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NetApp 釋出 VMware VVOL 的強大威力
Graham Smith
NetApp 資深產品經理
Nick Howell
虛擬化解決方案架構設計師

虛擬伺服器基礎架構已為現代化資料中心帶來極大的效益,這一點是無庸置疑,然而它也在涉及資料儲存的層面帶來全新挑戰。

  • 使用者難以直接管理各個虛擬化應用程式的資料儲存需求(在缺少協力廠商附加元件的情況下)。
  • 不熟悉儲存設備的管理員通常必須深入瞭解基礎資料儲存系統,才能確切滿足特定的應用程式效能和可用度需求。

這些因素甚至會使經驗豐富的管理員也無法充分運用儲存基礎架構的功能,導致無法支援虛擬化技術。VMware 正引進 Virtual Volume(VVOL,目前是 vSphere 試用版的一部分)來因應這些限制,本文將詳細探討 VVOL 的架構,並說明 NetApp 如何整合原則型管理功能與 VVOL,以協助 VMware 使用者發揮叢集式 Data ONTAP® 儲存作業系統的完整功能(包括重複資料刪除、Snapshot™ 複本、複寫及複製)。

目前我們的最新版 VASA Provider 正隨下一個 vSphere 試用版一起推出,展現我們與 VVOL 的緊密結合。事不宜遲,馬上來瞭解自 VMFS-3 以來最重大的虛擬化儲存設備變更!

VVOL 能解決哪些問題?

進行虛擬化之前,要針對各個應用程式量身設定儲存設備和儲存原則並非難事。然而虛擬化技術問世之後,資料存放區抽象化也隨之而來,成為實際上執行鉅細靡遺之儲存設備管理工作的階層。

在傳統資料存放區中,所有應用程式虛擬磁碟(亦稱為 vDisk 或 VMDK)的處理和管理方法都一樣。由於 ESXi 主機無法確定基礎儲存設備能為整體虛擬化體驗提供哪些功能,它通常會執行許多與儲存設備相關的工作,此時我們最好將這些工作重新卸載到儲存系統本身(可使用稱為 VMware vStorage APIs for Array Integration(或 VAAI)的儲存卸載標準來完成此動作)。

伺服器虛擬化技術引進資料存放區概念,導致儲存設備的靈活度受限。VVOL 提供精細的儲存管理功能,不僅能提高靈活度,還能將儲存放置作業自動化。

圖 1)伺服器虛擬化技術引進資料存放區概念,導致儲存設備的靈活度受限。VVOL 提供精細的儲存管理功能,不僅能提高靈活度,還能將儲存放置作業自動化。

VMware 和應用程式管理員必須深入瞭解基礎儲存系統的詳細資料(使用的傳輸協定為何、備份排程為何、複寫是否發生等等),才有辦法確保應用程式需求能夠獲得滿足。

VVOL 利用兩種方法來解決上述問題:允許在虛擬磁碟彼此獨立或虛擬磁碟完全獨立於虛擬機器之外的情況下,分別管理各個虛擬磁碟,並在比對虛擬機器儲存需求的程序中,在基礎儲存系統功能中導入更優異的自動化技術。

VVOL 達成此目標的方法包括:

  • 以原則為基礎進行資料存放區和虛擬磁碟的資源配置及管理。
  • 能夠用同等基礎設備透過 SAN 和 NAS 存取 VVOL 資料存放區。
  • 將控制和資料路徑區隔開來,實現頻外儲存資源管理。

VVOL 透過通用平台連接 VMware 和儲存管理員,並在程序中提供可在資料中心內採用以軟體定義之儲存設備 (SDS) 的方法。

瞭解 VVOL

VVOL 架構保有資料存放區的概念,不僅提供新的儲存設備管理方法,同時讓使用者保有與先前實作相似的熟悉感和相容性。但是,VVOL 資料存放區中的虛擬磁碟能擁有不同的服務層級目標 (SLO),而且能分別管理。VVOL 資料存放區可與基礎儲存設備分離,並會展示其基礎儲存設備的所有功能,以便與其中內含的所有虛擬磁碟搭配使用。

