VMware Virtual Infrastructure (VI) Open E Data Storage Server (DSS)

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1 VMware Virtual Infrastructure (VI) Open E Data Storage Server (DSS) Übersicht und Einführung White Paper Teil I von Erich Popp für Open E experts.de Copyright 2008 Open E e.de

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3 I NHALTSVERZEICHNIS 1 Zusammenfassung Realisierbarkeit Performance Manageability Support 5 2 Einleitung Kundenmotivation Virtualisierung mit VMware Produkten VMware ESX3 und ESX3i Datenablage mit Open-E Storageservern Open-E DSS 13 3 Architektur VMware ESX VMware ESX3i Open-E DSS Infrastruktur 18 4 Bereitstellung der Hardware- und Softwarekomponenten Basisimplementierung VMware ESX Basisimplementierung VMware ESX3i Basisimplementierung Open-E DSS Basisimplementierung Infrastruktur 21 5 FCP-Anschluss Architektur Voraussetzungen (HW/SW) SAN (Zoning, Verkabelung) Sizing Open-E DSS ESX VM Storage-Optionen Fazit 32 3

4 6 iscsi-anschluss Architektur Voraussetzungen (HW/SW) LAN (Zoning, Verkabelung) Sizing Open-E DSS ESX VM Storage-Optionen Fazit 44 7 NFS-Anschluss Architektur Voraussetzungen (HW/SW) LAN (Zoning, Verkabelung) Sizing Open-E DSS ESX VM Storage-Optionen Fazit 51 8 Weitere Informationsquellen VMware Open-E Community 52 9 Verzeichnisse Tabellenverzeichnis Abbildungsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Anhänge Tabellen Dokumente 58 4

5 1 Zusammenfassung 1.1 Realisierbarkeit Alle drei Anschlussmethoden (FCP, iscsi und NFS) zwischen VMware ESX3 und Open- E DSS sind implementierbar. VMs können die relevanten Dateien (Konfiguration, vdisks) auf allen bereitgestellten Datastores nutzen. Die Verwendung aller storagespezifischen VMware-Funktionen (VMware VMotion, VMware DRS, VMware HA, VMware Storage VMotion) ist möglich. 1.2 Performance Die erreichbare Performance hängt im Wesentlichen vom verwendeten Storage Server (RAID-Controller-Eigenschaften, Disk-Eigenschaften) ab. Erst in zweiter Linie spielt die verwendete Anschlussmethode eine Rolle. Wenn Skalierbarkeit (große VM-Anzahl, paralleler Hochlast-Betrieb) im Vordergrund steht, kann sich eine andere Priorisierung ergeben. 1.3 Manageability Der ESX3-Host ist entweder direct-attached (VI-Client, ssh-client, VI3-API-Tools) oder VC-Server-attached (VI-Client) managebar. Der Storage-Server ist über eine gegebenenfalls vorhandene Server-Management-Schnittstelle (BMC-Redirection) und per Webinterface steuerbar. Zusätzlich bietet Open-E DSS noch den Konsolzugriff über ssh an. Ein Management von Storage-Funktionen wie z.b. Snapshots ist über Telnet, ssh oder andere Schnittstellen derzeit nicht möglich. 1.4 Support Der Anschluss von ESX3-Hosts an den Open-E DSS wird derzeit in der Community Certified HCL aufgeführt. 5

6 2 Einleitung 2.1 Kundenmotivation Serverkonsolidierung durch Virtualisierung ist in aller Munde. Verschiedene Analysten haben diesen IT-Trend zu einem der wichtigsten Themen erklärt (http://www.virtualization.info/predictions) und sagen für die Zukunft eine hohe Verbreitung von virtuellen Systemen voraus. Mittlerweile ist der Markt sehr stark gewachsen, das heißt weitere Anbieter treten auf und die Vorteile einer Server- Konsolidierung durch Virtualisierung haben einen hohen Bekanntheitsgrad erreicht. Eigenschaften und Vorteile Serverkonsolidierung Serverkonsolidierung durch Virtualisierung stellt eine Menge von Eigenschaften bereit: Hardwareunabhängigkeit (eine VM hat nur bestimmte HW-Komponenten und ist damit auf jeder physikalischen HW lauffähig und unabhängig) Kapselung (eine VM wird durch einen Satz von Dateien auf dem Virtualisierungshost definiert) Isolation (VMs sind von einander isoliert, obwohl die physikalische HW gemeinsam benutzt wird) Hardwareauslastung (mehrere VMs auf einem Host führen zu höherer Auslastung -> Konsolidierungsratio) Datensicherheit Grundsätzlich können VMs auf sehr unterschiedlichen Storage-Systemen abgelegt werden, auch auf lokalem Speicher. Insbesondere in VMware ESX3 Architekturen ist die Benutzung und damit die Ablage von VMs auf shared Storage, nahezu obligatorisch für bestimmte Funktionen sogar erforderlich (VMotion, HA und DRS). Dadurch wird der Anwender gezwungen auf robustere und sichere Storage-Architekturen zu wechseln. Dies führt zu folgenden Eigenschaften: Nutzung von Storage-Appliances (Spezial-HW/SW mit genau zugeschnittenen Funktionen) Nutzung von ggf. vorhandenen Layered Applications (Snapshot- und Replikationsfunktionen) Sehr einfach zu benutzendes DR-Angebot durch Shared-Storage (Neustart einer VM auf einem anderen Host vom selben Datastore). Durch die Ablage von vielen VMs auf einem Shared Storage wird dieser allerdings sehr schnell zu einem Single- Point-of-Failure. Bereitstellung von virtuellen Systemen Die bereitgestellten Managementwerkzeuge (insbesondere von VMware) erlauben es den Administratoren sehr schnell neue VMs zu erzeugen (z.b. Ausrollen von Template- VMs). Zum Erzeugen von VMs können traditionelle und neue (durch VM-Management) Methoden verwendet werden: 6

