VMware Virtual SAN 6.6: Funktionsweise und Installation

    VMware Virtual SAN (vSAN)VMwares hyper­konvergente Storage-Lösung vSAN hat sich zu einem veritablen Enterprise-Storage entwickelt, das häufig eine Alter­native zu tradi­tionellen SANs dar­stellt. Dieser Beitrag erläu­tert das Kon­zept von vSAN und erklärt, welche Voraus­setzungen gegeben sein müssen, um es in Betrieb zu nehmen.

    Konzept und Architektur von vSAN sind im Grunde nicht neu und orientieren sich an den hyper­konvergenten Infras­trukturen anderer Hersteller. Es führt Direct Attached Storage sämtlicher ESXi-Hosts in einem vSAN-Cluster zu einem Pool zusammen, der sich dann als Shared Storage für VMs nutzen lässt.

    Inzwischen ist vSAN aber auch in der Lage, Speicherplatz als iSCSI-Target nach außen zu präsentieren, sodass es auch als Storage für Workloads jeglicher Art nutzen lässt. Die folgende Abbildung verdeutlicht das Konzept.

    Architektur von VMware Virtual SAN

    Konfigurationen für Ausfallsicherheit

    Die Robustheit bzw. Ausfallsicherheit ist beim Storage-Pool dadurch gegeben, dass vSAN je nach Lizenz und Größe des Clusters ein integriertes und verteiltes RAID darstellt, allerdings auf Software-Ebene. Ein RAID-System zum Anschluss der Platten im Host ist nicht erforderlich, vielmehr arbeiten vorhandene RAID-Controller im Passthrough/HBA-Modus.

    Mit der Standardlizenz bietet vSAN bei einen 3-Node-Cluster (der minimal möglichen Startgröße) Ausfallsicherheit für einzelne Hosts per Spiegelung, was bei der Analogie mit Platten-RAIDs einem RAID-1 entspricht. Ein 3-Node-vSAN-Cluster kann also maximal den Ausfall eines kompletten Nodes verkraften, ohne dass das Storage ausfällt.

    Seit der Version 6.2 und nur mit einer Advanced-Lizenz unterstützt vSAN auch einen einfachen oder doppelten Paritätsschutz, der den Ausfall eines oder mehrerer Hosts verkraftet. Das entspricht einem RAID 5 oder RAID 6 bei Platten und erhöht die nutzbare Kapazität im vSAN-Cluster. Eine Spiegelung ist aber auch hier problemlos möglich, denn für RAID-5 oder RAID-6 benötigt man auch mindestens 5 oder 6 Knoten.

    Implementierung als Kernel-Modul

    Ein entscheidender Unterschied zu anderen Herstellern von Software-defined Storage (SDS) wie Nutanix, Simplivity, Atlantis Computing, Starwind, OpenFilr & Co. besteht darin, dass VMware die gesamte Logik der Speicher­virtualisierung in den Kernel des Hypervisors verlagert und so auf eine Kontroll-VM verzichten kann.

    Das ist ein technologischer Kunstgriff, der VMware als Hersteller von ESXi offensteht, und der erhebliche Sicherheits- sowie Performance-Vorteile bringt. Der Kernel ist bereits standard­mäßig mit den entsprechenden Modulen ausgestattet, sodass es für vSAN  keine eigentliche Installation erforderlich ist.

    Vielmehr muss man folgendermaßen vorgehen:

    1. vSAN durch das Einspielen der vSAN-Lizenz freischalten,
    2. die auf jedem ESXi-Host benötigten VMKernel-Adapter für den vSAN-Provisionierungs-Traffic einrichten,
    3. und schließlich in den Einstellungen des gewünschten Host-Clusters das vSAN-Feature aktivieren.

    Einfacher lässt sich ein Enterprise-SDS kaum in Betrieb nehmen, sieht man mal von den recht anspruchs­vollen Installations­voraussetzungen bei der Hardware ab (hier sollte an unbedingt den Hardware Compatibility Guide zu Rate ziehen). Ein 10Gb/s-Netzwerk ist für vSAN sehr empfehlenswert.

