آموزش راه اندازی vSAN در VMware vsphere

SAN  چیست:

SAN مخفف Storage Area Network و به معنی شبکه ذخیره سازی اطلاعات است که این امکان را فراهم می سازد تا یک یا چند دیسک به صورت همزمان و متمرکز در بستر شبکه توسط چندین سرور مورد استفاده قرار گیرد. به شکلی که گویی این دیسک ها به صورت مستقیم به سرور متصل هستند.

اتصال سرور ها به SAN معمولا از طریق پروتکل های FC (Fiber channel)، FCoE و یا iSCSI انجام میگیرد. هر کدام از این پروتکل ها نیز مزایا یا معایبی نسبت به یکدیگر دارند. به عنوان نمونه پروتکل FC نیازمند استفاده از فیبر نوری و تجهیزات متناسب است لذا هزینه استفاده از آن بسیار بالاتر از استفاده از سایر پروتکل ها خواهد بود. اما سرعت انتقال داده ها از طریق فیبر تا  8 Gbps و در صورت استفاده از link aggregation  تا 32 Gbps قابل افزایش خواهد بود.

پروتکل iSCSI بر بستر شبکه و بر روی پروتکل TCP/IP فعالیت میکند و چون در بستر Ethernet  فعالیت میکند نیازی به خرید تجهیزات اضافی و صرف هزینه برای آن نیست. پروتکل iSCSI نسبت به FC دارای کارایی کمتری است چرا که می بایست دستورات SCSI را در TCP/IP انکپسوله کند. همچنین نسبت  به FC دارای سرعت کمتری در I/O است.

FCoE نیز قابلیت های FC و iSCSI را با استفاده از کارت های شبکه CNA که قابلیت استفاده از پروتکل FC را بر بستر Ethernet  دارد را فراهم می سازد.

در هر سه نوع پروتکل امکان افزاش سرعت  با استفاده از link aggregation   وجود دارد اما انتخاب این که کدام پروتکل مناسب تر است، بستگی به گستردگی شبکه، تجهیزات، فاصله و سایر نیازمندی ها دارد.

SAN  نرم افزاری:

San  ها معمولا در قالب نوع سخت افزاری آن معرفی میشوند اما نوع نرم افزاری آن که به نوعی  Software define storage  نیز محسوب می شود نیز قابل استفاده هستند که نسبت به نوع سخت افزاری آن دارای مزیت ها و معابی است.

برخی از مزایای   مدل نرم افزاری آن شامل هزینه کمتر، عدم وابستگی به سخت افزاری خاص، سرعت پیکربندی و راه اندازی بالاتر اشاره کرد.

ابزارهای متنوعی برای ایجاد SDS در بستر های مختلف به عنوان SAN نرم افزاری وجود دارد. که مطرح ترین و به نام ترین آن   vSAN  از شرکت VMware می باشد. که در ادامه برخی از ویژگی های آن عنوان خواهد شد.

• این محصول با توجه به این که در لایه hypervisor فعالیت میکند، به صورت مستقیم با سخت افزار در ارتباط بوده و در نتیجه سرعت بالایی دارد. در واقع واسطی بین آن با سخت افزار وجود ندارد که منابعی را صرف پردازش خود کند.
• مقیاس پذیر یا scalable است. بدین معنی که قابل ارتقا و قابل گسترش است.
• زمان راه اندازی آن پائین است.

پیاده سازی VMware vSan

در این مستند نحوه پیکربندی vSAN در VMwaer با هدف  استفاده از دیسک های لوکال هاست های درون کلاستر، به عنوان یک storage pool  قابل دسترس در شبکه، خواهیم پرداخت. در هر کدام از این هاست ها یک دیسک برای hypervisor با نام datastore1 و یک دیسک برای ذخیره سازی داده ها و استفاده ماشین های مجازی با نام datastore2 وجود دارد. در حالت فعلی دیسک های هر هاست تنها برای همان هاست قابل استفاده می باشد.