7 Installation Gast-OS per Datenträger Durch OS-Deploy-Mechanismen (MS RIS, Altiris, NetInstall OSD, ) Durch Kopieren von ausgeschalteten VMs (eindeutige OS-Merkmale müssen i.d.r. zurückgesetzt werden) Durch Clonen von eingeschalteten VMs mit 3rd-Party-Tools (Clone-Tools) Durch Nutzung von Managementfunktionen (z.b. VMware-Templates) Agilität Virtualisierung ermöglicht es besonders, schnell wachsenden Unternehmen auf, die Anforderungen an die IT zu reagieren, d.h. in kurzer Zeit neue VMs auszurollen oder auf andere Lastanforderungen zu reagieren. 7

8 2.2 Virtualisierung mit VMware Produkten VMware stellt mittlerweile eine ganze Reihe von Produkten zur Verfügung. Darunter Produkte zur Virtualisierung: VMware Workstation VMware Fusion VMware ACE VMware ESX3 VMware ESX3i Folgende Produkte sind frei nutzbar: VMware Player VMware Server Darstellung der Vorteile durch Virtualisierung Abbildung 1 VMware Basics Steigerung der Auslastung Abbildung 2 Auslastungssteigerung 8

9 Steigerung der Auslastung Abbildung 3 Auslastungssteigerung Durch Serverkonsolidierung lässt sich die Anzahl der physikalischen Server reduzieren. Das Verhältnis Summe aller vcpu / Anzahl Host pcpu wird als Konsolidierungsratio bezeichnet. VMware rechnet auf Quad-Core-CPUn mit einem Verhältnis zwischen 2 und 4 pro pcpu, d.h. bei einem Standard 2-Sockel-Server mit Quad-Core-CPU lassen sich zwischen 16 und 32 vcpu betreiben. Bei einer angenommenen vcpu-anzahl von 1 in einer VM entspricht dies zwischen 16 und 32 VMs. Reduzierung der Hostanschlüsse am Storagesystem Abbildung 4 Reduzierung der Storage Anschlüsse Ein wichtiger (manchmal auch kontraproduktiver) Seiteneffekt ist die sogenannte Storage-Konsolidierung. Dies bedeutet, dass von z.b. 100 physikalischen Servern die System- und Daten-Disks auf wenigen Host-Disks konsolidiert werden, d.h. dies kann auch als Storage Virtualisierung bezeichnet werden. Das ist für viele Administratoren ein sehr angenehmer Effekt, denn für neue VMs muss lediglich vorhandener (freier) Plattenplatz allokiert werden. 9

10 Es können folgende Vorteile aufgeführt werden: + einfache Storage-Zuweisung mit VMware-Tools + Resizing (Vergrößern) von VM-vDisks im VI-Client möglich (Achtung: Partition wächst nur mit dynamischen Datenträgern mit) + Resizing (Span mit sog. Extends) von VMFS3-Dateisystemen + Die Anzahl der benötigten Ports (FCP, GE) wird stark reduziert (10-20 fach) Aber es gibt auch Nachteile: - Disklast-Messungen auf VM-Ebene sind relativ schwierig am Storage-System nachvollziehbar - vdisk-priorisierung ist am Storage-System nicht mit VMFS3 möglich (aber mit sog. RDM) - vorhandene Serverdisks müssen in vdisk konvertiert werden (nicht mit RDM) Reduzierung der Hostanschlüsse im Netzwerk Abbildung 5 Reduzierung der Netzwerkanschlüsse Ein weiterer Effekt wird durch die Netzwerk-Konsolidierung erreicht. Damit wird die Reduzierung der benötigten Hostanschlüsse, die zusätzlichen Funktionen (VLANs, Security, Redundanz, Lastverteilung) und die gemeinsame Nutzung von Netzwerk- Ressourcen definiert. Weitere Produkte und Funktionen werden hauptsächlich im VI3-Umfeld bereitgestellt und auf den nächsten Seiten beschrieben. 10

