VMware vSAN چیست؟ ساختار و اجزای آن (قسمت اول)

مجازی سازی سنگ بنای زیرساخت فناوری اطلاعات سازمانی امروز است. شبکه ذخیره‌سازی مجازی (VSAN) نوعی معماری مدیریت ذخیره‌سازی تعریف شده توسط نرم افزار است و دارای مزایای بسیار زیادی از جمله افزایش انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری است. در این مطلب به معرفی vSAN که با حرف v کوچک نوشته می‌شود و راه حل اختصاصیVMware  است‌ می‌پردازیم.

VMware vSAN یک ابزار ذخیره‌سازی است که به صورت نرم‌افزاری تعریف می‌شود و به کمک hyperware VMware ESXi مورد استفاده قرار می‌گیرد. مقررات مربوط به ذخیره‌سازی توسط نرم‌افزار تعریف شده و بدون توجه به سخت‌افزار، ذخیره‌سازی بر اساس همان خط مشی‌های نرم‌افزاری تعیین شده مدیریت می‌شود. کاربران می‌توانند خط مشی‌ها و قوانینی را تعریف کنند که ویژگی‌هایی مانند دسترسی‌پذیری و کارایی‌های مختلف مورد نیاز را مشخص می‌کند. این خط مشی‌ها را می‌توان به سادگی به ماشین‌های مجازی جداگانه‌ای اختصاص داد و هر زمان که به آن تنظیمات نیاز بود، می‌توان به راحتی به آن‌ها دسترسی داشت؛ این خط مشی‌ها و قوانین را می‌توان با چند کلیک، با استفاده از vSphere Web Client تغییر داد و مجددا به شکل دلخواه اجرا کرد. VMWare vSAN با ارائه قابلیت استفاده از خط مشی‌ها و قوانین برای مدیریت ذخیره‌سازی، هزینه و پیچیدگی موجود در روش‌های ذخیره‌سازی سنتی را کاهش می‌دهد.

معماری VMware vSAN

VMware vSAN از معماری ذخیره‌سازی مبتنی بر شی استفاده می‌کند که در این روش‌ها هر شی یک بلوک از داده‌ها را در ماشین مجازی (VM) نشان می‌دهد. اجزایی که پایگاه داده vSAN را تشکیل می‌دهند عبارت از VM Home که شامل فایل‌های پیکربندی ماشین مجازی می‌شود، VM Swap، دیسک‌های مجازی (VMDK) و دیسک دلتا (حاوی اسنپ‌شات) و سایر موارد هستند. وظیفه مدیریت VMware vSAN با vSphere است و می‌توان از نوع تمام-فلش یا ترکیبی برای این کار استفاده کرد. یک vSAN تمام-فلش از فناوری ذخیره‌سازی فلش برای ذخیره و مدیریت ظرفیت اصلی و حافظه پنهان استفاده می‌کند در حالی که در انواع ترکیبی vSAN، از ترکیب فلش و روش‌های قدیمی‌تر استفاده می‌شود.

در هر خوشه از vSphere، یک نماینده تعیین شده وجود دارد که توسط همه گره‌های شرکت کننده در آن گروه انتخاب می‌شود. وظیفه نماینده، استخراج به‌روزرسانی‌های خوشه‌ای، عضویت و ارائه خدمات مربوط به دایرکتوری (CMMDS) به همه گره‌ها و توزیع به‌روزرسانی‌ها به نمایندگان است. در طول کشف خوشه‌، به هر گره نقشی اختصاص داده می‌شود، نقش‌هایی که در نظر گرفته می‌شود عبارت از موارد زیر است:

نقش اصلی

میزبان تعیین شده به عنوان نقش اصلی، تمام به‌روزرسانی‌های CMMDS را از همه گره‌های درون خوشه دریافت می‌کند. یک خوشه فقط می‌تواند یک میزبان اصلی داشته باشد.