نیازمندی ها:

برای پیاده سازی vSAN به وجود Vcenter  حداقل  سه  هاست ESXi و ترجیحا یک VMkernel مجزا برای ترافیک vSAN نیاز است.

مدل های پیاده سازی vSAN:

در حالت کلی vSAN  از دو tier استفاده می کند. Cache tier وcapacity tier که cache tier از یک دیسک SSD برای کش کردن عملیات خواند و نوشتن استفاه می شود. دو معماری در vSAN به شرح زیر وجود دارد  که بنا به معماری انتخاب شده عملکرد cache tier  نیز دارای تغییر خواهد بود.

• Hybrid: از دیسک SSD برای لایه cashe و از دیسک های HDD  برای لایه capacity  استفاده میکند. از دیسک SSD،  70 درصد ظرفیت آن به خواندن اطلاعات و 30 درصد ظرفیت آن برای نوشتن اطلاعات استفاده میشود. در واقع عملیات نوشتن بر روی دیسک های capacity ابتدا در این لایه کش شده سپس در دیسک نوشته می شوند.  این مدل هزینه کمتری نسبت به مدل دیگر دارد و با توجه به استفاده از هارد های HDD میتواند ظرفیت بیشتری را نیز با هزینه کمتری فراهم کند.

• All-flash: همانطور که از نام آن پیدا است، در این معماری برای هر دو tier از دیسک های SSD استفاده می شود. با توجه به این که لایه capacity  از دیسک های SSD استفاده میکند، دیسک کش دیگر فضایی را به خواندن اختصاص نخواهد داد و  تنها به عنوان write buffer  استفاده می شود. این معماری سرعت بسیار بالای خواهد داشت اما هزینه آن به علت استفاده از دیسک های SSD نیز بالا خواهد بود.

جهت پیکربندی vSAN میبایست مطمئن شد که تمامی هاست ها به VMkernel ای با قابلیت عبور ترافیک vSan متصل باشند. توصیه می شود که هر هاست دارای یک پورت management یک پورت برای data و ترجیحا پورتی مجزا برایvSan  باشد. این مستند تنها پورت های management و vSAN  از یکدیگر تفکیک شده اند.

پیکربندی:

بعد از نصب Vcenter و نصب ESXi بر روی هاست ها، می باید آن ها را در یک کلاستر در کنار یکدیگر قرار دهیم.

برای این کار در Vcenter ابتدا یک DataCenter با نام دلخواه ایجاد می نمائیم.

سپس با کلیک بر نام DataCenter از منوی Actions گزینه New Cluster را انتخاب می کنیم.

در پنجره باز شده، کلاستری با نام دلخواه ایجاد میکنیم. در این مرحله به علت این که Shared Storage وجود ندارد امکان فعال سازی DRS و HA برای ما فراهم نیست در نتیجه در این مرحله صرفا به ایجاد کلاستر بسنده میکنیم.

بعد از ایجاد cluster  نو بت به اضافه کردن هسات ها به آن میرسد بدین منظور برروی cluster کلیک کرده و از منوی actions  گزینه add host را انتخاب میکنیم.

در پنجره جدید در مرحله اول FQDN name یا IP آدرس هاست را وارد میکنیم.

در مرحله بعد نام کاربری و رمز عبوری را برای اتصال به هاست وارد میکنیم. این نام کاربری میتواند نام کاربری root باشد اما توضیه میشود از نام کاربری ای مشخص غیر از روت برای مدیریت سرورها استفاده شود.

در صورتی که اتصال به هاست موفقیت آمیز باشد، خلاصه ای از وضعیت هاست و وضعیت لایسنس در دو مرحله بعدی نمایش داده میشود.