11 2.3 VMware ESX3 und ESX3i Mittlerweile in der 3. Generation mit Schwerpunkt auf Management und Automation Abbildung 6 Produktevolution VMware ESX3 wird seit der Version 2 durch viele wichtige Funktionen und Eigenschaften vielfach im Rechenzentrum eingesetzt. Eigenschaften extrem hohe Stabilität und Robustheit Unterstützung von vielen x86-servern, Storage-Systemen und Gast- Betriebssystemen Sehr hohe Skalierbarkeit (32 logische CPU, 128 GB RAM, 32 Intel-GE, 20 Intel FE, 20 Broadcom GE, 64 TB VMFS3-LUN, 32 Hosts im Cluster, 32 Hosts am VMFS3) Offene Architektur mit dokumentierter API für 3rd-Party-Tools Sehr gute Management-Umgebung mit VC-Server Weitere neue Eigenschaften mit ESX3.5 (TSO, JumboFrames, 10 GE, NPIV) Funktionen VMFS (VMware Filesystem) Virtual SMP (1,2,4 vcpu in einer VM) DRS (VM Loadbalancingä) HA (VM Restart nach Hostausfall) VCB (konsolidierte Backuplösung) VMotion (Live-Migration von VMs zwischen ESX3-Hosts) Storage VMotion (VMotion mit Storage-Migration) Converter (P2V, V2V) Virtual Center (zentrale Managementlösung) Update Manager (Patchen von ESX3/3i Hosts und VMs) VDI/VDM (Desktop-Hosting mit Managementfunktionen) 11

12 LabManager/StageManager (Lösung für VM-Workflow-Management) VI SW-Stack (Version 3) Abbildung 7 VI SW Stack (Version 3) Die ausführliche Darstellung dieser Funktionen ist nicht Gegenstand dieses Whitepapers. 12

13 2.4 Datenablage mit Open E Storageservern Alle Open-E-Produkte basieren auf einem Betriebssystem, das komplett auf einem USB- DOM (Disk-on-Modul) vorinstalliert und konfiguriert ist. Dieses Modul wird dann einfach in das Serversystem eingesteckt. Die Vorinstallation des Betriebssystems auf einem USB- DOM ermöglicht Unternehmen einen äußerst schnellen und einfachen Aufbau ihrer Storage-Infrastruktur. Zudem werden Ausfallzeiten erheblich gemindert, und die Storage- Installationen sind durch das abgekapselte Betriebssystem extrem sicher. Das OS liegt zweifach vor, ähnlich wie im Dual-Bios, bei dem die vorherige Version des OS immer noch vorhanden ist und gegebenenfalls aufgerufen werden kann. Die Open-E Storage-Lösungen erkennen die Hardware automatisch und installieren die notwendigen Treiber der SAS- und RAID-Controller, Fibre-Channel-HBAs, Ethernet-Karten usw. selbstständig. 2.5 Open E DSS Der Open-E DSS (Data Storage Server) ist ein vollständiges IP- und FC-Storage- Betriebssystem (FC = Fibre Channel), das NAS-, iscsi und FC-Funktionalität (Target und Initiator) in einer einzigen Applikation mit einfacher Bedienung und hoher Ausfallsicherheit für Unternehmen jeder Größe bietet. Data Storage Server stellt eine schnelle, zuverlässige und skalierbare Plattform für IP-Storage bereit, die sowohl den gemeinsamen Dateizugriff und die Speicherkonsolidierung als auch Backup und Wiederherstellung ermöglicht. Ein weiterer in der heutigen Zeit sehr relevanter Bereich ist die Virtualisierung oder Replizierung, die vom DDS abgedeckt wird. Da das Betriebssystem für Umgebungen mit dedizierten Speicher- und Unternehmensnetzwerken optimiert wurde, eignet sich die Lösung speziell für Netzwerkumgebungen mit vielen Clients oder Anwendungen mit hoher Speicheranforderung wie Multi-Video-Streaming, HDTV und andere, die zudem einen hohen Datendurchsatz und I/O benötigen. Die Unterstützung von Windows-, NIS- oder LDAP-Domänen ermöglicht eine problemlose Erweiterung der vorhandenen IT- Infrastruktur. Die webgestützte grafische Benutzeroberfläche für Verwaltung und Administration stellt eine zuverlässige Kontrolle der Speichereinheit und der Backup- Prozesse für die Sicherung wichtiger Daten dar. NAS Komponente NAS-Systeme (Network Attached Storage) sind Datenserver, auf die über das Netzwerk zugegriffen werden kann. NAS ermöglicht mehreren Benutzern, denselben Speicherplatz gleichzeitig zu verwenden, wobei durch eine zentrale Verwaltung der Festplatten oftmals der Overhead minimiert wird und durch die zentrale Datenhaltung und effiziente Ausnutzung der Ressourcen die Energiekosten erheblich gesenkt werden können. Die Open-E DSS Software bietet eine einfache zentrale Verwaltung, variable Skalierbarkeit, hohe Verlässlichkeit und Verfügbarkeit sowie business-relevante Leistung. Die Software ist ein optimiertes Betriebssystem, mit dem eine NAS-Lösung schnell und unkompliziert auf einem Server eingerichtet werden kann. Die Vorinstallation des Betriebssystems auf dem USB-DOM gewährleistet eine minimale Ausfallzeit und den Schutz des Betriebssystems vor Viren. 13

