VMware vSAN 6.7實戰（二）vSAN架構概述

一、什么是vSAN

vSAN，Virtual?SAN（虛擬存儲局域網），是vmware公司提出的軟件定義存儲架構

vSAN是借助軟件將服務器本地眾多的空白磁盤打造成一個虛擬的共享存儲。

vSAN是一種集群功能。通過vSAN將眾多主機本地的磁盤創建分布式RAID（根據不同的存儲策略，可以是RAID1、RAID5/6等），虛擬機的數據就會存儲在這個RAID磁盤上。這個磁盤實際是在每臺服務器的本地，但是通過vSAN軟件的管理，它幾乎可以實現虛擬共享存儲的所有功能。

vSAN的本質：將多臺安裝有ESXi系統的x86服務器上的本地磁盤加以整合，組成磁盤組， 在這之上使用vSphere和vCenter管理，通過內部的萬兆網絡相連，形成一個大容量的存儲，這個存儲就叫vSAN存儲（vsanDatastore），再在這個存儲上通過一定的策略（存儲策略），比如使用網絡RAID1（默認策略）來建立和組織虛擬機，避免單點故障實現高可用等。

vSAN架構不需要傳統存儲架構的外部存儲，將服務器的存儲資源整合利用，是HCL（超融合）架構的一部分。

HCL架構：把多臺服務器上的計算、存儲和網絡加以整合利用，避免連接外部環境產生的網絡延遲，實現服務器資源的有效利用。

在前面的實驗環境中，我們使用了4臺ESXi服務器上面的8塊硬盤（每臺100G的ssd+1T的ssd，共400G的緩存，4T的容量），通過vSAN，整合成了一塊具有4T容量的共享虛擬存儲。

二、vSAN要求

vSAN通過內嵌的方式集成在vsphere群集環境中，只要前期滿足一定的要求，并做好準備工作，如準備磁盤、配置網絡等工作，通過簡單的設置，就可以啟用vSAN。

主機要求

標準的vSAN群集至少要求配置3臺ESXi主機，這樣FTT=1（最大允許故障數），但是不能保證某些存儲策略的應用，所以一般來說，要準備4~5臺ESXi主機才能滿足基本的實驗要求。 每臺服務器必須滿足相對應列表的要求，通過列表去選擇相應兼容性的設備，此外，每臺服務器的內存不應少于8G。

這些主機的硬件必須滿足兼容性，內存不少于8G

在我們前面的實驗環境中，我們使用了4臺ESXi主機 ，使用vmware-Workstation來虛擬的，但是即使如此，后面還是出現SCSI控制器的兼容性警告。每臺主機的CPU為4核，內存為8G。

磁盤要求

每臺服務器上除了安裝有esxi系統的磁盤外，必須要配置至少一塊ssd作為緩存盤，另外若干塊（≥1）的ssd磁盤（全閃存架構）或者HDD（混合架構）作為數據盤，這些磁盤（緩存盤+數據盤）被vSAN稱為一個磁盤組（不包括安裝esxi系統的磁盤）。

這些磁盤必須以直通或RAID 0的方式進行交付，就是物理磁盤不能做成硬件RAID0以外的磁盤陣列來提供vSAN的磁盤。

但是并不是vSAN集群中的每個節點都需要提供磁盤組，沒有本地存儲的主機仍可利用群集中其他主機組成的vSAN分布式數據存儲。

這些磁盤也要滿足一定的條件才能使用vSAN

在我們前面的實驗環境中，每臺ESXi主機除了安裝系統的磁盤外，配置了1個100g的ssd作為緩存盤（必須標記為ssd，否則無法作為緩存盤）和1個1T的ssd（也可以是HDD，但是為了模擬全閃存環境，標記為ssd）作為容量盤。

vSAN磁盤配置

網絡要求

全閃存架構的vSAN推薦使用10Gb的萬兆網絡，不建議在小于1Gb千兆的網絡上運行vSAN。

用來運行vSAN的2個萬兆網卡

混合架構的vSAN可以使用1Gb的千兆網絡。

三、vSAN基本術語

對象

vSAN是基于對象的存儲，對象是一個獨立的塊設備。在之前不用vSAN的情況下，虛擬機是由一組文件組組成，而使用了vSAN之后，虛擬機被劃分成多個對象存儲塊來存儲，這些存儲塊包括：虛擬機主頁空間，虛擬機交換文件，vmdk（Hard disk）等。在我們的實驗環境中，我們新建立的centos8虛擬機就包括虛擬機主目錄和Hard disk 1 這2個對象（如果有2塊磁盤就有3個對象）。

