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2016/11/21

依循VMware官方建議規劃 整合叢集主機儲存資源

詳解實體/虛擬網路架構 完美實作VSAN環境

王偉任
從實體網路環境到虛擬化網路環境,只要遵循VMware官方的最佳作法和建議來規劃設計,就能夠打造出高效能且具備靈活性的VSAN軟體定義儲存環境。
此外,在網路頻寬的規劃上也非常重要。舉例來說,VSAN儲存網路環境建議採用10Gbps網路頻寬環境,雖然1Gbps網路環境也能運作但是會造成VSAN儲存效能上的問題,因為在1Gbps網路環境中假設重建儲存空間為12TB時,那麼儲存資源節點主機之間的資料同步作業將需要24小時以上。

即便規劃10Gbps網路頻寬環境搭配Leaf-Spine網路架構,後續在規劃VSAN叢集時也必須考量實務上儲存資源節點主機的放置及環境。

舉例來說,如圖5所示可以看到為10Gbps網路頻寬的Leaf-Spine網路架構,機櫃1中為編號1∼16儲存資源節點主機,而機櫃2為編號17∼32儲存資源節點主機,倘若只是單純將這32台儲存資源節點主機建立1個VSAN容錯網域的話,那麼屆時在儲存資源節點主機之間的溝通網路頻寬,將會因為比例(4:1)的關係而可能只達到2.5Gbps的水準。


▲圖5 VMware VSAN採用Leaf-Spine網路架構示意圖。(圖片來源:VMware白皮書 – VMware Virtual SAN 6.2 Network Design Guide)


因此,建議在這樣的運作環境中建立3個VSAN容錯網域(Fault Domains),假設每台儲存資源節點主機原始儲存空間為10TB,當設定FTT=1時將會有6TB空間用於保護VM虛擬主機。

在這種情況下,將會有四分之三(也就是30Gbps)可以進行重建資料的動作,並且在沒有發生磁碟資源爭奪的情況下只需26分鐘即可完成,即便重建資料儲存空間達12TB並且頻寬少到10Gbps,重建時間也僅需要156分鐘即可完成。

建立多路徑路由環境

目前許多企業或組織已經在資料中心網路環境內建立STP機制,以防止網路環境發生迴圈的情況,同時在Layer 2網路環境內也應建立ECMP(Equal-Cost Multi-Path routing)(圖6)、SPB(Shortest Path Bridging)或TRILL(Transparent Interconnection of Lots of Links)等等多路徑路由或最短路徑等機制。


▲圖6 ECMP多路徑路由運作示意圖。(圖片來源:VMware – Reference Design for VMware NSX)


同樣地,在VMware VSAN運作環境中皆支援這些網路拓撲基礎架構,重要的是必須良好規劃設計VSAN叢集中ESXi成員主機的「東-西」向網路。

根據VMware官方的最佳作法,在VSAN叢集同一個容錯網域內的ESXi成員主機間,除了確保東西向網路具備低延遲網路時間外,在實體交換器的部分應該採用「交換機堆疊」(Switch Stack)的運作架構,以滿足高可用性及網路頻寬輸送量的需求。

認識IP MultiCast

簡單來說,「IP多點傳送」(IP Multicast)機制是可以「1對多」或「多對多」的IP網路通訊技術。一般而言,建議將VSAN運作環境建立於Layer 2網路環境中,以便降低複雜度及管理成本。倘若,將VSAN運作環境建立於Layer 3網路環境,那麼實體網路一定要建立IP Multicast機制。

在IP多點傳送運作環境中,使用的IP多點傳送位址稱為「多點傳送群組」(Multicast Group,MG)。同時,在預設情況下,當VSAN叢集建立時便會自動分配IP多點傳送位址給節點主機,預設的VSAN多點傳送群組位址是「224.1.2.3」,而VSAN多點傳送群組代理程式位址為「224.2.3.4」。




在VSAN叢集運作環境中,叢集節點主機透過VMkernel Port以IP多點傳送機制,透過IGMP(Internet Group Management Protocol)互相傳送Metadata以及加入或離開VSAN叢集等資訊,同時在叢集節點主機之間也是透過IP多點傳送機制,互相偵測對方是否存活。

在預設情況下,VSAN叢集會採用IGMP v3版本進行「交涉」(Negotiate)的動作,倘若網路環境不支援IGMP v3的話,那麼就會採用IGMP v2進行交涉。至於VMware最佳作法,則建議在Layer 3網路環境中採用一致的IGMP版本即可。

在VSAN叢集運作環境中,倘若叢集節點主機之間必須跨越多個子網路時,便需要採用PIM(Protocol Independent Multicast)機制,並且支援四種模式以便因應不同的應用情境,譬如PIM-DM(PIM Dense Mode)適用於1對多環境,PIM-SM(PIM Sparse Mode)同樣適用於1對多環境,當Layer 3網路環境僅支援IGMP v2時便建議採用此種模式,Bi-PIM(Bidirectional PIM)適用於多對多環境,而PIM-SSM(PIM Source-Specific Multicast)適用於多對多環境,且完全支援IGMP v3環境中使用,如圖7所示。


▲圖7 Layer 3網路環境PIM-SSM運作機制示意圖。(圖片來源:VMware白皮書 – VMware Virtual SAN Layer 2 and Layer 3 Network Topologies)


Layer 2網路規劃建議

若決定將VSAN架構運作於Layer 2網路環境時,下列為Layer 2網路規劃建議,假設採用VLAN ID 1,並且IGMP Querier運作於網路交換器上而非路由器,如圖8所示。


▲圖8 運作於Layer 2網路環境的VSAN架構示意圖。(圖片來源:VMware白皮書 – VMware Virtual SAN Layer 2 and Layer 3 Network Topologies)


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