14 Zu den Highlights der Lösung gehören die Unterstützung einer integrierten Antivirus- Applikation für den Schutz der Laufwerke sowie eine Vielzahl von Backup- und Snapshot-Funktionen zur einfachen Sicherung der Daten. Zudem bindet sich das System reibungslos in vorhandene Infrastrukturen ein und ermöglicht die Authentifizierung der Anwender gegenüber Active Directory etc. iscsi Komponente Der neue Standard iscsi ist derzeit ein heiß gehandelter Kandidat um die Vorherrschaft bei den Storage-Lösungen. iscsi ist ein IP-gestützter Speichernetzwerkstandard für remote Speicherverwaltung. iscsi wird verwendet, um Datenspeichergeräte zu verbinden und Datenübertragungen über das Intra- und Internet zu vereinfachen. Die iscsi-target-module (ITMs) werden von den Administratoren wie lokale Festplatten verwaltet. Aufgrund der hohen Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit von IP-Netzwerken, ermöglicht iscsi das ortsunabhängige Speichern und Abrufen von Daten. Open-E DSS erlaubt eine kostengünstige, zentralisierte Speicherung ohne die üblichen Ausgaben und Inkompatibilitäten, die normalerweise mit FC-SANs (Storage Area Networks) einhergehen. Das ist besonders sinnvoll, da auf diese Weise Lösungen realisiert werden können, die schnellen und effizienten I/O-Datentransport auf Blockebene bereitstellen. Dadurch ist die Lösung für Datenbanken optimal geeignet. Im Gegensatz zu einem FC-SAN kann iscsi über vorhandene Ethernet-Netzwerke ausgeführt werden und ermöglicht eine einfache Migration und Administration, da das vorhandene Wissen über Ethernet und iscsi genutzt wird. Die Open-E Software gehört zu einer neuen Generation von Anwendungen, die die Möglichkeiten und die Leistungsfähigkeit der Speicherdatenübertragung im SAN-Markt erweitert. Sie stellt eine optimale Kombination aus Datendurchsatz, Sicherheit, Kompatibilität, Verwaltung, Kosten und Flexibilität dar. 14

15 3 Architektur 3.1 VMware ESX3 VMware ESX3 Architektur Abbildung 8 ESX3 Architektur 3.2 VMware ESX3i VMware ESX3 Architektur Abbildung 9 ESX3i Architektur 15

16 Die Architektur der beiden ESX3-Hostplattformen besteht im Wesentlichen aus folgenden Komponenten: VMkernel (Hypervisor für bestimmte Servermodelle siehe HCL) Resourcen-Scheduler (CPU, RAM, DISK, LAN) Storage-Stack (Multipathing mit Redundanz und Lastverteilung) Network-Stack (VLAN-Support, Security, Redundanz und Lastverteilung) Support für Distributed VMFS3 (bis zu 32 Hosts können auf eine VMFS3-LUN aktiv zugreifen) Support für VM-Worlds Service Console mit RedHat Linux (nur ESX3) Support für Host- und VC-Agents Support für 3rd-Party-Agents (HW-Management-Agenten) Support für Web-Access (nur ESX3) Support für API-Access Hauptunterschiede zwischen ESX3 und ESX3i Abbildung 10 Hauptunterschiede 16