對象

新加一塊硬盤，就有了3個對象

3個對象

組件

指的是每個對象具有哪些數據，vSAN是對虛擬機的每個對象做了一個網絡RAID 1（默認存儲策略下），即對虛擬機主目錄、vmdk等做了網絡鏡像，具有2個組件。這使它們在多臺主機上均有副本，達到高可用的目的。這些鏡像在vSAN中就稱為組件（component），組件的數量與存儲策略有關。

如下圖是Hard disk 1 所包含的3個組件：

Hard disk 1 的3個組件

可以看到包含3個組件（見證也是組件，后面會詳細介紹），其中組件1放置在32這臺主機上，組件2放置在33這臺主機上，見證放置在34上。

組件1和組件2是存放元數據的，它們是鏡像，內容完全一樣。

同理， Hard disk 2 和 虛擬機主頁 這2個對象也分別有3個組件，也存放在不同的主機上。

虛擬機主頁的3個組件

副本

就是組件的數量（不包括見證），vSAN使用RAID的方式來實現高可用的，那么一個對象就存在多個副本來避免單點故障，同樣的，副本數量與存儲策略有關。我們上面的實驗環境使用的是RAID1，副本數為2。

副本數

見證（Witness）

一般理解為“仲裁”，是RAID1的一種特殊組件（RAID5/6就沒有見證這個組件）， 它不包括元數據，僅用于當vSAN發生故障后進行仲裁時用來確定如何恢復。 某些情況下，這個見證可以放在群集外特定的主機上（如在雙節點群集或延伸群集中），這個主機被稱為見證主機。

磁盤組

每臺主機上的緩存盤和容量盤通過聲明后，就組成了一個磁盤組，其中緩存盤必須是ssd磁盤，容量盤可以是ssd、SAS或者普通磁盤，容量盤是ssd的就是全閃存架構，容量盤不是ssd的是混合架構。

我們實驗環境中，每臺主機由100g的緩存盤和1T的容量盤組成一個磁盤組，是全閃存架構（注意，只有vSAN企業版才支持全閃存架構，標準版不支持）。

磁盤組、緩存盤和容量盤

存儲策略

vSAN是基于存儲策略的管理（Storage Policy-Based Management），指明虛擬機以何種方式存放于vSAN中，比如允許主機故障數是多少，使用RAID1還是RAID5/6，包含多少個條帶（數據分割）等等。

基于存儲策略的管理vSAN的核心，所有部署在vSAN上的虛擬機都必須使用一種存儲策略。如果沒有創建新的存儲策略，虛擬機將使用默認策略。 后面將用專門的文章講述vSAN的存儲策略。

在我們的實驗環境中新建的虛擬機centos8使用的是默認存儲策略，我們來看看它的具體內容

默認存儲策略

可以看到，在默認存儲策略下：

允許的故障數（FTT）：1（這就是至少需要3臺ESXI主機的原因）

存儲方式：RAID 1（鏡像），對每個虛擬機的對象進行鏡像，具有2個副本（每個副本包括2個組件和1個見證）

磁盤條帶數：1 （不使用條帶）

使用的是精簡置備

對象磁盤條帶數 (Number of disk stripes per object)

把虛機對象分成多個條帶 (stripe) 分布存儲在多個硬盤上，這樣有助于提高數據讀取的性能。在下圖的例子中，所示的虛機被分為兩個條帶 a 和 b 進行存儲；因為同時又采用了 Raid-1，所以虛機對象又被保存了兩個副本，一個副本在服務器 ESX01 的磁盤組中，另一個副本存放在位于服務器 ESX02 和 ESX03 上的磁盤組中。

對象條帶數實際上就是 Raid-0 的概念，只不過我們在定義 Raid-0 的配置時，更多使用的是條帶寬度 (stripe width) 的概念，條帶寬度是指每一塊條帶塊的大小，條帶數量取決于組成 Raid-0 陣列的磁盤數量。vSAN 中對象條帶數缺省為1 (建議不要改動這個值)，最大值為12。把這個值設置成大于1能夠提高系統性能，但是會引起更多的資源消耗。

在我們的實驗環境中，我們新建一條存儲策略，使用RAID1，條帶數=2的策略

新建虛擬機，應用這個策略

虛擬機的放置信息

可以看到，Hard disk 1 實際上是做了一個RAID 01?（注意不是RAID 10）

補一張RAID 01 的圖