aplicado Thin Provisioning.
  • Envío de alertas de falta de espacio desde el sistema de almacenamiento a Virtual Center.

Por otro lado, NetApp y VMware exploran los aspectos siguientes:

  • La posibilidad de liberar espacio automáticamente cuando se borren ficheros VMDK en volúmenes con Thin Provisioning.
  • La posibilidad de recuperar espacio en almacenes de datos VMFS y NFS.

vMotion de almacenamiento y copia de datos

vMotion de almacenamiento es el almacenamiento equivalente a vMotion de un equipo virtual: los datos en uso por parte de un host ESX se pueden migrar de forma transparente de un pool de almacenamiento a otro. Esto proporciona una migración de datos sin tiempos de inactividad y simplifica las actualizaciones de equilibrio de carga, la clasificación por niveles, el mantenimiento del almacenamiento y otras tareas relacionadas.

En vMotion de almacenamiento de VMware estándar, esta operación se realiza copiando los datos del pool de almacenamiento de origen a través del servidor ESX y escribiéndolos en el almacenamiento de destino. Este proceso requiere mucho tiempo y puede afectar significativamente al rendimiento de hosts, sistemas de almacenamiento y redes.

NetApp posee un largo historial de eficiencia en la transferencia de datos durante las operaciones de protección de datos mediante el software SnapMirror® o SnapVault® de NetApp, NDMP, etc. Colaboramos con VMware para conectar los motores de transferencia de datos de Data ONTAP existentes a vMotion de almacenamiento, de modo que se puedan copiar directamente desde el almacenamiento de origen al de destino sin pasar por el host ESX. Si el almacenamiento de origen y de destino se hallan en el mismo sistema de almacenamiento, se utiliza FlexClone automáticamente (cuando corresponda) para realizar la tarea deseada.

Figura 4) Animación que muestra las ventajas de la integración de vMotion de almacenamiento con el almacenamiento NetApp.

Conclusión

En el mundo de los negocios actual, hacer más con menos se ha convertido en una obligación. El objetivo de NetApp es que siempre que VMware necesite copiar, clonar o transferir un bloque de datos, un host ESX pueda simplemente transmitir al sistema de almacenamiento NetApp la solicitud y determinar la forma más eficiente de completar esta operación, es decir, liberando ancho de banda y ciclos de CPU del servidor ESX para tareas de producción. FlexClone de NetApp permite la realización de muchas tareas que de otro modo requerirían una copia completa de datos en un tiempo mínimo y utilizando sólo el espacio adicional incremental. La estrecha integración de las funcionalidades avanzadas de Thin Provisioning de NetApp con VMware incrementa aún más la eficiencia del almacenamiento en entornos de puesto de trabajo y servidor virtual de VMware.

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Arthur Lent

Arthur Lent
Technical Director
NetApp

Arthur es diseñador jefe de la unidad de Infraestructuras Grid y virtualización de NetApp. Como experto en almacenamiento en entornos virtuales, es el encargado de definir y conducir las funcionalidades de los productos de NetApp en relación a las tecnologías de virtualización de servidores, lo que incluye ESX de VMware, Microsoft® Hyper-V® y Citrix XenServer. Con anterioridad, Arthur fue el diseñador responsable del desarrollo de los productos iSCSI y SAN FC de NetApp, sentando las bases tecnológicas que permitieron a NetApp convertirse en un proveedor líder de iSCSI y SAN FC.

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