17 3.3 Open E DSS Die Architektur der Open-E Data Storage Server Software kann in mehrere Hauptteile gegliedert werden: Storage Ebene Storage Virtualisierungs Ebene NAS und SAN Netzwerk Ebene Storage Ebene Der Kern eines jeden Storage Servers sind die Speicherbereiche. Generell kann das Open-E Data Storage System entweder Direct Attached Storage (DAS, direkt mit dem System verbundene Festplatten) oder external Storage (iscsi Matrixen verbunden mittels ISCSI-Initiator oder Fiber Channel) verwenden. Dabei kann ein DSS auf Grund der integrierten FC- und ISCSI Targets der Speicher eines anderen System sein. Storage Virtualisierungs Ebene Diese Ebene führt zwei Abstraktionsebenen zwischen Kernspeicher und Betriebssystem ein Volumes und logische Volumes. Dadurch können Benutzern im Betreib NAS, iscsi und FC Partitionen erstellen, löschen oder erweitern, ohne Ausfallzeiten und Verwaltungsaufwand unnötig zu fördern. Ein weiterer wichtiger Punkt: Wenn die Speichersysteme über keinen Speicherplatz mehr verfügen und die verwendete Hardware-Plattform Hot-Plug fähig ist, kann eine Kapazitätserweiterung auch im laufenden Betrieb ohne deaktivieren des Produktionssystem erfolgen. NAS und SAN Ebene Über der virtuellen Storage Ebene liegt die NAS und iscsi Schicht. Für Benutzer handelt es sich um eine transparente Schicht, die als Brücke (Bridge) zwischen ihren Daten und dem Speicher fungiert. Es ermöglicht den Anwendern ihre Daten zu exportieren und bietet zudem auch verschiedene Sicherheitsoptionen. Open-E DSS bietet Benutzern asynchron Daten Datenreplikation auf Daten-Ebene, synchrones Block Level Volume Replikation und integrierte Backup Utilities, die einen kompletten Storage Server für jede Unternehmensgröße darstellt. Neben mehreren Optionen zur Datensicherung auf Software-Ebene unterstützt Open-E DSS Hardware-RAID-Controller, das Teaming (Bonding) von Netzwerkkarten (NIC, Network Interface Controllers), UPS (unterbrechungsfreier Stromversorgung) und Netzwerk-UPS. Die Unterstützung für Microsoft Domänenleiter (PDS/ADS) erlaubt Administratoren, Open-E DSS in bestehende heterogen Architekturen einzubinden. Alle oben erwähnten Merkmale sind leicht zugänglich und werden über eine webbasiertes, kennwortgeschütze (Secure Socket Layer, SSL) GUI auf Administratoren- Ebene konfiguriert. 17

18 3.4 Infrastruktur Architektur VI mit allen wichtigen Komponenten: VC-Server VI-Client ESX3-Hosts Abbildung 11 VI Architektur VI LAN-Architektur mit allen wichtigen Komponenten: Abbildung 12 VI LAN Architektur pswitches pnics vswitches Portgroups vnics VLANs Server Console Port VMkernel Port (VMotion, IP- Storage) VI Storage-Architektur mit allen wichtigen Optionen: FCP (VMFS oder RDM) iscsi (VMFS oder RDM) NFS Abbildung 13 VI Storage Architektur 18

19 Die Bereitstellung der Infrastruktur ist einer der wichtigsten Punkte für den Betrieb einer virtuellen Umgebung. Architekturbereiche wie z.b. Management-Architektur (Services, Ports, ) LAN-Architektur (VM-Portgroups) liegen außerhalb des White Paper Fokus. Im Weiteren wird hauptsächlich die Storage-Architektur vertieft, für IP-Storage natürlich auch Teile der LAN-Architektur. 19

