VMware vSphere 5.0存储新功能解析

借由改进的VMFS档案系统、VAAI API、虚拟机迁移功能,以及配套的SRM与VSA等经过改进或全新的套件,vSphere 新版可提供更具扩展性、更有效率、管理也更简单的存储服务

刚发布的vSphere 5.0,是VMware数据中心级 ESX虚拟化平台家族的第5代产品,相较于上一个版本,VMware宣称vSphere 5.0拥有200多项功能更新,其中在存储部份,提供了改进的VMFS档案系统,更方便的属性驱动存储(Profile-Driven storage)与Storage DRS功能,还可搭配与vSphere 5.0一同发布、用于提供共享存储服务的vSphere Storage Appliance(VSA)套件,另外与vSphere搭配的SRM自动化灾难复原管理套件,也新增了内置远端复制功能,借由这些改进与新增功能,可为用户的虚拟化环境,提供扩展性更大、更弹性、管理更方便的存储服务。

扩展性更大的VMFS-5档案系统

VMFS档案系统(VMware Virtual Machine File System)是VMware虚拟化平台存储架构的基础,迄今共衍生了4个世代,VFMS-1是搭配ESX 1.x平台,VFMS-2用于搭配ESX 2.x平台,ESX 3.x与vSphere 4.x平台都是采用VMFS-3,vSphere 5.0则搭配新的VMFS-5。

最新的VMFS-5有几项改进:

– 更弹性的区块(block)设定:先前的VMFS使用1MB、2MB、4MB、8MB大小的区块,越大的档案将对应更大的区块,如1MB区块只能支持最大256GB的档案,8MB区块则能支持2TB的档案。VMFS-5则解除了这些限制,即使非常大的档案,也能使用1MB区块。

– 更大的磁盘区:先前版本VMFS支持的单一extent Volume,最大为2TB,VMFS-5则提高到64TB,可利用大于2TB的LUN来建立单一extent Volume.

– 在RDM pass-through(Physical Compatibility)模式下,允许超过60TB大小的LUN;不过非pass-through的RDM模式(Virtual Compatibility)的LUN最大仍为2TB.

– 支持GPT分割:随着支持的磁盘区容量大幅提高,VMFS-5采用了GUID分割表借以支持大于2TB的分割区(先前版本VMFS采用的MBR分割,有2TB容量上限)。

– 更好的小档案支持:先前版本VMFS的子区块(Sub-Block)为64KB,VMFS-5则改为8KB,存放小档案时的容量效率更佳,对于大于1KB、小于8KB的档案,只会占用8KB子区块,不像先前版本是从64KB起跳,可节省许多空间。对于小于1KB的档案,VMFS-5则使用metadata来描述档案位址,不使用档案区块,亦可减少容量消耗。

– 可容纳更多档案:每个Volume允许存放超过10万个档案,较先前增加3倍(VMFS-3是30,720个)。

– 强化效能:可搭配整合在VAAI架构中的ATS(Atomic Test & Set)功能,当存储设备支持VAAI时,可利用存储硬体加速file locking效率。

不过VMFS-5允许的最大VMDK档案大小仍为2TB,每台ESXi主机允许使用的LUN也与先前同样都是最大256个。既有VMFS-3可在线上直接升级为VMFS-5,而不会影响虚拟机运行。

效率更高的Storage vMotion

Storage vMotion可将虚拟机从一台存储设备迁移到另一台存储设备,而不会造成虚拟机服务的中断。这个功能出现的其实相当早,但最初并不是叫做Storage vMotion,而是一种升级工具,用于协助用户将虚拟机从ESX 2.x平台迁移到3.0.1,也就是从VMFS-2档案系统存储区迁移到VMFS-3存储区。

到了ESX 3.5时,则引进了透过快照(snapshot)辅助迁移的机制,在执行虚拟机迁移过程中,可利用虚拟机的快照复本来处理迁移期间的I/O,当迁移完成后,再将异动数据从快照复本,写进搬移到新位置的虚拟机中。

在vSphere 4.x上,Storage vMotion舍弃了利用虚拟机快照作为中继辅助的作法,改透过新增的异动区块追踪(Changed Block Tracking)功能,来记录虚拟机复制迁移期间的数据异动,可减少迁移后所需写入的异动数据量。

到了最新的vSphere 5.0,Storage vMotion引进了称为Mirror Mode的新模式,可透过镜像复制方式,以single pass block copy一次将所有要迁移的区块从来源端复制到目标端,可缩短迁移作业耗费时间。至于开始迁移作业后才在来源端产生的区块异动,则利用新的镜像驱动程式(Mirror Driver)将异动区块从来源端同步到目标端,让来源端与目标端在复制过程中保持一致(当来源端Guest OS要对已经被Storage vMotion复制到目标端的区块进行写入动作时,Mirror Driver会立即将这个写入I/O也同步到目标端)。

除迁移程序上的改进外,vSphere 5.0的Storage vMotion还有两项新功能,一是可以搭配拥有快照或Clone复本连结的虚拟机运作,可同时搬移虚拟机本体与其连结的快照/Clone;另一是可搭配针对存储端的负载平衡功能运作,依负载情况自动在不同存储设备间迁移虚拟机,也就是Storage DRS(Distributed Resource Scheduler)功能。