На конференції VMware Explore 2022 було зроблено багато цікавих анонсів. Одним з них став вихід оновленої платформи VMware vSAN версії 8. З моменту виходу першого релізу цього продукту у березні 2014 року минуло багато часу. Продукт постійно вдосконалювався і покращувався, але архітектура залишалася незмінною. Також постійно змінювалися серверні компоненти: у процесорах зростала кількість ядер, сервери стали підтримувати більше пам'яті. Також варто відзначити, що домінуючою швидкістю роботи звичайної мережі на той час була швидкість 1Гб/с, а зараз 10/25 Гб/с і вище аж до 100 Гб/с. Якщо перенестися з 2014 року у теперішнє, то завдяки досягненням в області флеш-пам'яті NAND, а також SCM, сучасні флеш-пристрої MLC, TLC і QLC NAND характеризуються набагато більшою ємністю і надійністю за меншу ціну, і все це при використанні надзвичайно швидкого та ефективного інтерфейсу NVMe. Також кількість ядер процесорів сервера збільшилася останніми роками (часто можна зустріти сервера з 64/128 ядрами). А у майбутньому кількість ядер зростатиме!
Сучасні програми «вимагають», при призначенні їм більше віртуальних ресурсів, одночасно використовувати такі послуги з обробки даних, як ефективність використання простору (стиснення) та шифрування. Програми вже працюють скрізь: на периферії, у ядрі та у хмарі.
Завдяки загальним тенденціям компанія VMware розробила нову платформу vSAN, яка використовує усі переваги нового апаратного забезпечення і має тепер назву vSAN Express Storage Architecture (або скорочено vSAN ESA).
Архітектура зберігання vSAN Express Storage Architecture – це новий спосіб обробки та зберігання даних. Це необов'язкова альтернативна архітектура, призначена для досягнення абсолютно нових рівнів ефективності, масштабованості та продуктивності. vSAN ESA оптимізований для використання всього потенціалу сучасного обладнання та відкриває нові можливості. Чи це означає, що «оригінальна» архітектура (з використанням шпиндельних дисків або SSD дисків з інтерфейсами SATA/SAS) втратила актуальність? Ні, вихідна архітектура зберігання vSAN (тепер вона називається vSAN Original Storage Architecture або скорочено vSAN OSA) існує сьогодні і буде існувати у найближчому майбутньому. Компанія VMware розуміє, що їхні замовники зробили значні інвестиції. Отже, тепер при створенні кластера vSAN можна вибрати архітектуру яку хочете розгорнути для цього середовища (vSAN ESA або vSAN OSA) і це так просто! Ви можете обрати залежно від типу доступних вам серверів (його конфігурації). Або ще краще, ви дивитеся на вимоги своїх додатків і обираєте між vSAN OSA та vSAN ESA.
Переваги vSAN ESA
- Спрощена підготовка пристрою зберігання.
- Менше завантаження процесора на оброблене введення-виведення.
- Адаптивний RAID-5 та RAID-6 при продуктивності RAID-1.
- Найкраще стиснення даних до 4 разів.
- Миттєві знімки з мінімальним впливом на продуктивність.
Групи дисків
Перше, що впадає у вічі при створенні кластера vSAN ESA — це те, що більше не потрібно створювати групи дисків (для кешування та зберігання), що відповідає пункту «спрощена підготовка пристроїв зберігання». Тепер вибираються всі пристрої (диски) і вони стануть частиною вашого сховища даних vSAN. Це не означає, що механізму кешування більше немає, він реалізований по-іншому. З vSAN ESA всі пристрої роблять свій внесок у ємність та у продуктивність (для цього використовуються різні рівні політик зберігання). Додатковою перевагою є те, що якщо один пристрій вийде з ладу, це не вплине ні на що інше, крім того, що зберігається на цьому пристрої. З vSAN OSA це могло вплинути на всю групу дисків, до якої належав пристрій, а іноді і сервер.
Коли ми знаємо, що більше не маємо груп дисків з кешуючими SSD дисками, то як можемо забезпечити продуктивність? По-перше, було введено нову файлову систему з лог-структурою (LFS). Ця файлова система допомагає об'єднувати записи та забезпечує швидке підтвердження операцій введення-виводу. Тобто vSAN ESA використовує модифікований формат об'єкта для зберігання даних у двох гілках: гілка продуктивності (performance leg) та гілка ємності (capacity leg). Всі вони містяться в одному об'єкті та взаємодіють із файловою системою з журнальною структурою (LFS) vSAN. При цьому використовується той самий базовий диспетчер розподілених об'єктів для зберігання корисного навантаження даних і метаданих, але це робиться таким чином, щоб забезпечити продуктивність і ємність на одному рівні. Це просто деталі реалізації, що не впливають на дизайн чи роботу середовища vSAN.
