vSAN：技術(shù)原理、存儲特性及部署方法
vSAN 技術(shù)原理
SAN 是 VMware 提供的一種分布式存儲解決方案，通過聚合 ESXi 主機(jī)的本地存儲資源（HDD、SSD）創(chuàng)建共享存儲池，用于支持虛擬機(jī)的高性能和高可用性存儲需求。
分布式 RAID
VSAN的關(guān)鍵特性包括：
- 自動分層存儲：根據(jù)數(shù)據(jù)的活躍程度自動將數(shù)據(jù)放置在不同類型的存儲介質(zhì)上。
- 復(fù)制和故障切換：為確保數(shù)據(jù)的高可用性，VSAN會在集群中的不同節(jié)點(diǎn)之間復(fù)制數(shù)據(jù)。
- 性能優(yōu)化：通過智能的數(shù)據(jù)布局和緩存機(jī)制，VSAN能夠提供卓越的性能。
- 易于管理和部署：VSAN的配置和管理非常直觀，可以通過vSphere Web Client進(jìn)行。
- 數(shù)據(jù)冗余方式：
RAID-1（同步鏡像）：性能優(yōu)先，每個存儲對象有多個副本。
RAID-5/6（校驗(yàn)?zāi)Ｊ剑喝萘績?yōu)先，通過校驗(yàn)數(shù)據(jù)保護(hù)存儲對象。
存儲策略
存儲策略是 vSAN 的核心功能之一，允許管理員為每個虛擬機(jī)甚至虛擬磁盤單獨(dú)設(shè)置性能和可用性要求：
- 容忍主機(jī)或磁盤故障數(shù)。
- 數(shù)據(jù)條帶數(shù)（提高性能）。
- 容錯方法（RAID 模式選擇）。
vSAN 存儲特性
RAID-5 和 RAID-6 支持
RAID-1 和 RAID-5/6 的存儲機(jī)制對比
- RAID-1（鏡像模式）
例如：存儲一個 100GB 的虛擬磁盤需要 200GB 的總?cè)萘俊?/p>
每一份數(shù)據(jù)都需要完整的副本，冗余度高。
容忍 1 次主機(jī)或磁盤故障的情況下，存儲需求是數(shù)據(jù)大小的 2 倍。
- RAID-5（單校驗(yàn)?zāi)Ｊ剑?/li>
例如：存儲 100GB 的虛擬磁盤，需要 75% 的容量，即 133.33GB，節(jié)省了約 33% 的空間。
數(shù)據(jù)以條帶形式分布在 3 臺主機(jī)上，第 4 臺主機(jī)存儲校驗(yàn)數(shù)據(jù)。
糾刪碼（Erasure Coding）：VSAN 引入了糾刪碼技術(shù)，類似于 RAID-5 的奇偶校驗(yàn)機(jī)制，但更為靈活和高效。糾刪碼可以在單個磁盤故障的情況下保護(hù)數(shù)據(jù)完整性。
校驗(yàn)數(shù)據(jù)占用 1/n 的容量（n 是主機(jī)總數(shù)），因此實(shí)際數(shù)據(jù)只需占用 n-1/n 的容量。
圖片
RAID-6（雙校驗(yàn)?zāi)Ｊ剑?/h4>
例如：存儲 100GB 的虛擬磁盤，需要 66.67% 的容量，即 150GB，節(jié)省了約 50% 的空間。
數(shù)據(jù)分布在 4 臺主機(jī)上，另外 2 臺主機(jī)存儲校驗(yàn)數(shù)據(jù)。
雙重冗余：VSAN 可以配置為在多個磁盤上存儲多個副本或使用更復(fù)雜的糾刪碼方案，以提供類似于 RAID-6 的雙重冗余保護(hù)。這通常通過配置存儲策略來實(shí)現(xiàn)，確保數(shù)據(jù)在多個節(jié)點(diǎn)上分布并具有足夠的冗余。
校驗(yàn)數(shù)據(jù)占用 2/n 的容量，因此實(shí)際數(shù)據(jù)只需占用 n-2/n 的容量。
圖片