20 4 Bereitstellung der Hardware und Softwarekomponenten 4.1 Basisimplementierung VMware ESX3 Zur Planung einer VMware ESX3-Implementierung gehören folgende Punkte: Compatibility Guides (HCL, Freigaben für x86-systeme und I/O-Adapter) Updates von Komponenten (BIOS, RAID-HBA, FC-HBA, iscsi-hba) PCI-Konfiguration (Vermeidung von PCI-Interupt-Sharing) BIOS-Konfiguration (NX/XD, VT/AMD-V, Uhrzeit, APIC-Modus) Checkliste (Tastaturtabelle, Bootdisk im SAN oder lokal, Partitionierung Bootdisk, Systeminformationen, Passwort) Post-Konfiguration (ntp, Security, Storage, Netzwerk, Datacenter) Die Installation eines ESX3-Hosts ist vergleichbar zu RedHat Linux, Fedora oder CentOS-Installationen und ist vielfach dokumentiert worden. Sie lässt sich in ca. 15 Minuten benutzergeführt durchführen. Der ESX3-Host lässt sich auch auf einer SAN-Disk (FCP-LUN, iscsi-lun) installieren. 4.2 Basisimplementierung VMware ESX3i Zur Planung einer VMware ESX3i-Implementierung gehören folgende Punkte: Compatibility Guides (HCL, Freigaben für x86-systeme und I/O-Adapter) Updates von Komponenten (BIOS, RAID-HBA, FC-HBA, iscsi-hba) PCI-Konfiguration (Vermeidung von PCI-Interupt-Sharing) BIOS-Konfiguration (NX/XD, VT/AMD-V, Uhrzeit, APIC-Modus) Post-Konfiguration (ntp, Security, Storage, Netzwerk, Datacenter) Die Inbetriebnahme eines ESX3i-Hosts ist in zwei Varianten verfügbar: Embedded (wird vom Serverhersteller als Bootmedium mitgeliefert) Installable (kann von Medium installiert werden, ca. 5 Minuten) 4.3 Basisimplementierung Open E DSS Zur Planung einer Open-E DSS Implementierung gehören folgende Punkte: Compatibility Guides (HCL, keine Einschränkung für x86-systeme, Freigaben für I/O- Adapter) Updates von Komponenten (BIOS, RAID-HBA, FC-HBA, iscsi-hba) PCI-Konfiguration (Vermeidung von PCI-Interupt-Sharing) BIOS-Konfiguration (NX/XD, VT/AMD-V, Uhrzeit, APIC-Modus) RAID-Controller-Konfiguration (HW-RAID, SW-RAID) Checkliste (Systeminformationen) Post-Konfiguration (Netzwerk, Storage, Management) 20

21 Die Inbetriebnahme von Open-E DSS ist sehr einfach und schnell durchzuführen. Unterstützt werden alle x86-server, bei den Storage-Adaptern ist ein Blick in den Compatibility Guide unerlässlich. Das Open-E DSS Modul kann entweder an eine freie USB-Schnittstelle im oder am Server gesteckt werden. Es besitzt einen Schreibschutzschalter, der nach Fertigstellung der Konfiguration aktiviert werden kann. 4.4 Basisimplementierung Infrastruktur Zur Infrastruktur gehören (z.t. optional): LAN SAN VC-Server VI-Client Je nach Anschlussvariante werden bestimmte Vorarbeiten benötigt: FCP LAN VI-Management Server-Management Storage-Management SAN-Management VM-Netze VMotion-Netz VMware HA Heartbeat-Netz Diese LANs können physikalisch und/oder per VLAN realisiert werden. Im VM- Bereich ist ein redundanter Anschluss an zwei Switches empfehlenswert. SAN FC-Switches NAS (iscsi/nfs) LAN VI-Management Server-Management Storage-Management Storage Netz VM-Netze VMotion-Netz VMware HA Heartbeat-Netz Diese LANs können physikalisch und/oder per VLAN realisiert werden. Für das VM- Netz ist ein redundanter Anschluss an zwei Switches empfehlenswert. Für das Storage-Netz ist ein redundanter Anschluss an zwei Switches empfehlenswert. 21

22 VC Server Berücksichtigung der Minimalanforderungen (siehe Release Notes) Installation physikalisch oder als VM Betrieb als Windows AD-Member oder stand-alone Auswahl der Funktionen (License Server, Update Manager, Converter, Consolidation) Empfehlung: alle Funktionen auf einem System installieren VI Client Berücksichtigung der Minimalanforderungen (siehe Release Notes) Installation von ESX3-Host oder VC-Server Homepage (per Browser) 22

23 5 FCP Anschluss 5.1 Architektur typische VI SAN- Architektur Abbildung 14 typische SAN Architektur FCP-Zugriffspfade: Natives Multipathing durch den VMkernel; Ein Pfad pro LUN Bandbreitenaggregierung; Abbildung 15 FCP Zugriffspfade 23

24 5.2 Voraussetzungen (HW/SW) Open-E DSS: zwei FC-HBA (Qlogic FCP-Targetmodus) aktuelle FW/BIOS-Version SAN: zwei FC-Switches mit GBICs Kabel Management- und Funktions-Lizenzen (NPIV?) Aktuelle Fabric-OS-Version Fabric-Anschluss ist für ESX3 obligatorisch ESX3/ESX3i-Host: zwei FC-HBA (Qlogic oder Emulex) aktuelle FW/BIOS-Version 5.3 SAN (Zoning, Verkabelung) Zoning: Port- oder WWPN-Zoning (mit Portzoning lassen sich die Targetpfade besser definieren) 1 Initiator und 1 Target je Zone Verkabelung: Kabel von niedrigen Targetports immer an niedrige Switchports anschließen (Zoning) 5.4 Sizing Zur richtigen Planung der benötigten LUN-Größen müssen folgende Eigenschaften berücksichtigt werden: VMFS3: minimale Größe 1200MB Metadaten-Overhead ca. 600MB maximale Größe (1 Extent) 2 TB maximale Größe (32 Extents) 64 TB maximal 32 Hosts physikalische Server LUNs: Anzahl und Größe Shared-SCSI-Cluster 24

