2.1 VMware Virtual SAN存储虚拟化解决方案

2.1.1 VMware服务器虚拟化

VMware vSphere是业界领先的虚拟化平台，其不依赖任何操作系统，底层使用ESXi虚拟机管理程序，可以被安装到本地物理硬盘、外置SAN环境、闪存、USB驱动器等地方。作为物理服务器的Hypervisor、vSphere可以访问物理服务器的底层信息。安装了ESXi程序的物理服务器也称为ESXi主机。图2-1阐述了VMware vSphere服务器虚拟化架构。

VMware服务器虚拟化解决方案的核心思想有以下几点：

1．提高现有资源的利用率

通过对服务器的整合，使得一台物理服务器上可以运行多个虚拟机操作系统，安装多个应用。每台虚拟机在功能执行上与物理服务器没有任何区别。

2．降低运维成本

通过硬件虚拟化减少服务器及相关硬件设备，以此减少占地空间，以及降低电力和散热需求。通过VMware配套管理工具出色的管理能力，可以帮助提高服务器/管理员比率，进一步减少人员数量，从而降低运维成本。

3．提高硬件和应用程序的可用性

vSphere可以通过其高可用（HA）和动态资源分配（DRS）技术安全地备份与迁移整个架构，而不会出现服务中断的情况。同时，消除计划内停机，使业务从计划外故障中立即恢复。

4．实现运维灵活性

由于采用动态资源分配技术，可以加快服务器调配并改进桌面和应用程序的部署。

5．提高桌面的可管理性和安全性

用户可以在本地或远程，通过标准PC、笔记本或平板电脑等便携设备部署、管理和监视虚拟化环境。

除了标准的vSphere虚拟机管理程序，VMware使用vCenter Server来统一部署和管理安装在跨多个物理服务器上的虚拟机。vCenter Server可以通过vSphere Web Client这一统一管理平台对多台服务器进行管理，实现以下主要功能：

❑在线迁移（vMotion）技术，将正在运行的虚拟机从一台物理服务器迁移到其他物理服务器，而无须中断。这是VMware引以为傲的核心技术之一，DRS、HA等高级功能都是基于这一技术。

❑动态资源分配技术，使得多台物理服务器中运行的虚拟机可以实现负载均衡。DRS利用了vMotion技术来实现这一功能，当其检测到某台服务器负载临近阈值时，就可以通过vMotion技术进行在线迁移。

❑分布式电源管理（DPM）可以结合DRS功能，将多个负载较低的虚拟机集中到少数物理服务器上，把无用的物理服务器关机，从而节省电力。而在服务器负载增加时，对没有使用的物理服务器加电开机，再通过DRS实现负载均衡。

❑存储在线迁移（Storage vMotion）技术，允许正在运行的虚拟机存储资源从一个存储设备迁移到另一个存储设备上。

❑存储动态资源分配（Storage DRS）技术，允许虚拟机从存储的角度进行负载均衡。

❑数据保护（Data Protection）功能，可以对虚拟机进行备份。

❑高可用性，当一台物理服务器出现故障时，可以将受影响的虚拟机迁移到其他物理服务器上。

❑容错（FT）技术，允许在不同物理服务器上运行两台完全一样的虚拟机，提供最高等级的冗余性，即使一台物理服务器（或虚拟机）发生故障，也不会中断业务运行。

❑复制（Replication），可以复制虚拟机的所有镜像到另一个站点，进行灾难恢复，保障数据安全。

目前最新的VMware vSphere软件已经发布到第六代，它分为标准版（Standard）、企业增强版（Enterprise Plus）和vSOM企业增强版（vSphere with Operations Management Enter-prise Plus）三种。不同版本可以实现不同的功能，其价格也随版本不同而不同。表2-1所示为每个版本能实现的功能概览。