نقش پشتیبان

میزبان تعیین شده به عنوان پشتیبان، در شرایطی که نماینده کنونی به هر دلیلی با شکست مواجه شود، نقش نماینده را به عهده می‌گیرد. یک خوشه فقط می‌تواند یک میزبان که به عنوان پشتیبان تعیین‌شده داشته باشد.

نقش نماینده

اعضای هر خوشه، می‌توانند نقش نماینده همان خوشه را به عهده بگیرند. زمانی که میزبان اصلی و پشتیبان با مشکل مواجه شوند، نماینده می‌تواند نقش اصلی یا پشتیبان را ایفا کند. اگر خوشه دارای چهار گره یا بیشتر باشد، بیش از یک میزبان هم می‌تواند نقش نماینده را به عهده بگیرند.

مقاله پیشنهادی“SD-WAN چیست؟ و چه مزایایی دارد؟”

اجزای اصلی vSAN

معماری vSAN دارای اجزای زیر است که در مورد هر یک از اجزا،‌ وظایف آن هم توضیح داده شده است:

CLOM (مدیراشیاء در سطح خوشه)

• ایجاد و انتقال اشیاء درون خوشه
• اعتبارسنجی اشیاء بر اساس منابع موجود و خط مشی‌های ذخیره‌سازی مربوط به همان خوشه
• اطمینان از مطابقت هر یک از اشیاء با خط مشی‌های ذخیره‌سازی مشخص شده
• توزیع حجم کار به طور مساوی بین میزبان‌های vSAN

DOM (مدیر اشیاء توزیع‌شده)

• همگام‌سازی مجدد اشیاء در حین بازیابی خوشه vSAN
• تعیین اینکه کدام فرایندها از ورودی و خروجی به اشیاء منتقل می‌شوند
• انجام فعالیت‌های مربوط به ورودی و خروجی به نمایندگی از ماشین مجازی روی اشیاء
• هدایت LSOM به منظور تخصیص اجزای محلی

LSOM (مدیر اشیاء با ساختار ثبت وقایع)

• ارائه بافر لازم برای فعالیت‌های خواندن و نوشتن
• رمزگذاری پایگاه داده vSAN
• گزارش یک شبکه ناسالم و دستگاه‌های ذخیره‌سازی
• انجام مجدد آزمون‌های ورودی و خروجی برای دستگاه‌هایی که در داخل خوشه با مشکل مواجه می‌شوند
• انجام بازیابی برای میزبان‌هایی که فعالیت خود را شروع کرده‌اند

CMMDS (نظارت خوشه‌ای، عضویت، خدمات دارکتوری)

• کشف، ایجاد و نگهداری گره‌های درون vSAN
• خوشه‌بندی کردن
• تعریف نقش‌های خوشه‌ای vSAN
• کنترل کردن موجودی هر یک از نقش‌ها در خوشه vSAN
• ذخیره اطلاعات متا در مورد تمام اشیاء

RDT (حمل و نقل مطمئن اطلاعات)

• مسئول ارتباطات درون خوشه‌ای vSAN

بهترین راه برای تجسم یک خوشه vSAN این است که آن را به عنوان یک ساختمان در حال ساخت در نظر بگیرید. هر یک از اجزای هر vSAN فعالیتی مشابه وظایف افراد مختلف در ساخت و ساز یک ساختمان را به عهده دارند؛ CLOM که مدیریت اشیاء در سطح خوشه را به عهده دارد، معادل معمار ساختمان است. DOM که اشیاء توزیع‌شده و LSOM‌ که اشیاء با ساختار ثبت وقایع را مدیریت می‌کنند به ترتیب حکم پیمانکار و کارگر ساختمانی را دارند. نظارت خوشه‌ای، عضویت، خدمات دارکتوری که از وظایف CMMDS هستند، فعالیتی مشابه آنچه که مدیر پروژه انجام می‌دهد است. در نهایت RDT که اطلاعات را در بستری امن منتقل می‌کند، نقش کامیون تحویل لوازم را دارد.

