Virtual Volumes unter vsphere 6

Transkript

1 11 I 15 Sonderdruck für Login Consultants Praxis: Virtual Volumes unter vsphere 6

2 Praxis vsphere 6 VVOLs Virtual Volumes unter vsphere 6 Verbesserte Daten-Logistik von Bertram Wöhrmann Virtuals Volumes VVOLs sollen vsphere-speicher zentralisieren, also die VMDK-Dateien der Betriebssystem- Installationen befähigen, besser mit den Speichersystemen zu kommunizieren, auf denen sie abgelegt sind. Ziel ist es, Arrays zu ermöglichen, beispielsweise Snapshots von virtuellen Maschinen mit ihren Bordmitteln anzufertigen. Dieser Artikel zeigt den Einstieg in die neue Technologie. Quelle: tele52 123RF S chon 2013 stellte VMware seine Vision vom Software Defined Datacenter (SDDC) vor. Die Grundidee ist die Verlagerung der Konfigurationsarbeiten vom Hardware-Layer in den VMware-Software-Stack. Grundstein für diese Philosophie war VMware NSX. Damit bietet der Hersteller die Möglichkeit, virtuelle Netzwerkkomponenten auf VMware-Ebene zu definieren (virtuelle Switche, Router und Firewalls). Sie können ACLs definieren und die Zugriffe zielgerichtet steuern. Der zweite Wegbereiter zum SDDC war das VSAN, das lokalen Storage anderen Hosts bereitstellt. Ein Storage-Job verlässt den Host Damit ist der vsphere-host aber immer noch für Dinge verantwortlich, die eigentlich das Storage viel besser erfüllen könnte. Mit der "vstorage APIs for Storage Integration" (VAAI) ist diese Lücke geschlossen worden: Der Host tritt bei einigen Storage-Funktionen zurück, triggert den Job und reduziert sich selbst zur reinen Anzeige des Job-Trackings. Funktionen wie beispielsweise Cloning und Storage vmotion werden dadurch extrem beschleunigt. Mit den Virtual Volumes (VVOLs) hat VMware die Palette hier erweitert und adressiert ein weiteres Problem. Vor der Virtualisierung wurde einem System, das zentralen Storage nutzen sollte, direkt eine LUN zugeordnet. Außerhalb des Clusters gab es dort eine 1-zu-1-Beziehung, das heißt, jede LUN gehörte genau einem Server. Mit der Virtualisierung führte VM - ware den Datastore ein. Es handelt sich dabei um einen mit dem Virtual Machine File System (VMFS) formatierten Datenbereich. Das Filesystem ist clusterfähig und erlaubt den parallelen Zugriff mehrerer Hosts. Zusätzlich können mehrere virtuelle Maschinen auf diesem Datenbereich abgelegt werden. Der erstellte Datenbereich erhält Storage-Attribute, die für den gesamten Datenbereich und damit auch für alle dort gehosteten VMs gelten. Das kann dazu führen, dass es viele unterschiedliche Wertigkeiten von Datastores gibt. In der Regel können sich durch die unterschiedlichen Verfügbarkeiten der Datenbereiche (verursacht durch die Storage-Attribute) größere Leerstände ergeben, insbesondere bei höheren Verfügbarkeiten. Dieses Problem adressieren die VVOLs, indem die Storage-Attribute nicht mehr an den Datastore gebunden werden, sondern an die virtuelle Festplatte. Das funktioniert individuell für jede einzelne Festplatte, wobei die virtuelle Maschine kein gruppierendes Element ist. Es sind im vcenter alle Attribute nutzbar, die der Storage-Administrator freigeschaltet hat. Damit hebt VMware ein weiteres Element in die Verwaltung des vcenters. In diesem Fall handelt es sich um die Verbesserung der Administration des zentralen Storage, wenn er VVOLs unterstützt. Des Weiteren kann besser auf die Anforderungen einzelner virtueller Festplatte eingegangen werden. Für die optimale Platzierung von VMs waren tiefe Kenntnisse der Storage-Systeme notwendig und es war sehr wichtig, die Datenbereiche optimal zu platzieren. 2 Auszug aus IT-Administrator November