در مرحله پنجم در مورد فعال سازی Lockdown mode  از ما سوال خواهد شد. این گزینه جهت بالا بردن امنیت vcenter در مقابل اعمال تغییرات ناخواسته است. وقتی نودی به کلاستر اضفه می شود مدیریت ان بر عهده vcenter قرار خواهد گرفت. هر گونه دستکاری ای از طریق کنسول لوکال هاست میتواند مشکلاتی را در سرویس دهی vcenter و مدیریت متمرکز آن ایجاد کند.

• Disables: با انتخاب این گزینه Lockdown mode غیر فعال می شود.
• Normal: با انتخاب این گزینه دسترسی به هاست صرفا از طریق vcenter  یا از طریق local consol فراهم خواهد بود.
• Strict: دسترسی به هاست صرفا از طریق کنسول vcenter برقرا خواهد شد و سرویس UI لوکال آن غیر فعال خواهد شد.

ما در اینجا گزینه  Disabled را انتخاب میکنیم.

در نهایت در مرحله آخر خلاصه ای از وضعیت هاست نمایش داده خواهد شد. با انتخاب گزینه finish هاست را به cluster اضافه میکنیم.

این عملیات را برای سایر هاست ها نیز انجام خواهیم داد.

بعد از اضافه شدن هاست ها، میتوانیم جهت جداسازی ترافیک vSAN با ایجاد Dswitch مجزا به آن vmkernel  مجزا اختصاص دهیم. دراینجا با توجه آزمایشگاهی بودن محیط از vmKernel موجود هر هاست استفاده خواهد شد.  بدین منظور با کلیک بر روی هاست گزینه configure را انتخاب میکنیم. سپس از نوار کناری و در قسمت Networking  بر روی VMkernel adapters کلیک کرده و گزینه edit  را برای vmk0 انتخاب میکنیم.

در پنجره باز شده، گزینه vSAN را برای vmkernel فعال میکنیم. این عملیات برای تمام هاست ها تکرار خواهد شد.

بعد از فعال سازی vSAN به inventory  در vcenter بر میگردیم و با انتخاب cluster گزینه configure  را انتخاب کرده و در زیر گزینه vSAN گزینه general را انتخاب میکنیم. ار این جا در صفحه مرکزی پیغامی مبنی بر غیر فعال بودن vSAN نمایش دهده میشود. برای فعال کردن و پیکربندی vSAN  بر روی دکمه Configure کلیک می نمائیم.

با انتخاب گزینه configure پنجره جدیدی بازمی شود که  شامل 4 مرحله می باشد.

در مرحله اول گزینه های قابل انتخاب به شرح زیر می باشد.

Deduplication and Compression : امکان بررسی داده ها جهت عدم ثبت مجدد داده های تکراری را استفاده بهینه از فضا را فراهم میکند.

Encryption:  با انتخاب این گزینه میتوان دیسک ها را رمز نگاری کرد.

Fault Domain and Stretched cluster:

• Do not configure: از تنظیمات پیش فرض برای single site  استفاده می شود. Single site  به این معنی است که ما یک سایت داریم و تمامی هاست های ما در همان سایت قرار دارند.
• Configure two host vSAN cluster: این شکل از کلاستر به این صورت است که دو هاست در یک سایت و هاست سوم در سایتی دیگر و به عنوان witness فعالیت خواهند کرد. هاست سوم تنها شامل متا دیتا ها خواهد بود و در vSAN مشارکتی نخواهد داشت. روی هسات سوم امکان استفاده از ماشین های مجازی وجود نخواهد داشت.
• Configure stretched cluster: این نوع کلاستر شامل سه سایت خواهد بود که دو سایت آن تحت عنوان data site فعالیت خواهد کرد و یک هاست در سایت سوم نقش witness را بر عهده خواهد داشت. شرایط هاست سوم در این نوع کلاستر نیز همانند نوع قبل است.
• Configure fault domain : بیانگر میزان خطا پذیری کلاستر است. به عنوان نمونه می توان مشخص نمود که در یک کلاستری که 4 هاست داشته باشد و سه هاست هر کدام به عنوان یک جزئی از Fault دامین محسوب میشوند و اگر یکی از هاست ها دچار مشکل شد، کلاستر میتواند به کار خود ادامه دهد. یا اگر دو هاست بیش از 30 ثانیه قطع بودند هاست چهارم نقش هاست دوم را بر عهده بگیرد.