    Systemvoraussetzungen für VMware Virtual SAN (vSAN)

    vSAN in Betrieb nehmen

    Ungeachtet weiterer Details und Finessen der vSAN-Architektur, sei hier nun das Aufsetzen eines einfachen vSAN-Clustern mit je einer SSD und zwei SATA-HDDs demonstriert. Die Minimal­anforderung ist eine SSD pro Host für den Cache-Tier und 1 HDD (oder SSD) pro Host für den Kapazitäts-Tier.

    Für dieses Bespiel erweitern wir einen bestehenden 3-Node HA/DRS/EVC-Cluster um das vSAN-Feature, und zwar auf Basis der bestehenden vSwitch- und pSwitch-Infrastruktur. In der Praxis empfiehlt es sich, Management- und Storage-Cluster zu trennen und außerdem auf ein dediziertes Netzwerk zu setzen.

    vSAN-Lizenz: Hinterlegen Sie eine gültige vSAN-Lizenz in vCenter. Sie finden die Funktion im Menü Verwaltung unter Lizenzierung => Lizenzen.

    Eingabe des Lizenzschlüssels für vSAN in vCenter

    Kernel-Adapter: Legen Sie auf jedem Host je einen VMKernel-Adapter für die Provisionierungs­art vSAN an:

    VMkernel-Adapter für vSAN auf jedem Host erzeugen

    Cluster erstellen/erweitern: Schließlich bearbeiten Sie die Einstelllungen Ihres Host-Clusters. Deaktivieren Sie zunächst vorrübergehend HA, navigieren dann in den Bereich Virtual SAN und klicken bei Allgemein auf Konfigurieren, um den vSAN-Einrichtungs-Wizard auf den Plan zu rufen.
    Wählen Sie im Schritt 1 vSAN-Funktionen abhängig davon, über welche ESXi/vSAN-Version oder Lizenz Sie verfügen, eine der Funktionen Dedup und Komprimierung, Verschlüsselung und/oder Fehler-Domänen.
    Während die Verschlüsselung erst ab Version 6.6 zur Verfügung steht, ist Dedup/Komprimierung zwar ein 6.2-Feature, aber nur in der Advanced-Edition enthalten und funktioniert nur mit einer All-Flash-Konfiguration.

    Auswahl von vSAN-Funktionen im Wizard. Verschlüsselung steht erst ab vSAN 6.6 zur Verfügung.

    Netzwerkvalidierung: Im nächsten Schritt überprüft der vSAN-Setup-Wizard, ob auf den beteiligten Hosts die benötigten Kernel-Adapter bereit stehen und korrekt konfiguriert sind.

    Die Netzwerkvalidierung prüft, ob auf den beteiligten Hosts die benötigten Kernel-Adapter vorhanden sind.

    Disk Claiming: Im Schritt Festplatten beanspruchen legen Sie dann in der Spalte Beanspruchen für pro Gerät fest, ob es dem Cache- oder Kapazitäts-Tier angehören soll. Nicht jeder Host muss zwangsläufig Kapazität beisteuern. Es empfiehlt sich aber, bei jedem Knoten die gleiche Anzahl an Disks zu verwenden.

    Zuordnung von SSDs und Plattenlaufwerken zu vSAN

    Nach einem Klick auf Beenden in der folgenden Zusammenfassung wird der vSAN-Cluster erstellt und nach wenigen Sekunden erscheint in der Datastore-Ansicht automatisch ein neuer Datenspeicher mit der Bezeichnung vsanDatastore.

    Nach Abschluss der vSAN-Konfiguration erzeugt der Wizard automatisch einen ersten Datastore.

    Dieser kann ab sofort zum Beispiel als Migrationsziel für Storage vMotion verwendet werden.

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