傳輸協定端點

ESXi 伺服器能透過傳輸協定端點 (PE) 連接 VVOL 資料存放區中的虛擬磁碟,端點取決於所使用的儲存傳輸協定(NFS、iSCSI、光纖通道及 FCoE 均可完全支援)。對於 NFS 來說,PE 只是一個 NFS 掛載點,而虛擬磁碟是該掛載點之下的檔案。

對於 SAN 傳輸協定來說,PE 則是一個 Proxy LUN。vSphere 僅支援每部 ESXi 主機 256 個直接 LUN 連線;Proxy LUN 可當做多工處理器,讓每部 ESXi 主機都有能力滿足數千個基礎 LUN(每個均具備唯一識別碼)的需求。每個 LUN 會對應至一個虛擬磁碟。

VVOL 架構使用傳輸協定端點 (PE) 將統一化存取能力提供給 SAN 和 NAS 儲存設備。

圖 2)VVOL 架構使用傳輸協定端點 (PE) 將統一化存取能力提供給 SAN 和 NAS 儲存設備。

因此虛擬磁碟資源配置不再明確受限於指定的傳輸協定。VVOL 資料存放區會掛載為抽象個體,而傳統資料存放區現在只是該邏輯容器內的磁碟區。

將控制和資料路徑區隔開來

在管理方面,控制路徑和資料路徑會以邏輯方式區隔開來,而 vSphere APIs for Storage Awareness (VASA) 則用來提供原則型管理功能。儲存系統會使用不同的 VASA Vendor Provider,並用 VASA API 將可用的儲存功能告知 vCenter。系統將自動比對資源配置要求,找出最符合陳述之 SLO 的基礎儲存設備。

圖 3)VVOL 架構擁有獨立的資料和控制路徑。

圖 3)VVOL 架構擁有獨立的資料和控制路徑。

如圖 3 所示,叢集式 Data ONTAP 具有受 NetApp Virtual Storage Console (VSC) 管理的 VASA Vendor Provider,其中 NetApp Virtual Storage Console 是 NetApp 備受肯定的 vCenter 管理外掛程式。叢集式 Data ONTAP 能透過 Vendor Provider 提供所有功能,包括各種媒體、各種儲存傳輸協定,以及建立、快照、複製、複寫等資料管理功能。您只需透過 vCenter 介面建立 VVOL 資料存放區、新增儲存磁碟區,然後在描述可用儲存功能的虛擬機器儲存設定檔中建立規則即可。曾使用過傳統資料存放區的使用者已相當熟悉這些工作流程,因此 VVOL 採用過程會更加簡單順利。

需要新儲存設備時,系統會根據虛擬機器儲存設定檔來配置虛擬機器的資源,因此要求者只要知道自己需要哪些功能即可。可以建立虛擬機器儲存設定檔來實作特定原則。例如,您可能擁有熟悉的銅級、銀級和金級原則,或是具備有意義名稱(如 Exchange、Database 或 Webserver)的原則。這些原則已事先由架構或應用程式專家加以定義。

VMware 管理員只需挑選正確的原則即可,不必得知任何有關基礎實體儲存系統的資訊。系統可直接透過 vCenter 或透過雲端管理工具,來進行儲存設備的資源配置,當 vSphere 接收到要求時,便會自動從最合適的 VVOL 資料存放區配置儲存資源。

NetApp 和 VVOL

在 NetApp,我們早已洞悉使用者殷切期盼著能對虛擬機器進行更精細的儲存管理,因此我們已經朝這個方向努力許多年。2014 年 4 月發行的 VSC 5.0 是朝這個方向邁出的一大步,我們也對 VVOL 的新功能感到非常興奮。

我們已許下重大承諾,期望能盡快提供 VVOL 支援。NetApp 是 VVOL 技術的設計和參考合作夥伴,這使得我們的實作成為標準規範。我們也是唯一能從單一平台同時支援 NFS 和 SAN 傳輸協定的廠商。