25 VMs: kleine Dateien (Konfigurationsdateien, Logfiles, NVRAM-Datei) werden bis zu einer bestimmten Größe in Subblocks untergebracht vdisk-dateien werden im Standard preallocated (feste Belegung des konfigurierten Plattenplatzes) angelegt Delta-Dateien (VMware Snapshots, multiple) wachsen in 16MB-Schritten bis zur vdisk-größe Memory-Snapshots sind so groß wie die VM-Speicherkonfiguration VMkernel-Swapfile ist so groß wie die VM-Speicherkonfiguration RDM-Dateien sind 1MB groß Des Weiteren muss abgewogen werden zwischen: große LUNs (viele VMs) und kleine LUNs (wenige VMs) Performance (LUN mit vielen <-> wenigen VMs) Backup/Restore (große <-> kleine LUN) Storage-Snapshotfunktion (LUN mit vielen <-> einer VM) Nutzung von vorhandenen LUNs mit RDM Replikationsbeziehungen zu anderen Storage-Servern (LUN mit vielen <-> einer VM) Anzahl der möglichen Pfade (Lastverteilung: MRU, Fixed, RR) Zusammengefasst kann man sagen, dass ein Kompromiss gefunden werden muss zwischen Managementaufwand, Performance und Wiederherstellungszeit. Es sind einige Best-Practise-Werte in der Vergangenheit genannt worden. Allerdings mit einer großen Spannweite. Häufig werden zwischen 20 und 40 VMs auf eine VMFS3-LUN gelegt und damit die LUN zwischen 300 und 600 GB erzeugt. 25

26 5.5 Open E DSS Konfiguration Qlogic Target-Modus Danach ist ein Reboot notwendig. Abbildung 16 Konfiguration Qlogic Targetmodus Konfiguration Volume Group Abbildung 17 Konfiguration Volume Group 26

27 Konfiguration FC Volume (LUN) - New FC volume - Blocksize 512 Byte Die Initialisierung dauert einige Zeit. Abbildung 18 Konfiguration FC Volume (LUN) Konfiguration FC Target Group Name ist frei wählbar Abbildung 19 Konfiguration FC Target Group Konfiguration WWPN HBA Alias Hier werden Aliase für Host-HBA definiert. Abbildung 20 Konfiguration WWPN HBA Alias 27

28 Konfiguration Volume Mapping Mappen vorhandener Volumes (LUNs) mit LUN-ID (z.b. 0) und Eigenschaften (RW, WB) an eine Target Group Abbildung 21 Konfiguration Volume Mapping 28

29 5.6 ESX3 Nach Anmeldung mit VI-Client am VC- Server. Auswahl Storage Adapter Abbildung 22 Configuration > Storage Adapters > vor Rescan Nach dem Rescan wird die am DSS erzeugte LUN angezeigt und kann mit VMFS3 formatiert werden. Abbildung 23 Configuration > Storage Adapters > nach Rescan Formatieren einer LUN mit VMFS3 Abbildung 24 Configuration > Storage > Add Storage > Disk/LUN 29

30 Auswahl Device SAN Identifier = WWPN Target-HBA Abbildung 25 Configuration > Storage > Add Storage > Disk/LUN > Device Location Disk ist ohne Partition Abbildung 26 Configuration > Storage > Add Storage > Disk/LUN > Current Disk Layout Datastore Name z.b. Storagename_- Protokoll_Nr Abbildung 27 Configuration > Storage > Add Storage > Disk/LUN > Datastore Name 30

31 maximale Größe einer Datei (vdisk) in einem VMFS3: 256 GB -> 1 MB 512 GB -> 2 MB 1024 GB -> 4 MB 2048 GB -> 8 MB Abbildung 28 Configuration > Storage > Add Storage > Disk/LUN > Maximum File size Review Abbildung 29 Configuration > Storage > Add Storage > Disk/LUN > Review Fertig. Jetzt können VMs auf diesem Datastore abgelegt werden. Abbildung 30 Configuration > Storage 31