Зберігання
Як показано на малюнку вище, у вас є гілка продуктивності RAID-1, а потім є гілка ємності, яка може бути RAID-1, але зазвичай це буде RAID-5 або RAID-6, залежно від розміру кластера та кількості фізичних серверів. Розмір конфігурації RAID-5 залежить від розміру кластера, саме тут у гру вступає RAID-5, що адаптується. Це цікаве рішення, яке дозволяє використовувати реалізації RAID-5, починаючи з 3 фізичних серверів та закінчуючи 6 серверами та більше. Якщо в кластері знаходиться 3–5 фізичних серверів, можна отримати конфігурацію 2+1, тобто 2 компоненти для даних і 1 для парності. Коли в кластері є 6 фізичних серверів або більше, можна отримати конфігурацію 4+1. Це відрізняється від оригінальної реалізації 3+1. До речі, для RAID-6 використовується реалізація 4+2. Оскільки обчислення відбуваються у верхній частині стека зберігання - продуктивність рівнів RAID-5 і RAID-6 буде практично такою самою як і RAID-1 (це правило поширюється тільки на vSAN ESA) при цьому залишається доступним більше дискового простору.
Стиснення
Стиснення також було перероблено в vSAN ESA, і воно також виконуватиметься у верхній частині стека зберігання, щоб мінімізувати витрати на процесорні ресурси та корисне навантаження на мережу. Увімкнене як основне стиснення можна вимикати для кожної віртуальної машини за допомогою політики зберігання замість служби на основі кластера. Новий метод дозволить покращити стиснення до 4 разів для кожного блоку розміром 4 КБ у порівнянні з вихідною архітектурою зберігання (це поки теоретичні викладки, у реальності коефіцієнт стиснення залежить від типу даних і, можливо, як 2:1, так і 8:1). Нова версія стиснення буде більш ефективно використовувати процесори і може зменшити вплив на їхню продуктивність.
Шифрування
Подібно до стиснення, шифрування також відбуватиметься на верхніх рівнях стека зберігання. Оскільки дані, які потрібно зашифрувати, вже були стиснуті, процес шифрування відбувається лише один раз, а це означає, що дані, що передаються між хостами, також шифруються. Це удосконалення усуне попередні додаткові етапи розшифрування/шифрування та забезпечить максимальну ефективність процесорів та мережевої підсистеми, вивільнюючи більше ресурсів для віртуальних машин.
Миттєві знімки
Ще одна велика зміна – реалізація створення миттєвих знімків. Нововведення полягає у тому, що під час створення миттєвого знімка в vSAN ESA не створюється окремий об'єкт. Це означає, що знімок існує у поточному макеті об'єкта. Великою перевагою є те, що кількість об'єктів різко не зростає, коли ви створюєте багато миттєвих знімків, ще однією додатковою перевагою є продуктивність цієї реалізації. Консолідація функцій миттєвих знімків, наприклад, під час тестування пройшла у 100 разів швидше, ніж це було на попередній платформі (vSAN 7). Окрім того, консолідація відбувається набагато швидше, а введення-виведення виконується набагато швидше під час консолідації та створення миттєвих знімків.
Підсумки
Чи йде VSAN ОСА? Ні, не в найближчому майбутньому. Компанія VMware розуміє, що багато замовників вклали значні кошти у обладнання та програмне забезпечення і вони можуть впевнено продовжувати використовувати vSAN OSA для цих конфігурацій. vSAN 8 - чудовий приклад того, як VMware продовжує покращувати vSAN OSA, в якому збільшилася теоретично-максимальна ємність буфера запису до 1,6 ТБ (раніше цей параметр був 600ГБ) і додалися інші вдосконалення. Продовження оновлення кластерів до останньої версії vSAN за допомогою vSAN OSA – чудовий спосіб найбільш ефективно використовувати наявне обладнання.
І останнє, що хотілося б додати - з мережевого погляду vSAN ESA не тільки працює набагато швидше, а й набагато ефективніше. Забезпечує ще швидшу повторну синхронізацію та введення-виведення віртуальних машин.
Докладніше про всі новинки цієї платформи vSAN 8 можна прочитати тут.
Основні презентації, що проходили на конференції VMware Explore 2022.
