---Begin---

vSAN資料儲存是一種物件儲存系統，其上的虛擬機器是由大量不同的儲存物件組成的，而不像過去的虛擬機器是儲存在LUN或捲上的一組檔案的集合。這對於vSphere管理員來說是一個新的概念，理解這一點很重要。

　　到目前為止我們還未曾提過物件和元件。所以，在深入不同物件的各種細節之前，讓我們先從vSAN中物件和元件的定義及概念講起。

物件指的是一個位於vSAN資料儲存中的獨立的儲存塊裝置，與SCSI語義相容。它可以根據需要來建立，並且大小沒有限制，不過在vSAN最初發行的版本5.5中VMDK的大小上限是2TB減512位元組。從vSAN 6.0釋出起，VMDK現在最大可達62TB

物件現在取代了LUN成為了vSAN的主要儲存單元。在vSAN中最典型的儲存塊裝置就是獨立的VMDK、虛擬機器主頁名字空間和虛擬機器交換檔案。當然，如果虛擬機器拍過快照，則還會建立一個增量盤物件。如果快照包含有虛擬機器的記憶體，這也會被例項化成一個物件。因此取決於快照的型別，一個快照可能包含有1個或2個物件。

vSAN中的每個“物件”都有其自己的RAID樹，將策略要求對映成為物理裝置上實際的佈局。如果你在部署虛擬機器的時候選擇了某一個虛擬機器儲存策略，那麼策略中關於可用性和效能的這些要求就會被應用到虛擬機器物件上。

元件是物件的RAID樹上的葉子——這意味著，一“片”元件是存放在一個特定的“快取裝置

　　在vSAN資料儲存上，虛擬機器可以具有5種不同型別的物件。注意，每臺虛擬機器都可以由這些物件中的部分組合而成，這些物件如下：

1. 虛擬機器主頁（VM Home）或“名字空間目錄”（namespacedirectory）

2. 交換檔案物件（如果虛擬機器處於開啟狀態）

3. 虛擬磁碟/VMDK

4. 為快照建立的增量盤（每個物件）

5. 為快照建立的快照記憶體（每個物件）

  在這5種物件中，虛擬機器名字空間需要進一步解釋一下。所有的虛擬機器檔案，包括

vSAN上的每個儲存物件都可以被看成一棵RAID樹，每片樹葉就是一個元件。例如，如果一個VMDK的條頻寬帶是2，且無需容忍任何故障（不要管為什麼），那麼這個VMDK上就會配置一個RAID-0條帶並橫跨2塊磁碟。這個VMDK是一個物件，組成它的每一片條帶就是這個物件的一個元件。

　　類似的，如果定義了這塊VMDK在群集中應該至少容忍一個故障（主機、磁碟或網路），且保持其他所有策略設定為預設值，就要對這個VMDK物件建立一個RAID-1映象——在群集內的一臺主機上有一個副本元件，同時在另一臺主機上有另一個副本元件。最後，如果策略要求同時包含條帶和可用性，那麼條帶元件將會在主機之間被映象，最終形成了RAID0+1配置。單個物件最終會由4個元件構成，每個副本中有2個條帶元件。

　　注意，增量盤是在對虛擬機器拍攝快照的時候創建出來的，它會繼承其母盤的策略（條頻寬度、副本數等等）。

　　交換檔案物件僅在虛擬機器開機的時候建立。

　　另有一個元件叫做見證（witness），它非常重要，也很特殊。儘管它不直接給虛擬機器提供儲存空間，但是不可否認的是，當群集中的虛擬機器儲存物件出現故障的時候，作為必要的仲裁物件，它是非常關鍵的。稍後我們還會討論見證元件，現在讓我們先關注虛擬機器儲存物件。

5.2.1元件的限制

　　關於vSAN中的元件有一個主要的限制。因為這是一個硬性限制並且最終會影響單臺主機和群集上可以執行的虛擬機器數量，理解這些限制是非常重要的。vSAN 5.5的限制如下：