3 vsphere 6 VVOLs Praxis Zusammenspiel der VVOL-Komponenten Zuerst einmal muss das zum Einsatz kommende Storage-System die Funktionalität unterstützen. Für die Kommunikation zwischen Host und Storage stellt VMware die "API for Storage Awareness" (VASA) bereit. Über diese Schnittstelle erfolgt die Kommunikation zwischen vcenter und dem Storage-System. Die VASA-Komponente muss dem vcenter unter den "Storage Providers" bekannt gegeben werden, hier gibt es keinen Automatismus. Der Datenbereich wird als RAW-Kapazität bereitgestellt und schlussendlich ist das Profil ausschlaggebend dafür, wie die virtuellen Festplatten bereitgestellt werden. Den VVOL-Container legen IT-Verantwortliche im RAW-Bereich zusammen mit einem kleinen Datastore für die Kommunikation an. Damit erfolgt erstmalig eine Trennung von Verwaltungs- und Datenverkehr. Die Darstellung als Datastore im vcenter wurde beibehalten, es gibt kein eigenes Symbol für VVOLs. Eine optische Darstellung der unterschiedlichen Anbindungsarten am Storage wäre sicher wünschenswert, ist aber nicht implementiert. Andererseits muss sich der Administrator durch die identische Verwaltung der VVOLs nicht umgewöhnen, denn die Verwaltung geht auf der Ebene identisch vonstatten. Die Kommunikation mit den virtuellen Festplatten erfolgt über den "Protocol Endpoint" (PE). Der PE ist dabei eine Art Proxy für die VVOLs und kann mehrere Datenbereiche verwalten. Es wird also nicht pro Festplattenfile ein PE benötigt. Im später gezeigten Beispiel verwaltet ein PE zwei VVOLs. statt. Auch wenn die Verbindung zum PE der zum Datastore gleicht, so ist sie in der Übersicht "Datastores" nicht sichtbar. Die korrekte Verbindung zeigt sich nur in der Storage-Ansicht des Hosts unter der entsprechenden Auswahl. Aus Sicht des Storage werden bei der Aktivierung der Funktion ein Container eingerichtet und ein PE. Alle nutzbaren Storage-Attribute werden damit dem vsphere-administrator zur Verfügung gestellt. Über die Storage-Profile erfolgt dann das Mapping zwischen den Storage-Attributen und den virtuellen Festplatten. Die Zuweisung erfolgt pro virtueller Festplatte und nicht pro VM. VVOLs in der Praxis am Beispiel Nimble Beispielhaft wollen wir die Anbindung mit einem Gerät von Nimble Storage demonstrieren. Die Hosts sind dabei per iscsi-protokoll an das System angebunden. Voraussetzung für eine einwandfreie Funktion der folgenden Arbeitsschritte ist, dass alle Systeme eine identische Zeit haben, also einen gemeinsamen Zeitserver nutzen. Die Aktivierung der VVOL-Funktionalität erfolgt durch den Nimble-Support und setzt die Firmware in Version 2.3.x voraus. Der Support legt dann ebenfalls die VVOL-Container und die dazugehörigen Protocol Endpoints an. Standardmäßig können dann acht Hosts mit dem Container kommunizieren. Die Anzahl lässt sich aber im Konfigurationsfile ändern auf einen Wert zwischen zwei und 32. Damit sind die Arbeiten am Storage schon abgeschlossen. Im System selbst lassen sich dann die I/O-Profile ansehen, die der Storage unterstützt und über die er VVOLs bereitstellen kann. Die vsphere-hosts in der Testumgebung haben zwei dedizierte Netzwerkkarten für den iscsi-datenverkehr. Jede Karte ist mit einem eigenen vswitch verbunden, der wiederum jeweils einen VMkernel-Adapter enthält. Die Adapter haben unterschiedliche Label wie beispielsweise "iscsi-1" und "iscsi-2". Alternativ ist es auch möglich, mit einem vswitch mit zwei physischen Karten zu arbeiten. Es wird dann jeder Portgruppe eine dedizierte Karte zugewiesen und die jeweils andere Karte als "Unused Adapter" konfiguriert. Diese Vorgehensweise ist notwendig, da iscsi nicht dazu in der Lage ist, mit Als Anbindungsprotokoll werden NFS, iscsi, FibreChannel und FibreChannel over Ethernet (FCoE) unterstützt. Der Proxy stellt sich in Abhängigkeit der gewählten Anbindung unterschiedlich dar. Beim NFS-Protokoll ist der Bereitstellungspunkt der Proxy, bei den blockbasierten Protokollen wird eine Proxy-LUN erzeugt. Die Konfiguration erfolgt dabei auf dem Storage. Die Verbindung mit dem PE findet beim Mounten des VVOL Bild 1: Die Komponenten und der Kommunikationsfluss von VVOLs im Überblick. Auszug aus IT-Administrator November

