Методы объединения хранилищ в сеть

Теоретически преимущества виртуализации определить легко: незаурядная эффективность и гибкость, более полное использование имеющихся ресурсов, высокая доступность. Однако на практике соединение виртуализированных серверов и систем хранилищ оказывается весьма сложной и трудоемкой задачей. Это особенно актуально для высокоскоростных сетей хранения данных (SAN) на базе Fibre Channel, поскольку они предъявляют высокие требования при изменении конфигурации для их применения в виртуализированных средах. К тому же пользователям приходится считаться с уменьшением числа доступных функций управления хранилищами и сохранения данных.

Технология iSCSI, по утверждению ее сторонников, позволяет избежать таких неудобств. Оснащенные стандартными компонентами Ethernet, сети SAN с поддержкой iSCSI существенно упрощают администрирование систем хранения в виртуализированных средах. Администраторы смогут управлять и контролировать взаимодействие виртуальных машин с совместно используемыми ресурсами хранилищ точно так же, как с физическими устройствами. Отмеченный аспект особенно важен для тех, кто только приступает к построению SAN или виртуализированной инфраструктуры и ищет решение, которое было бы выгодным, быстро реализуемым, легко управляемым и без проблем интегрируемым в инфраструктуру предприятия.

УПРАВЛЕНИЕ СЛОЖНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ С ХРАНИЛИЩАМИ

Различие между Fibre Channel и iSCSI в виртуализированных средах заключается в способе организации соединения между виртуальными машинами и системами хранилищ. Ни один из двух способов взаимодействия не следует полностью модели OSI, и тем не менее, Fibre Channel можно соотнести скорее с низшим уровнем (уровнем передачи или сохранения), а iSCSI - с одним из высших, логических (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Модели администрирования Fibre Channel и iSCSI в сопоставлении с многоуровневой моделью OSI: управление Fibre Channel осуществляется на нижних уровнях, iSCSI — на верхних.

Администрирование систем хранения Fibre Channel осложняется из-за наличия гипервизора, управляющего соединениями между виртуальными машинами и системами хранения. Гипервизор (это понятие используется часто в качестве синонима для Virtual Machine Monitor, VMM) распределяет аппаратные ресурсы и «следит за» виртуализацией.

Однако в некоторых случаях этот слой виртуализации обладает определенными преимуществами. Например, если у виртуальной машины имеется всего один виртуальный диск (типичная конфигурация при работе с небольшими объемами данных), то специфические функции гипервизора (такие, например, как VMware Consolidated Backup) оказываются достаточно полезными для быстрого и простого сохранения данных (см. Рисунок 2). Однако когда приложения на виртуальных машинах обрабатывают большие объемы данных, слой виртуализации требует тщательной конфигурации: вначале администраторам необходимо соотнести ресурсы хранения с глобальными именами (World Wide Name, WWN), ассоциированными с физическими серверами, а затем предоставить эти ресурсы в распоряжение виртуальных машин по-средством специального программного обеспечения.

Программное обеспечение инициатора iSCSI обходится без гипервизора. Правда, администрируемая гипервизором память требуется для загрузки номеров логических устройств (Logical Unit Number, LUN), и, таким образом, iSCSI охватывает те же функции, что и Fibre Channel. Кроме того, iSCSI позволяет использовать устройства хранения с прямым подключением (Direct Attached Storage, DAS) (см. Рисунок 3).

Итак, между виртуальными машинами и ресурсами хранения можно создавать прямые соединения без участия гипервизора. Ресурсами хранения, предназначенными для виртуальных машин, можно управлять так же, как в невиртуализированных средах. В результате упрощаются как конфигурация SAN, так и администрирование. Это особенно оправдано в случае с приложениями, работающими с большими объемами данных.

УПРАВЛЕНИЕ ХРАНИЛИЩАМИ И СОХРАНЕНИЕ ДАННЫХ

Для обеспечения доступности важных для предприятия данных администрирование хранилищ должно быть всесторонним, т.е. охватывать управление массивами, ПО для резервного копирования (Backup) и аварийного восстановления (Recovery), а также создание моментальных снимков (Snapshots). Однако в виртуализированных средах администраторы не могут пользоваться подобными инструментами привычным образом. Даже после перенастройки функции администрирования массивов, интеграции снимков и поддержки множественных путей доступа реализуются с ограничениями, особенно в случае таких широко распространенных приложений, как Microsoft Exchange и SQL Server. Кроме того, при работе под управлением гипервизора не функционируют резервное копирование и сценарии, использующие службу Microsoft Volume Shadow Copy Service (VSS), за исключением тех случаев, когда производитель инструмента предусмотрел такую возможность заранее и оснастил гипервизор поддержкой VSS.

