vSAN存储策略概述

客官°小女子只卖身不卖艺 2023-02-23 12:10 45阅读 0赞

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## vSAN 存储策略演示 ##

存储策略 (Storage Policy) 是管理员定义的一组规则，这组规则定义了数据对象在 vSAN 存储上是如何保存的，存储策略定义了数据存储的可靠性、访问性能等特性。vSAN 提供了基于存储策略的存储管理 SPBM (Storage Policy-Based Management)，管理员创建多个存储策略，利用 SPBM 来对 vSAN 存储进行灵活地管理，SPBM 是 vSAN 的一个重要特色。

### 一些重要的存储策略概念 ###

**对象磁盘条带数 (Number of disk stripes per object)**

把虚机对象分成多个条带 (stripe) 分布存储在多个硬盘上，这样有助于提高数据读取的性能。在下图的例子中，所示的虚机被分为两个条带 a 和 b 进行存储；因为同时又采用了 Raid-1，所以虚机对象又被保存了两个副本，一个副本在服务器 ESX01 的磁盘组中，另一个副本存放在位于服务器 ESX02 和 ESX03 上的磁盘组中。

对象条带数实际上就是 Raid-0 的概念，只不过我们在定义 Raid-0 的配置时，更多使用的是条带宽度 (stripe width) 的概念，条带宽度是指每一块条带块的大小，条带数量取决于组成 Raid-0 阵列的磁盘数量。vSAN 中对象条带数缺省为1 (建议不要改动这个值)，最大值为12。把这个值设置成大于1能够提高系统性能，但是会引起更多的资源消耗。

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**读缓存预留 (Flash read cache reservation %)**

无论是机械硬盘和 SSD 组成的混合架构，还是由高速 SSD 和普通 SSD 组成的全闪存架构，vSAN 都会把两种设备中性能更高的那种设备用作读写缓存，从而来提高整个系统的性能。这个参数指定了为虚机对象保留的缓存 SSD 空间占比 (相对于虚机大小)，缺省为0% ；建议一般情况下不要改动这个值，仅当特定情况下需要提高性能时才改动。

**对象空间预留 (Object space reservation  %)**

vSphere 在创建虚机时虚拟硬盘有三种格式可以选择：

*  Thick Provision Lazy Zeroed：一开始就分配足额空间给虚拟硬盘，但是等真正写入数据时才初始化（写 0）；
 *  Thick Provision Eager Zeroed：一开始就分配足额空间给虚拟硬盘，并且完全初始化（写 0），性能最优；
 *  Thin Provision：根据虚拟硬盘的实际使用来分配空间，但在性能上要比上面两种差一些。

对象空间预留参数定义了创建虚机对象时，如果虚机采用的是 Thin Provision 方式的话，必须为虚机保留的存储空间比例 (相对于虚机的大小)。

**可以忍受的故障数 FTT (Failure to Tolerate)**

FTT (Failure to Tolerate) 是定义数据保护等级的一个重要参数，FTT = 1 意味着可以忍受一个节点的故障。跟 FTT 紧密相关的另一个参数是数据保护方法 FTM (Failure Tolerance Method)，FTM 也定义了数据布局的方式，vSAN 中的 FTM 主要有 Raid-1、Raid-5 和 Raid-6 这几种。

Raid-1 就是镜像 (Mirroring)，在另一台服务器的磁盘组上保存数据的副本，当其中一台服务器发生故障时，也可以保证数据不丢失。下图展示了 Raid-1  的工作原理，同一个数据对象存在两个副本分别存放在两台服务器上，这种情况下对应 FTT = 1。

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Raid-5 跟传统的 Raid 5 磁盘阵列类的概念类似，只不过阵列不是由同一台服务器上磁盘组成，而是由多台服务器上的磁盘组成，通过增加奇偶校验块来提高数据的容错能力。Raid-5 最少要求4个服务器节点，可以实现 FTT = 1 的容错要求。跟 Raid-1 相比，Raid-5 可以至少节省 30% 的存储空间。

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Raid-6 的工作原理跟 Raid-5 类似，只不过采用了双份的奇偶校验块，从而使数据的容错能力进一步提高。Raid-6 最少要求6个服务器节点，可以实现 FTT = 2 的容错要求。跟 Raid-1 相比，Raid-6 可以至少节省 50% 的存储空间。

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vSAN 中的 Raid-5/6 也称之为纠删码 (Erasure Coding)，我们可以把它理解成一种跨服务器的 Raid 阵列实现。

表：FTT值对应副本、见证和ESXi主机数

<table style="width:700px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>FTT</td> 
   <td>副本</td> 
   <td>见证</td> 
   <td>ESXi主机数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
   <td>0</td> 
   <td>1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>2</td> 
   <td>1</td> 
   <td>3</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>2</td> 
   <td>3</td> 
   <td>2</td> 
   <td>5</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>3</td> 
   <td>4</td> 
   <td>3</td> 
   <td>7</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**IOPS (Input / Output Per Second) 限制**

IOPS 是衡量存储性能的一个重要指标，vSAN 通过为虚机指定 IOPS 限制值，来控制虚机可以获得的存储访问 QoS (Quality of Service) 服务质量等级。通过这个值的设定可以限制某些非关键应用虚机对于 vSAN 性能的占用，从而保证关键应用虚机的存储访问性能。

**校验和 (checksum) 验证**

校验和 (checksum) 是在数据处理和数据通信领域中，用于校验数据正确性的一种方法：把数据的各个位数累加起来，在处理数据结束之后根据这个数值判断是否接收到的数据是否正确，如果数值匹配那么说明数据被正确地处理了。校验和通常是以十六进制为数制表示的形式来进行计算，如十六进制串: 0102030405060708 的校验和是 24 (十六进制，十进制累加结果为36)。

vSAN 在写入数据时同时也写入该数据的校验和，作为日后比对的依据。打开该功能时，vSAN 在后台执行磁盘扫描 (Disk Scrubbing)，如果通过校验和验证发现了错误，则重建数据，能够自动检测和解决静态磁盘错误 (silent disk errors)。

**强制调配 (Force Provisioning)**

当存储策略中设定的规则不能满足时，vSAN 也可以强制为虚机分配存储空间，保证在一些极端条件下 (如存储空间不够) 也能够为虚机分配空间，让系统能够正常地运行下去。

### 存储策略的定义和使用 ###

**定义存储策略**

存储策略必须在虚机创建之前建立，这样才可以在虚机创建时选择使用；当然 vSAN 有缺省的存储策略，如果没什么特殊需求的话，就可以使用缺省的策略。下图示意了虚机存储策略是如何被创建的，创建之后就可以在 web client 管理控制台中看到 vSAN 集群中现有的存储策略。

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**使用存储策略**

接下来就可以在创建虚机的时候指定它所使用的存储策略了，或是修改现有虚机的存储策略。下图示意了修改一个虚机存储策略的过程，管理员修改了虚机的存储策略后，vSAN 会根据新的策略来调整虚机数据的存储布局，以符合新的存储策略的要求。

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**检查存储策略的合规性 (Compliant)**

管理员也可以去检查虚机对象的存储是否符合存储策略的规定，合规 (Compliant) 的意思就是 vSAN 存储满足了存储策略定义的要求。在存储空间资源短缺的情况下，也会产生不合规的情况，例如要求采用镜像来保存虚机对象，如果其他服务器上没有足够空间的话，结果只保存了一份虚机对象副本。如果出现不合规情况的话，就意味着数据对象没有得到应有的安全保护，也有可能是存储策略设置得不合理，管理员就要立即采取行动，找出造成违规的原因。

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