4 Praxis vsphere 6 VVOLs den Storage-Datenverkehr nicht zu routen und für diesen Fall sind unter dem Reiter "Network Port Binding" am Software-iSCSI-Adapter die VMkernel- Adapter einzubinden. Bild 2: Ansicht nach erfolgreicher Bindung der VMkernel-Portgruppen an den Software-iSCSI-Adapter. zwei physischen Adaptern am VMkernel-Port zu arbeiten. Auch bei Distributed Switches ist die gleiche Vorgehensweise erforderlich. Es werden zwei Portgruppen benötigt, denen jeweils eine physische Netzwerkkarte zugewiesen wird. Auch hier müssen alle anderen Adapter "unused" sein. Die Zuweisung erfolgt in den Eigenschaften der Portgruppe selbst und überschreibt die Konfiguration für den Switch. In dieser Konfiguration ist es dann auch möglich, den VMkernel-Port an den iscsi Adapter zu binden. Aktivierung der Storage Provider Bevor sich die Storage-Attribute nun nutzen lassen, müssen Sie verschiedene Einstellungen vornehmen. Der erste Schritt ist die Installation des VASA Providers im vcenter-server. Als Beispiel zeigen wir die Aktivierung auf der vcenter Server Appliance (VCSA). Zuerst müssen Sie sich per SSH mit der VCSA verbinden und in die klassische Shell wechseln. shell.set --enabled True shell Es folgt der Download des Zertifikats aus dem Storage und der anschließende Import über die Kommandozeile: wget --secure-protocol=tlsv1 --nocheck-certificate /vasa/ca.crt /usr/lib/vmware-vmafd/bin/dir-cli trustedcert publish --cert ca.crt --login vcenter-admin --password vcenter-admin Passwort Mit diesen Arbeitsschritten haben Sie den Grundstock für die Aktivierung der VASA, des Storage Providers, gelegt. Die Arbeit selbst erfolgt im vsphere Web- Client über den Menüpunkt "vcenter / Manage / Storage Providers / Register a new Provider" am Objekt des vcenter- Servers. Als Parameter tragen Sie hier die URL "https ://nimble-storage: 8443/vasa/version.xml" ein. Jedem zu verbindenden Host müssen Sie nun noch das Zertifikat bekannt geben. Dazu wird über das Kontextmenü des Hosts die Auswahl "Certificates / Refresh CA Certificates" getroffen. Damit ist der erste Konfigurationsblock im vcenter abgeschlossen. Hostanbindung Für die Anbindung des Hosts an den Storage müssen Sie neben dem zuvor beschrieben Netzwerkkonstrukt noch einige andere Einstellungen vornehmen. Beginnend mit der Installation des SoftwareiSCSI-Controllers über das Kontextmenü des Hosts "Manage / Storage / Storage Adapters / Add new storage adapter" erfolgt die Vorbereitung der Verbindung zum VVOL. Damit die bereitgestellten Datenbereiche auch sichtbar werden, ist dem Adapter mitzugeben, über welche IP-Adresse er den Storage finden kann. Dazu gehen Sie an den Adapter und wählen den Reiter "Targets / Dynamic Discovery", wo Sie die IP-Adresse des Storagemanagement-Interfaces mit dem Port 3260 hinterlegen. Es gibt die Empfehlung, Nach einem Rescan lässt sich nun über das bekannte Kontextmenü des Hosts "Storage / New Datastore..." eine Verbindung zum Container herstellen. Nach dem Aufruf findet sich neben den bekannten Auswahlpunkten eine neue Auswahl "VVOL". Nach der Aktivierung werden Sie aufgefordert, einen Container auszuwählen und ihm einen Namen für die Darstellung im Managementsystem zu geben. Hier wird nur die Verbindung zwischen einem Host und dem Virtual Volume hergestellt. Zur Verbindung der anderen Hosts wählen Sie diese über das Kontextmenü des neuen VVOLs aus (Menüpunkt "Mount Data-stores to additional hosts"). Im folgenden Fenster lassen sich dann alle Hosts selektieren, die ebenfalls eine Verbindung zum VVOL nutzen sollen optimalerweise alle Mitglieder eines Clusters. Ein Kontrollblick in den "Manage/Storage"-Bereich