Предрасположенностью к ошибкам в конфигурации Fibre Channel отличаются миграция с физической инфраструктуры на виртуальную, из виртуальной в физическую, а также прямая миграция с одной физической платформы на другую. В конфигурациях iSCSI, где выполняется прямое соединение с системами хранения, администраторам доступны инструменты управления, привычные по работе со средами VVS и EMC Navisphere. То же самое касается и функций управления массивами, к примеру, восстановления отдельных почтовых ящиков, серверов Exchange, одиночных восстановлений LUN, моментальных снимков и т.п. Разнообразные функции поддержки множественных путей и сценариев одинаково функционируют в обеих средах. Миграция приложений, образов и сценариев с физического сервера на виртуальную машину тоже выполняется безукоризненно.

ВЫСОКАЯ МОБИЛЬНОСТЬ ВИРТУАЛЬНЫХ МАШИН

Одно из главных достоинств виртуализации - способность быстро и просто перемещать виртуальные машины между виртуальными серверами с целью балансировки нагрузки (Load Balancing) или оперативного восстановления (Failover), правда, для этого требуется соответствующая инфраструктура для динамичного перераспределения аппаратных ресурсов. Кроме того, при миграции виртуальных машин в сетях Fibre Channel действуют те же самые ограничения, что и при взаимодействии между виртуальными машинами и хранилищами: виртуальные машины различных физических серверов могут получить доступ к системам хранения только при посредничестве гипервизора. Вдобавок, из-за ошибочной конфигурации во время миграции виртуальных машин могут возникнуть проблемы с целостностью данных: если каждый сервер должен иметь доступ ко всем ресурсам хранения, администратору необходимо позаботиться о том, чтобы несколько серверов использовали один LUN.

Поскольку инициатор (хост) и цель (хранилище) iSCSI пользуются однозначными обозначениями (как правило, iSCSI Qualified Name, IQN), для каждой виртуальной машины существует единственное прямое соединение с ресурсами хранилищ. Оно четко отличается от отношений между физическими серверами и системами хранения. Кроме того, IQN не зависит от физического хоста и гипервизора. Как результат, миграцию виртуальных машин между серверами можно осуществлять без проблем, причем без специфических настроек гипервизора, как того требует Fibre Channel (см. Рисунок 4).

Теперь при построении ЦОД по модульному принципу предприятия могут пользоваться функциональностью iSCSI таких массивов хранения, как модели серии Dell EMC CX3 или Power Vault NX 1950. Цель состоит в создании многоуровневой архитектуры хранения для оптимального управления ресурсами в зависимости от загруженности отдельных серверов, причем следует использовать преимущества каждого из предс-тавленных подходов. Fibre Channel рекомендуется для приложений, генерирующих большие потоки данных на невиртуализированных серверах. iSCSI раскрывает свои достоинства в приложениях с нерегулярным вводом/выводом, когда они функционируют на виртуализированных серверах. Системы хранения, имеющие оба интерфейса Fibre Channel и iSCSI, предоставляют широкий спектр применения.

ПОСТРОЕНИЕ МНОГОУРОВНЕВОГО ЦОД

Конфигурация Fibre Channel рекомендуется для предприятий, уже использующих соответствующие SAN или предъявляющих высокие требования к своим системам хранения. Однако комбинация из Fibre Channel и виртуализации приводит к существенному увеличению затрат на администрирование, а также к потере некоторых функций управления хранилищами. Напротив, iSCSI пригоден прежде всего для новых сред. Поскольку в этом случае используются стандартные компоненты Ethernet, стоимость инвестиций оказывается ниже, чем для Fibre Channel. Эксплуатация iSCSI проще. Создавая современный ЦОД, предприятие получает возможность использовать достоинства виртуализированных серверов и систем хранилищ либо при использовании iSCSI в чистом виде, либо в комбинации с Fibre Channel.

Юрген Шельберт - менеджер по системам хранения в немецком отделении Dell.

© AWi Verlag

Таблица 1. Сравнение функций управления хранилищами и сохранения данных у Fibre Channel и iSCSI.

Таблица 2. Функциональное сравнение VMware Virtual Machine File System (VMFS), Raw Device Mapping (RDM) и DAS.