2.1.2 Virtual SAN解决方案概览

Virtual SAN是一种基于软件的分布式存储解决方案，其直接构建在hypervisor中，支持VMware vSphere所有需要共享存储的特性。它是一种专为虚拟机设计的超融合存储解决方案，简化了存储配置和虚拟机部署，其通过虚拟化VMware ESXi主机上的本地物理存储资源，将存储抽象化，作为池呈现给集群中的主机，以此来提供存储服务和服务水平协议的自动化。由于其将闪存设备作为高速的缓存层，提升了存储的整体I/O性能，将机械硬盘（或低端闪存）作为数据存储的容量层，降低了整体的存储成本，因此在性能相当的情况下，总体拥有成本可以降低50%。

软件定义存储的一个关键要素是基于存储策略的管理（Storage Policy-Based Manage-ment, SPBM），这是Virtual SAN的关键特性之一。通过SPBM和vSphere API，底层存储技术表现为一个具有多种功能的抽象化的存储空间池，并展现给管理员用于虚拟机部署。由于Virtual SAN与VMware整个产品堆栈无缝融合，天然支持vMotion、HA和DRS等功能，管理员可以轻松完成对虚拟机的存储策略管理。

Virtual SAN的主要特征和功能有：

❑内置在vSphere内核中：Virtual SAN在vSphere内核内部实现。Virtual SAN与vSphere的无缝集成非常独特，可帮助优化性能和可扩展性。

❑读/写（I/O）缓存：Virtual SAN通过在服务器端闪存中内置缓存，加快读/写磁盘I/O的速度，将存储延迟降到最低程度。

❑内置故障防护：该技术利用分布式RAID和缓存镜像确保磁盘、主机或网络发生故障时绝不丢失数据。

❑无中断容量可扩展性：可以通过为集群添加主机或为主机添加磁盘，轻松地无中断扩展Virtual SAN数据存储的容量。

❑以虚拟机为中心的基于策略的管理：该解决方案采用可自动转换为系统配置的策略语句将存储要求与各个虚拟机或虚拟磁盘关联起来。采用该方法，IT人员可以立即调配存储以严格遵守服务级别协议（Service-Level Agreement, SLA）。

❑自行调节存储和动态存储负载平衡：Virtual SAN自动无中断地保持为每个虚拟机指定的存储容量、性能和可用性级别。该技术可以与VMware vSphere Distributed Resource Scheduler进行互操作，实现端到端的计算和存储负载均衡。

❑与vSphere数据服务集成：该解决方案利用vSphere快照、vSphere克隆、VMware vSphere Data Protection和vSphere Replication，跨集群或站点提供数据保护、备份、快速克隆和数据传输以便进行灾难恢复。

❑与vSphere Web Client集成：Virtual SAN通过vSphere Web Client进行管理，借助vSphere实现单一窗口管理。

❑广泛的硬件兼容性：Virtual SAN是独立于硬件的解决方案，可以在所有经过认证的服务器OEM厂商提供的硬件上部署。

❑与VMware Horizon View和VMware vCenter Site Recovery Manager互操作：该解决方案可以与Horizon View一起部署在虚拟桌面基础架构（VDI）环境中，与vCenter Site Recovery Manager一起部署在灾难恢复环境中。

Virtual SAN同时支持全闪存结构和混合结构，其主要优势如下：

❑性能和扩展性—速度是竞争对手的1.5～5倍，同时具备可预测的弹性扩展能力。

❑选择性—可以选择你的首选存储供应商，同时还能满足你的确切需求，并避免浪费。

❑简易性—使用双击调配，集成式工作流和策略驱动的管理，可大幅简化存储操作。

❑成本—利用易于操作和学习的解决方案，可减少一半的TCO。

目前最新的Virtual SAN已经发展到第四代，版本分为标准版（Standard）、高级版（Advanced）、企业版（Enterprise）三种。不同版本可以实现不同的功能，其价格也随版本不同而不同。每个版本能实现的功能概览如表2-2所示。

值得注意的是，VMware Virtual SAN评估版本支持所有功能，试用期为60天。