des Hosts zeigt den mit den Hosts zusätzlich automatisch verbundenen Protocol Endpoint, der für die Kommunikation zwischen den Komponenten verantwortlich ist. Auch wenn es sich beim PE um einen Datastore handelt, ist dieser im Bereich Datastores einzeln nicht sichtbar. Somit kann auch keine Verbindung außerhalb der Nutzung durch die VVOLs mit diesem Datenbereich erfolgen. Sie sind exklusiv reserviert für die VVOLs. VMs anlegen Nun sind alle Voraussetzungen für die Erstellung virtueller Maschinen im Da- Testen mit NetApp IT-Verantwortliche, die sich in das VVOL-Thema einarbeiten möchten, ist der "Data Ontap Simulator" (Simulate ONTAP) [1] von NetApp zu empfehlen. Eine virtuelle Maschine simuliert ein NetApp-Gerät, auf dem sich die VVOL-Funktionalität testen lässt. Die Appliance können Sie nach Anmeldung auf der Webseite herunterladen. 4 Auszug aus IT-Administrator November

5 vsphere 6 VVOLs Praxis Bild 3: Die Storage-Profile dienen der Verknüpfung von Storage-Attributen mit virtuellen Festplatten. Bei der Nutzung der klassischen Datastores hätten Sie drei LUNs erstellen müssen, für jede Plattenwertigkeit eine. Zusätzlich wäre eine Verteilung der einzelnen VMDK-Files auf die entsprechenden LUNs notwendig gewesen. Die Visibilität im vcenter gestaltet sich auf diese Art und Weise schwierig und es muss mit größeren Leerständen gerechnet werden. Nicht immer besteht die Anforderung, mehrere profilidentische VMs anzulegen. Erfahrungsgemäß werden die Leerstände dann für andere virtuelle Maschinen genutzt, die eigentlich nicht in das Profil passen. tenbereich geschaffen. Nur ergibt dies eigentlich keinen Sinn, denn die VM lässt sich zwar so anlegen, nutzt dann aber keines der Storage-Attribute. Sie wird quasi als "default" angelegt. Für den Einsatz der Performance Policies sind im vcenter weitere Konfigurationsschritte notwendig. Im Bereich der Navigation im Web Client finden sich die "VM Storage Policies" unter "Policies and Profiles". Hier erfolgt eine Verknüpfung der Performance-Profile des Nimble-Geräts mit dem vcenter. Neben der Performance ist es möglich, weitere Regeln zu hinterlegen, die die Funktionen des Storage betreffen. Hier seien als Beispiele die Verschlüsselung genannt oder die automatische Erstellung von Storage-Snapshots zu definierten Zeiten. Diese Verknüpfung der Storage- Funktionen mit der virtuellen Festplatte erfolgt ebenfalls, ohne dass der Storage- Administrator eingreifen muss. Später lassen sich die erstellten Profile für die Platzierung der VMs nutzen und die verknüpften Attribute gelten nur für die ausgewählte virtuelle Festplatte. Ein einfaches Beispiel soll die Vorgehensweise verdeutlichen: Bei der Erstellung einer neuen VM für einen SQL Server 2012 benötigen Sie drei virtuelle Festplatten eine für das Betriebssystem, eine weitere Festplatte für die eigentliche Datenbank und die dritte für die SQL-Logs. Bei der Anlage der VM auf dem VVOL geben Sie zuerst das "Nimble Default Profil" mit, für die Datenbank das Profil "Nimble SQL 2012" und für die Log-Daten verwenden Sie das Profil "Nimble SQL Logs". Jede virtuelle Festplatte hat nun die Performance- Parameter, die sie benötigt. Fazit Die Nutzung von VVOLs steigert die Effektivität der Virtualisierung um ein Vielfaches. Auch die Flexibilität wird stark erhöht, auch wenn Unternehmen unter Umständen neue Abrechnungsmodelle finden müssen. Ein weiteres Manko ist benötigtes Know-how und die Verlagerung von Prozessen. Auch wenn die Storage-Administratoren entlastet werden, ist vorstellbar, dass es Berührungsängste geben kann. Nichtsdestotrotz ist die Einführung von VVOLs ein weiterer Schritt zur Optimierung von virtuellen Infrastrukturen. Das "Software Designed Data Center" rückt immer näher. (jp) Link-Codes [1] NetApp-Simulator FAP42 Auszug aus IT-Administrator November