32 5.7 VM Storage Optionen VMs können mit folgenden Varianten auf einem FCP-Datastore abgelegt werden: vdisk als VMFS3 Datei + Sehr einfach, in der VM-Konfiguration gesetzte Harddiskgrößen werden 1:1 in vdisk- Dateigrößen umgesetzt + VMFS3-Filelevel-Locking (im Standard kann eine vdisk nur von einer VM benutzt werden) + vdiskgröße kann im VI-Client oder per CLI geändert werden + wird bei Clone- und Template-Deploy-Vorgängen erzeugt + sehr viele VMs (vdisks) möglich - VMFS3-Datastores können relativ leicht überbucht (I/O-Last) werden - Monitoring der Diskauslastung (I/O-Last, Belegung) empfehlenswert - Betrieb von Storage-SW (z.b. in-band Snapshotsteuerung) in der VM nicht möglich vdisk als RDM + Jede vdisk hat eine eigene LUN + LUN-Charakteristik kann durch das Storagesystem gesteuert werden (RAID-Level, ) - Diese vdisks können nicht durch Clonen oder Template-Deploy erzeugt werden (aber durch CLI oder 3rd-Party-Tools -> White Paper II) 5.8 Fazit Die Anschlussmethode FCP ist sehr einfach umzusetzen. Da diese Variante nicht in den VMware Compatibility Guides aufgeführt ist, liegt die Verantwortung beim Betreiber. Für den Einsatz sollten folgende Punkte sorgfältig geplant und geprüft werden: Anzahl ESX3-Hosts, die am Open-E DSS angeschlossen werden sollen Support der LUN-Reservierung durch ESX3-Host Im Test hat sich dieser Anschluss als absolut stabil erwiesen. 32

33 6 iscsi Anschluss 6.1 Architektur Darstellung der beiden iscsi-implementierungsvarianten Abbildung 31 iscsi Architektur iscsi-zugriffspfade: Redundanz durch VMkernel; Ein Pfad für alle LUNs; Keine Bandbreitenaggregierung; Abbildung 32 iscsi Zugriffspfade 33

34 6.2 Voraussetzungen (HW/SW) Open-E DSS: zwei GE-Ports aktuelle FW/BIOS-Version LAN: zwei GE-Switches Kabel Management- und Funktions-Lizenzen (VLAN) Aktuelle OS-Version ist für ESX3 obligatorisch ESX3/ESX3i-Host: zwei iscsi-hba (Qlogic) (nicht mit SW-iSCSI kombinierbar) zwei GE-Ports für SW-iSCSI (nicht mit iscsi-hba kombinierbar) aktuelle FW/BIOS-Version 6.3 LAN (Zoning, Verkabelung) Zoning: - falls ein dediziertes IP-Storage-LAN nicht machbar ist, kann die Segmentierung mit einem VLAN realisiert werden Verkabelung: - feste Porteinstellungen für GE-Ports 6.4 Sizing Zur richtigen Planung der benötigten LUN-Größen müssen folgende Eigenschaften berücksichtigt werden: VMFS3: minimale Größe 1200MB Metadaten-Overhead ca. 600MB maximale Größe (1 Extent) 2 TB maximale Größe (32 Extents) 64 TB maximal 32 Hosts physikalische Server LUNs: Anzahl und Größe 34

35 VMs: kleine Dateien (Konfigurationsdateien, Logfiles, NVRAM-Datei) werden bis zu einer bestimmten Größe in Subblocks untergebracht vdisk-dateien werden im Standard preallocated (feste Belegung des konfigurierten Plattenplatzes) angelegt Delta-Dateien (VMware Snapshots, multiple) wachsen in 16MB-Schritten bis zur vdisk-größe Memory-Snapshots sind so groß wie die VM-Speicherkonfiguration VMkernel-Swapfile ist so groß wie die VM-Speicherkonfiguration RDM-Dateien sind 1MB groß Des Weiteren muss abgewogen werden zwischen: große LUNs (viele VMs) und kleine LUNs (wenige VMs) Performance (LUN mit vielen <-> wenigen VMs) Backup/Restore (große <-> kleine LUN) Storage-Snapshotfunktion (LUN mit vielen <-> einer VM) Nutzung von vorhandenen LUNs mit RDM Replikationsbeziehungen zu anderen Storage-Servern (LUN mit vielen <-> einer VM) Anzahl der möglichen Pfade (nur bei iscsi-hba, Lastverteilung: MRU, Fixed, RR) Zusammengefasst kann man sagen, dass ein Kompromiss gefunden werden muss zwischen Managementaufwand,Performance und Wiederherstellungszeit. Es sind einige Best-Practise-Werte in der Vergangenheit genannt worden. Allerdings mit einer großen Spannweite. Häufig werden zwischen 10 und 20 VMs auf eine VMFS3-LUN gelegt und damit die LUN zwischen 150 und 300 GB erzeugt. 35

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