Технології зберігання даних VMware vSphere 6. Частина 2.1 – New School: SPBM і VAIO

Представляю вашій увазі другу частину серії публікацій про технології зберігання VMware vSphere. В ній будуть розглянуті нові можливості, які стали доступні в 6 версії продукту. З-за великого обсягу 2га частина буде розбита на 2 статті: частина 2.1 з описом технологій SPBM і VAIO (дана стаття), частина 2.2 з описом VVOL (наступна стаття).

Storage Policy-Based Management (SPBM). Управління сховищем на основі політик
Технологія управління сховищем на основі політик дозволяє встановити вимоги до сховищ на яких будуть розміщуватися ВМ (віртуальні машини) і гарантувати виконання ряду сервісів для цих ВМ. В умовах великих інфраструктур при такому підході процес надання сховищ для ВМ стає більш ефективним і зручним.

Адміністратор формує і редагує набір необхідних дата-центру політик, після прив'язки потрібної політики до конкретної ВМ віртуальна інфраструктура сама вибирає з безлічі сховищ дата-центру обмежений набір сховищ, що задовольняє вимогам політики. Крім цього, політика може гарантувати виконання для ВМ таких сервісів як кешування і реплікація даних, якщо в ній задані відповідні правила, а в інфраструктурі розгорнуті фільтри вводу-виводу (VAIO).

Категорії правил, використовуваних в політиках

Правила, на основі яких формуються політики SPBM, діляться на 3 категорії.

Загальні правила (Common rules) – базуються на даних сервісах і не залежать від типу сховища, є загальними для будь-якого типу сховищ. Під сервісами в даному випадку розуміються маніпуляції з потоком даних, здійснювані за допомогою фільтрів вводу-виводу розроблених на базі VAIO, а саме кешування і реплікація даних на рівні окремих ВМ.

Загальні правила не встановлюють вимоги до вибору сховища і його характеристик, вони гарантують і забезпечують застосування до ВМ певних сервісів (фільтрів вводу-виводу). Застосування загальних правил стає доступним тільки при наявності відповідних фільтрів вводу-виводу, які повинні бути встановлені на vCenter і хости/кластери ESXi.

Правила на основі сервісів сховища (Rules Based on Storage-Specific Data Services) – визначаються сервісами даних, які надають певні типи сховищ, такі як Virtual SAN і VVol. Ключовий момент – сервіси специфічні для даного конкретного сховища.

Провайдери сховищ (storage provider-и, вони ж VASA provider-и) збирають інформацію про характеристики і можливості (сервіси) сховища і надають її vCenter. Таким чином, формується певний профіль сховища, що містить інформацію про всіх його сервісах і, відповідно, про якість обслуговування, яке воно може надати.

Політика формується на основі правил, що гарантують певний рівень обслуговування та застосування сервісів даних. Будучи прив'язаною до певної ВМ, така політика буде гарантувати її розміщення на сховище з заданим рівнем сервісу і характеристиками: місткість, продуктивність, доступність, відмовостійкість і т. д.

Правила на основі ярликів (Rules Based on Tags)– створюються на основі ярликів, якими можна позначити різні сховища.

Ярлики або теги в основному використовуються у 2х випадках:

• Якщо необхідно позначити сховища не представлені провайдерами (VASA), такі як VMFS або NFS.
• Для позначення характеристик не передбачених у VASA, таких як географічне розміщення сховищ або адміністративна приналежність.

В наслідок теги, присвоєні сховищ, можуть бути використані при формуванні правил у політиках.

Формування та застосування політик

Політики можуть містити загальні правила і кілька наборів правил, що містять правила на основі сервісів сховища і на основі ярликів. Взаємозв'язок між наборами правил в політиці – логічне «АБО», взаємозв'язок між правилами в наборі — логічне «І». Отже, для розміщення ВМ можна вибрати одне зі сховищ, які будуть повністю відповідати правилам одного з наборів прив'язаною до даної ВМ політики. Також, до цієї ВМ повинні будуть застосовуватися загальні правила зазначені в цій політиці.

VAIO vSphere APIs for IO Filtering. Набір API для фільтрації вводу-виводу
vSphere APIs for IO Filtering (VAIO) призначені для створення сторонніми розробниками програмних компонентів званих фільтрами вводу-виводу (I/O filters). Ці фільтри можуть бути встановлені на хости ESXi і виконувати додаткові маніпуляції з даними ВМ шляхом обробки запитів вводу-виводу між ВМ та їх віртуальними дисками.

Фільтри вводу-виводу отримують прямий доступ до I/O (data) path між ВМ і її віртуальним диском незалежно від використовуваної інфраструктури зберігання.

Фільтри вводу-виводу повинні створюватися сторонніми розробниками та поширюватися у вигляді пакетів, компоненти яких встановлюються на сервер vCenter і хости ESXi. Після установки фільтрів на хости ESXi сервер vCenter автоматично налаштовує і реєструє I/O filter storage provider (VASA-провайдер для фільтрів вводу-виводу) для цих хостов. Дані VASA-провайдери дозволяють інтегрувати механізм фільтрів введення-виведення з SPBM, в результаті чого налаштування дата-сервісів, що надаються фільтрами, стають доступні для управління через політики – «загальні» правила в інтерфейсі VM Storage Policies. Відповідно, після прив'язки потрібної політики до дисків ВМ, вони будуть піддаватися зазначеним у політиці дій фільтрів вводу-виводу.