存儲策略 | RAID模式 | FTT | 條帶寬度 | 占用空間 |
高性能策略 | RAID-1 | 1 | 1 | 200GB |
節(jié)省空間策略（1） | RAID-5 | 1 | 1 | 133.33GB |
節(jié)省空間策略（2） | RAID-6 | 2 | 1 | 150GB |
無容錯策略 | 無 | 0 | 1 | 100GB |
為什么 RAID-5 和 RAID-6 節(jié)省空間
- RAID-1 是完全復(fù)制機(jī)制，需要完整的鏡像副本，存儲效率最低。相比之下，RAID-5 和 RAID-6 通過校驗(yàn)數(shù)據(jù)替代部分鏡像數(shù)據(jù)，大幅減少了冗余占用空間。
- 冗余校驗(yàn)比率的降低：
RAID-5 每寫入 3 份數(shù)據(jù)只需 1 份校驗(yàn)數(shù)據(jù)（25% 冗余）。
RAID-6 每寫入 4 份數(shù)據(jù)只需 2 份校驗(yàn)數(shù)據(jù)（33.33% 冗余）。
性能與容量的權(quán)衡
性能優(yōu)先：選擇 RAID-1，可以提供更高的 I/O 性能。
容量優(yōu)先：選擇 RAID-5/6，可在性能稍作犧牲的情況下大幅節(jié)約存儲空間。
條帶化增強(qiáng)性能vSAN
支持 RAID-0 條帶化，虛擬磁盤數(shù)據(jù)可分布到多個物理磁盤上，提升性能。但條帶化并非所有場景都需要，適用場景需根據(jù)業(yè)務(wù)需求評估。
vSAN 的部署方法
部署前準(zhǔn)備
1.硬件要求
- 每臺主機(jī)至少 1 塊 SSD（緩存層）和 1 塊 HDD/SSD（容量層）。
- 網(wǎng)絡(luò)連接：推薦 10Gbps 網(wǎng)絡(luò)，保證主機(jī)間數(shù)據(jù)傳輸性能。
2.集群需求
- RAID-1：至少 3 臺主機(jī)。
- RAID-5：至少 4 臺主機(jī)。
- RAID-6：至少 6 臺主機(jī)。
3.環(huán)境要求
- vSphere 環(huán)境：安裝并配置 vCenter 和 ESXi 主機(jī)。
- 許可：確保 vSAN 許可激活。
配置步驟
- 啟用 vSAN 功能
在 vCenter 中創(chuàng)建或編輯集群，勾選 vSAN 選項(xiàng)。
- 檢查硬件和磁盤兼容性
確保主機(jī)中的磁盤滿足 vSAN 的硬件兼容性要求，可以通過 VMware Compatibility Guide 檢查。
- 在 vCenter 中配置 vSAN 存儲池
標(biāo)記磁盤用途：標(biāo)記合適的磁盤為緩存層或容量層。
創(chuàng)建磁盤組：每個磁盤組由 1 塊緩存層磁盤和最多 7 塊容量層磁盤組成。
- 配置存儲策略
設(shè)置容錯方式（RAID 模式）、容錯數(shù)（FTT）、條帶寬度及預(yù)留容量。
- 應(yīng)用存儲策略
在虛擬機(jī)部署或磁盤配置時直接選擇存儲策略。
- 測試與驗(yàn)證
使用 vSAN 健康檢查工具驗(yàn)證配置是否符合最佳實(shí)踐。
總 結(jié)
vSAN 通過分布式存儲架構(gòu)將性能與容量需求相結(jié)合，為虛擬化環(huán)境提供高效的存儲解決方案。其靈活的存儲策略和多種容錯方式使其在高可用性、擴(kuò)展性和性能上具備顯著優(yōu)勢。企業(yè)可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求，合理規(guī)劃和部署 vSAN，充分發(fā)揮其技術(shù)潛能。