انواع پیکربندی

vSAN را می توان به صورت کلاسترهای Hybrid یا All-flash پیکربندی کرد. در کلاستر‌های هیبردی دستگاه‌های flash برای لایه Cache استفاده می شوند و دیسک‌های مغناطیسی به منظور استفاده در لایه ذخیره سازی کاربرد دارند.

از طرف دیگر در کلاستر‌های all-flash دستگاه‌های فلش به منظور هر دو قابلیت Cache و ذخیره سازی استفاده می شوند.

پیش نیازهای نصب  

پیش نیازهای فضای ذخیره سازی

در زیر لیستی از اجزای سخت افزاری مورد نیاز برای هاست‌های vSAN را بیان می کنیم.

Cache: حداقل یک عدد SAS یا SSD ساتا یا دستگاه فلش تحت PCIe (یا همان nvme) مورد نیاز است. توجه کنید که vSphere Flash Read Cache نباید از دستگاه‌های فلشی که برای کش vSAN در نظر گرفته شده است، استفاده کند. همینطور دستگاه‌های Cache فلش نباید با VMFS یا بقیه file system ها فرمت شوند.

فضای ذخیره سازی برای ماشین مجازی: برای پیکربندی از نوع Hybrid مطمئن شوید که حداقل یک دیسک مغناطیسی SAS وجود دارد. برای پیکربندی All-flash نیز مطمئن شوید که حداقل یک SAS، SSD ساتا یا دستگاه فلش PCIe نیز وجود داشته باشد.

Storage Controller: یک دستگاه SAS/SATA Host Bus Adapter (HBA) که در مد passthrough یا RAID 0 است.

پیش نیاز های حافظه

پیش نیاز حافظه برای vSAN به تعداد disk group هایی که هایپروایزر ESXi باید مدیریت کند، بستگی دارد.

پیش نیاز‌های شبکه

قبل از این که اقدام به پیکربندی vSAN کنید، مطمئن شوید که ساختار شبکه و پیکربندی شبکه روی هاست‌های ESXi حداقل پیش نیاز‌های لازم برای پیکربندی vSAN را داشته باشند.

پهنای باند هاست: هر هاست باید پهنای باند مینیموم برای vSAN را داشته باشد.

• ۱Gbps به صورت اختصاصی برای پیکربندی هیبریدی
• ۱۰Gbps به صورت اختصاصی یا اشتراکی برای پیکربندی all-flash

اتصال بین هاست‌ها: هر هاست در کلاستر vSAN باید کارت شبکه VMkernel برای ترافیک vSAN داشته باشد.

شبکه هاست: همه هاست ها در کلاستر vSAN باید به شبکه vSAN لایه دو یا لایه سه متصل باشند.

Latency شبکه:

• ماکسیموم ۱ میلی ثانیه RTT (Round Trip Time) برای کلاستر های استاندارد vSAN بین همه هاست های کلاستر
• ماکسیموم ۵ میلی ثانیه RTT بین دو سایت اصلی برای کلاستر های stretched
• ماکسیوم ۲۰۰ میلی ثانیه RTT از سایت اصلی به هاست vSAN witness

جمع‌بندی

VMware vSAN پیچیدگی‌های ابزارهای سخت‌افزاری را کاهش داده و کمک می‌کند که معماری مدیریت ذخیره‌سازی به صورت نرم‌افزاری پیاده شود. مزیت اصلی نرم‌افزاری کردن مدیریت ذخیره‌سازی اطلاعات، توانایی تغییر خط مشی‌ها، به آسانی و با کمترین هزینه ممکن است. استفاده از VMware vSAN باعث سادگی، چابکی و قابل مدیریت شدن سیستم ذخیره‌سازی می‌شود. همه این مزایا با کاهش هزینه‌ها همراه است که این گزینه را برای شرکت‌های کوچک هم منطقی و کارآمد می‌کند.