در مرحله دوم  وضعیت vmkernel هر هاست برای اطمینان از فعال بودن vSAN بر روی آنها بررسی میگردد. در صورتی که مشکلی وجود نداشته باشد می بایست پیغام زیر نمایش داده شود.

در مرحله سوم دیسک های tier های مختلف  از هر هاست باید معرفی گردند. نکته بسیار مهم در این قسمت این می باشد که دیسک های مورد نظر نباید شامل هیچگئنه partition table ای باشند. در صورتی که دیسک های مورد نظر نمایش داده نمیشوند نیاز است تا با انتخاب هاست از قسمت configure، در زیر قسمت storageگزینه storage devices را انتخاب کرده و از لیست نمایش داده شده دیسک مورد نظر را انتخاب کنیم سپس از منوی actions گزینه erase partitions را انتخاب میکنیم.

بعد از اتمام این فرایند  مدت زمانی صرف  فرمت دیسک ها، ایجاد disk group و اضافه کردن دیسک ها به آن می شود.

بعد از انجام این مراحل vSAN پیکربندی شده و در قسمت Storage  خواهیم دید که دیسکی با نام vsanstorage  ایجاد شده است و در سطح کلاستر قابل استفاده می باشد.

وضعیت سرویس vSAN وضعیت دیسک ها نیز از طریق تب monitor  مربوط به cluster قابل مشاهده است. همانطور که در شکل زیر قابل مشاهده می باشد، این قسمت شامل زیر سیستم هایی است که هر کدام جزئیاتی مانند وضعیت cluster، آخرین زمانی که وضعیت آن بررسی شده است،خلاصه ای ازvirtual object ها (مانند VMها و iSCSI tagert ها)، وضعیت capacity، و وضعیت perfotmance ( مانند latency، IOPS، Throughput و congestions) را نمایش خواهد داد.

برای اعمال تغییرات در وضعیت  vSAN میتوان به تب configure در cluster  مراجعه کرد. در این تب سه قسمت مهم عبارتند از :

• disk management: در این قسمت میتوان در صورتی که دیسک استفاده نشده در کلاستر وجود داشته باشد میتوان آن را به vSAN Cluster  اضافه نمائیم.

• fault domains & stretched: در این قسمت میتوان تنظیمات فعلی fault domain را مشاهده کرد و در صورت نیاز به اعمال تغییزات با استفاده از گزینه configure  وارد منوی مربوطه جهت اعمال تغییرات در وضعیت fault domain  در cluster  را تغییر داد.

• iSCSI target : در این قسمت میتوان سرویس iSCSI را در سطح کلاستر فعال کرد. با فعال کردن این سرویس میتوان  میتوان دیسک vSAN را به عنوان iSCSI target  در شبکه معرفی کرد، که برای راه اندازی سرویس هایی مانند windows cluster  مورد نیاز است. یکی از ویزگی های iSCSI target  در vSAN همخوانی آن با Storage policy های VMware  و پشتیبانی از authentication  با متد های CHAP و Mutual CHAP است.

در این مستند به معرفی اختصاری SAN  و نوع نرم افزاری آن پرداخته شد و در نهابت محصول vSAN از شرکت VMware که در لایه hypervisor فعالیت میکند معرفی شد. دیدیم که میتوانیم از دیسک های لوکال هاست های فیزیکی استفاده کرده و Shared storage مجازی ایجاد کنیم و علاوه بر حذف نیاز به SAN فیزیکی، از قابلیت های vSAN در محیط مجازی خود استفاده نمائیم و از منابع سخت افزاری خود نیز حداکثر استفاده را ببریم.