目前試用中的有效解決方案為我們所有,它能同時為 SAN 和 NFS 環境提供表 1 所示的全部功能。

表 1)用於傳統資料存放區和 VVOL 的 NetApp VM 管理作業

傳統 VVOL
功能 SAN NFS SAN NFS
vDisk 複製(已卸載) 慢速 快速 快速 快速
資料存放區快照
vDisk 快照(已卸載) 有限制
資料存放區 QoS
vDisk QoS
資料存放區即時移轉
vDisk 即時移轉 ONTAP
(節點)
主機 ONTAP
(叢集)
ONTAP
(叢集)
資料存放區複寫
vDisk 複寫 主機 未來 未來 未來
vDisk SLO 法規遵循檢查
vDisk SLO 法規遵循解決 手動 手動 自動 自動
vDisk 放置 半自動 半自動 自動 自動

監控及修正 VVOL 法規遵循

請注意,NetApp VVOL 實作中包括「SLO 法規遵循檢查」和「SLO 法規遵循解決」。法規遵循檢查會驗證虛擬磁碟是否符合規定的 SLO,法規遵循解決則會進一步採取措施,盡可能自動修正法規遵循問題。修正步驟可能包括變更 QoS 設定、提高複寫頻率,或是將 VVOL 搬移到其他位置等。

參加 NetApp 的 VVOL 試用版測試

除了現行的 VMware vSphere 試用版之外,NetApp 是目前唯一舉行 VVOL 公開試用測試的儲存設備廠商。如果您是 NetApp 客戶(或合作夥伴),便有資格立即註冊,開始測試和熟悉這項新技術。

若要取得所需的 vSphere 和 vCenter 版本,您必須先註冊使用 VMware vSphere 試用版程式

若要在 NetApp 儲存系統上使用 VVOL,您還需要下載兩款 NetApp 軟體

  • VSC 5.0.1 試用版。
  • 適用於叢集式 Data ONTAP 試用版的 VASA Provider 6.0。

以下是幾個協助您開始使用的小秘訣:

  • 您需要叢集式 Data ONTAP 8.2.1 或更新版本,此外 NetApp 模擬器 Simulate ONTAP 也支援將此功能應用於測試和開發用途。
  • 您還應仔細閱讀 README 和快速入門手冊,以取得在 NetApp 儲存設備上使用 VVOL 的簡介。

VMworld 2014

不管您是否參加 VMworld,將能率先獲得在 NetApp 儲存設備上試用 VVOL 的獨家機會:

  • 臨機操作 – HOL-PRT-1471 - 原則型管理和 VVOL 技術預覽。
  • 在 Solutions Exchange 的 NetApp 攤位觀賞現場示範。
  • 現場派駐了技術人員和開發人員,隨時為您解答任何問題。

我們期待收到您的意見回饋。您可以到這裡取得 VMworld 中 所有 NetApp 活動的詳細資料。

 對於 VVOL 有任何意見嗎?

您可以透過網路,在 NetApp 社群上提出問題、交換意見,並分享您的想法。

Graham Smith | NetApp 資深解決方案產品經理

Graham 致力於 NetApp 的 VMware 伺服器虛擬化解決方案。 儘管 Graham 從事的工作大多屬於產品管理類別,他仍密切注意技術發展及技術所能解決的業務問題。終其職業生涯,他始終對於創新和讓人們瞭解創新所帶來的優點保有重大熱情。

在 2010 年加入 NetApp 之前,Graham 曾任職於 I/O 和網路創業公司,他也曾在 HP 的 UNIX 部門擔任行銷和研發等相關職位。

Nick Howell | NetApp 虛擬儲存架構設計師

Nick 在 2000 年左右進入 IT 領域,並在取得 CCNA 與 MCSE 2000 證照後投身於伺服器管理工作。他在 2007 年習得虛擬化與共用儲存設備技術,隨即將其運用在所屬工作單位。Nick 大力倡導「完全虛擬化」的理念。他在 NetApp 協助客戶設計及部署進階虛擬化解決方案,特別著墨於管理技術、備份/恢復技術,以及其他有助於減輕專業管理員工作負載的技術。

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