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2.27 vSphere虚拟化数据中心使用共享存储的意义

运维开发网 https://www.qedev.com 2021-02-05 09:33 出处:51CTO 作者:深博
要充分发挥vSphere的性能与功能,为服务器配置共享存储是必须的。vSphere的许多高级功能如Vmotion、DRS、DPM、HA、FT都需要共享存储才能实现。为什么这么说?在规划与使用vSphere数据中心时,首先要明白一个重要的原则,即虚拟机的运行与存储分离的原则。在传统方式下,系统运行在某个主机,这个应用对应的数据也会保存在这个主机上,即应用与数据一体原则。而在高可用的虚拟化环境中,遵循的是应用与数据分离的原则,即应用与数据分散或保存在不同的主机。

要充分发挥vSphere的性能与功能,为服务器配置共享存储是必须的。vSphere的许多高级功能如Vmotion、DRS、DPM、HA、FT都需要共享存储才能实现。为什么这么说?在规划与使用vSphere数据中心时,首先要明白一个重要的原则,即虚拟机的运行与存储分离的原则。在传统方式下,系统运行在某个主机,这个应用对应的数据也会保存在这个主机上,即应用与数据一体原则。而在高可用的虚拟化环境中,遵循的是应用与数据分离的原则,即应用与数据分散或保存在不同的主机,如下图1所示:

 

2.27 vSphere虚拟化数据中心使用共享存储的意义

图1 vSphere数据中心架构图

 

在图1中,有一个vCenter Server(可以是物理机,推荐运行在ESXi虚拟机中),管理7台ESXi主机、3个使用光纤连接的存储。在这个拓扑中,数据中心中的虚拟机运行在7台ESXi主机中的某一台上,但这些虚拟机的数据文件会保存在某个存储上,例如保存在FC存储1上。在vSphere5.X及以前的版本中,这是主要的架构,虚拟机都保存在共享存储上。而采用这架构的优点是:正在运行的虚拟机在不同主机之间快速迁移提供了较好的响应速度。例如某个虚拟机VM1运行在ESXi-1这台主机上,虚拟机保存在FC存储1的共享存储上,VM1所在的主机突然死机,如果是启用了HA(群集),则VM1会在ESXi2-ESXi8之间的某个主机自动重新启动。如果VM1启用的是“容错(FT)”,那么当VM1所在的主机突然出现问题时,VM1的副本会立刻接管(VM1的副本运行在数据中心的某个主机上)。

 

使用共享存储的一个明显的优点就是为虚拟机的快速迁移、故障再生提供快速的迁移能力,因为虚拟机的数据保存在共享存储上。对于正常的迁移,如VM1要从ESXi-1迁移到ESXi-8,即使VM1正在运行,vCenter Server只要将ESXi-1上运行的“内存”状态迁移到ESXi-8,将虚拟机从ESXi-1上取消注册,在ESXi-8上重新注册,就可以在ESXi-8上恢复VM1的运行状态。这可以实现不中断现有业务实行系统的快速迁移。

 

由于使用了共享存储,所以此时存储就是整个系统的“单点故障”点,如果共享存储出现问题,那么整个系统可能会瘫痪。为了避免这个问题,在做系统设计的时候会从多个方面避免。首先存储会使用“双控制器”,每个控制器至少两个链路,这样对于一个存储来说至少有4个链路,只要有一个链路状态正常,数据连接就不会中断。其次,在存储与服务器之间的连接也是冗余的,一般情况下,要配两个独立的光纤交换机,每个交换机连接存储每个控制器的一个路径。虽然在图1中,每个存储与每个光纤交换机之间只有一条线,实际上,在生产环境中,每个存储的存储控制器1与控制器2的一个链路要连接一个光纤交换机。再次,在服务器上也会配置两个独立的FC HBA接口卡,每个FC HBA接口卡连接到一个光纤交换机。这样服务器与存储都是双条独立的线路。最后,还可以使用数据备份的方式,备份应用中最重要的系统及数据。同时,对于存储本身,磁盘也是冗余的。一般是4-5块硬盘做RAID5,有的要求高的情况下则是RAID10。RAID10除了有较好的IOPS性能外,还有较高的数据冗余性。

 

现在专用的存储服务器通常通过光纤(FC)或SAS连接服务器,通常来说,采用FC HBA或SAS HBA接口卡的专用存储,在为其他服务器提供存储空间时,也需要服务器采用对应的FC HBA或SAS HBA接口卡。采用FC HBA或SAS HBA接口卡的好处是对于服务器来说,提供的存储像本地磁盘一样,也可以启动。

 

对于要求比较高的用户,可以采用FC HBA接口卡的存储,通常情况下,这种存储可以同时接2个或4个服务器,如果外接服务器数据较多,可以采用FC交换机进行扩展。而在采用SAS HBA接口卡时,可以在存储服务器上多加SAS接口板来外接服务器。对存储的速度要求不高并对价格敏感的用户,采用基于iSCSI的存储是一种较好的方式。

 

VMware ESXi提供主机级别的存储器虚拟化,即采用逻辑方式从虚拟机中抽象物理存储器层。在VMware ESXi主机上运行的虚拟机不清楚主机所连接的存储设备的复杂性和特殊性。

 

VMware ESXi虚拟机使用虚拟硬盘来存储其操作系统、程序文件、以及与其活动相关联的其他数据。虚拟磁盘是一个大型物理文件或一组文件,可以像任何其他文件一样轻松地对其进行复制、移动、存档和备份。你可以配置具有多个虚拟磁盘的虚拟机。

 

要访问虚拟磁盘,虚拟机需使用虚拟SCSI控制器。这些虚拟控制器对于虚拟机而言是不同类型的控制器,包括BusLogic并行、LSI逻辑并行、LSI Logic SAS和VMware准虚拟。虚拟机只能查看和访问以上类型的SCSI控制器。

 

虚拟机可通过上述某一虚拟SCSI控制器访问每个虚拟磁盘,驻留在VMware虚拟机文件系统(VMFS)数据存储(基于NFS的数据存储)或裸磁盘上。从虚拟机角度而言,每个虚拟磁盘看上去都好像是与SCSI控制器连接的SCSI驱动器。实际的物理磁盘设备是通过并行SCSI、iSCSI、网络,还是主机上的光纤通道适配器来访问,这对客户机操作系统以及虚拟机上运行的应用程序而言都是透明的。VMware ESXi的存储器虚拟化如下图2所示:

 

2.27 vSphere虚拟化数据中心使用共享存储的意义

图2 VMware ESXi存储虚拟化示意图

 

图2中所示为使用VMFS的存储器和使用裸机映射的存储器。该图同时演示了如何通过iSCSI

HBA或使用iSCSI启动器软件的通用网卡来访问iSCSI存储器。

 

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视频教学课程 链接地址
计算机网络技术基础视频课程专题 https://edu.51cto.com/topic/825.html
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linux系统管理与运维视频课程专题 https://edu.51cto.com/topic/779.html
Windows Server 2012 R2初级、中级、高级 https://edu.51cto.com/topic/1514.html
(vSphere+vSAN+Horizon)视频套餐完全系列 https://edu.51cto.com/topic/2813.html
Horizon 7.0 构建与配置(初级+中级+高级)套餐 https://edu.51cto.com/topic/2812.html
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