Теоретично сторонні розробники можуть створювати будь-які фільтри вводу-виводу. Однак поточний реліз vSphere 6.2 підтримує тільки 2 категорії фільтрів:

• Кешуючі фільтри – можуть використовувати локальні флеш-накопичувачі для кешування даних ВМ на віртуальних дисках.
• Фільтри реплікації – реплікують всі операції запису для конкретної ВМ на зовнішнє сховище (хост або кластер).
Допустима установка безлічі фільтрів, навіть однієї категорії (наприклад, кешуючих), на один хост ESXi.

Компоненти фільтрів вводу-виводу:

• VAIO Filter Framework – каркас VMware для роботи фільтрів вводу-виводу.
• I/O Filter Plug-In – програмний компонент стороннього розробника, який здійснює перехоплення і фільтрацію даних між гостьової ОС і віртуальним диском ВМ.
• CIM Provider – опціональний компонент стороннього розробника для конфігурування і керування плагінами I/O Filter.
• vSphere Web Client Plug-In – опціональний компонент стороннього розробника для управління CIM провайдером з vSphere Web Client.
• I/O Filter Daemon – опціональний компонент стороннього розробника, може використовуватися як сервіс для взаємодії з конкретними фільтрами з можливістю встановлення мережевої взаємодії між хостами.

image
Кожен Virtual Machine Executable (VMX) компонент ВМ містить Filter Framework, який управляє плагінами I/O Filter, прив'язаними до віртуальних дисків даної ВМ. Filter Framework викликає фільтри при появі запитів вводу-виводу між ВМ і її віртуальними дисками, таким чином, будь-дискові операції ВМ перехоплюються фільтрами.

Фільтри виконуються послідовно в певному порядку, наприклад, спочатку фільтри реплікації, потім кешуючі фільтри. До одного віртуального диска може бути прив'язано кілька фільтрів, але тільки по одному з певної категорії.

Після того, як запит вводу-виводу був оброблений усіма фільтрами, прив'язаними до віртуального диска, цей запит направляється за місцем призначення (до ВМ або її диску).

Помилки, викликані роботою фільтрів, можуть відбитися на роботі ВМ, до яких вони прив'язані, але на роботу системи та інших ВМ вони не вплинуть.

Локальний флеш-кеш для фільтрів вводу-виводу

Для роботи кешуючих фільтрів вводу-виводу необхідні* локальні флеш-ресурси, які формуються шляхом встановлення флеш-накопичувачів (SSD) на хости ESXi. Встановлені флеш-накопичувачі об'єднуються в загальний ресурс в рамках хоста – віртуальний флеш-ресурс (virtual flash resource), форматований в VFFS. VFFS – це файлова система, оптимізована для роботи з флеш-накопичувачами, є похідною від базової ФС vSphere – VMFS.

Під час обробки вводу-виводу фільтри формують кеш для ВМ і розміщують його на VFFS-ресурс.

image
Особливості віртуальних флеш-ресурсів:

• На одному хості можливе розміщення лише одного віртуального флеш-ресурсу (розділу VFFS).
• Віртуальні флеш-ресурси призначені тільки для цілей кешування і не можуть використовуватися для розміщення ВМ або інших завдань.
• Віртуальні флеш-ресурси можуть використовувати лише локальні флеш-накопичувачі.
• Віртуальні флеш-ресурси можуть бути сформовані з різних пристроїв, у т. ч. з різними інтерфейсами (SATA, SAS, PCIe, NVMe).
• Флеш-накопичувачі цілком віддаються у розпорядження віртуального флеш-ресурсу, їх не можна використовувати в інших цілях, наприклад, для Virtual SAN або VMFS.

Примітка:

Віртуальні флеш-ресурси також можуть використовуватися механізмами Host swap cache і Flash Read Cache, причому один VFFS-ресурс може спільно використовуватися обома механізмами.

Host swap cache – призначений для розміщення swap-файлів ВМ. Якщо на хості ESXi не вистачає фізичної пам'яті (ОЗП) для ВМ, то відсутні обсяги ОЗУ, необхідні ВМ, що виносяться на масив у вигляді swap-файлів. Host swap cache дозволяє перемістити файли на ресурси швидші, ніж основне сховище дисків ВМ.

Flash Read Cache – більш рання, ніж їх VAIO-фільтри, технологія кешування даних для ВМ, підтримує тільки кеш на читання. Технологія з'явилася у версії vSphere 5.5 і є вбудованим інструментом VMware. Для її роботи необхідно вказувати розмір зарезервованого кешу для кожної ВМ. Ефективність роботи технології залежить від типу навантаження, відчутний приріст продуктивності можна очікувати в разі великого потоку операцій читання.

* Є припущення, що для роботи кешуючих фільтрів вводу-виводу не обов'язково використовувати VFFS-розділ, розробник VAIO фільтрів може реалізувати сховище кешу ВМ іншим, можливо, більш ефективним способом.


Спасибі за увагу, продовження слід.
Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.