• 每臺主機的最大元件數：3000

在vSAN 6.0中因為一種新的磁碟格式(on-diskformat)的引入，這個每臺主機的最大元件數的上限增加了。

• 每臺主機的最大元件數：9000

　　每臺主機的元件包括了處於關閉狀態虛擬機器、未註冊的虛擬機器和模板的元件。vSAN將這些元件分派到群集中的各臺主機上，並試圖保持一種均衡的分佈。然而，某些主機擁有的元件仍然有可能比其他一些主機更多。所以這就是為什麼VMware推薦的最佳實踐是使得一個vSAN群集的所有主機儘可能地保持類似（甚至是完全一致）的配置。在設計和部署一個vSAN群集的時候，元件的數量限制是設計和部署vSAN群集時重要的決策因素，這將會在第9章中進一步深入探討。

　　管理員使用vSphere Web客戶端可以檢視虛擬機器主頁名字空間和虛擬機器的VMDK等物件及其元件的佈局，圖5-3提供了一個此類佈局的示例。這臺虛擬機器有一塊硬碟，這塊硬碟在2臺不同的主機上擁有映象，你可以在Host這一列看見這些元件的位置。

[x1]

圖5-3　物理磁碟佈局

5.2.2 虛擬機器儲存物件

　　如前所述，5種儲存物件是：虛擬機器主頁名字空間、虛擬機器交換檔案、VMDK、增量盤和快照記憶體（如圖5-4所示）。我們將先暫時忽略快照記憶體而更多地討論一下其他元件。

圖5-4　虛擬機器儲存物件

　　現在我們將討論虛擬機器儲存策略中定義的特性將如何影響這些儲存物件。注意，並非所有的虛擬機器儲存物件都會實施這些策略。

5.2.3 名字空間

　　虛擬機器使用名字空間(namespace)物件來作為它的虛擬機器主頁(VM Home)，並用它來儲存沒有專屬物件其他所有虛擬機器檔案，如以下這些內容（但不限於此）：

1. .vmx、.vmdk（描述檔案部分）、VMX使用的.log日誌檔案

2. 用於VMware HorizonView的CBRC[2]的摘要檔案。這個功能是View的儲存加速器，虛擬桌面基礎機構(VDI)是vSAN的一個重要用例。

3. vSphere Replication和Site RecoveryManager的檔案

4. 客戶機自定義檔案

5. 由其他軟體解決方案產生的檔案

  這些物件是獨特的，每臺虛擬機器各有一個。vSAN使用VMFS作為檔案系統來存放虛擬機器的所有檔案，包括名字空間中的這些檔案。名字空間VMFS是一個功能完整的常規的VMFS，也就是說它具備所有群集功能及所有VMFS支援的功能（例如vMotion、vSphere HA等）。若檢視ESXi主機的檔案系統，它表現為一個自動掛載的子目錄。不過，儘管作為常規的VMFS來使用，它卻沒有其他環境中的那些VMFS所具有的限制，因為連線到虛擬機器主頁名字空間VMFS卷的主機最多是2臺（例如，在vMotion發生時），而在傳統環境下同樣的VMFS卷往往是同時被幾十臺主機共享的。換而言之，vSAN對常規VMFS卷的用法是完全不同的，使其得以具有更高的擴充套件性和更佳的效能。

　　用於虛擬機器主頁的虛擬機器儲存策略是特殊的。大多數情況下，虛擬機器主頁儲存物件都不會繼承與VMDK一樣的策略要求。設想一下，像虛擬機器主頁名字空間這樣的物件需要快閃記憶體來當讀緩衝或者需要條帶功能嗎？不需要！這就是為什麼即便與虛擬機器關聯的策略中宣告這些能力也不起作用的原因。不過有一個功能的確是繼承的——允許的故障數。這個功能使虛擬機器得以在群集中多個硬體發生故障的時候仍然可用。隨著vSAN 6.2的釋出，它還繼承容錯方法的策略設定，這意味著虛擬機器主頁名字空間可以以RAID-5或RAID-6的方式部署，而不僅限於以前版本中RAID-1。

　　由於對於虛擬機器主頁儲存物件來說，高效能不是主要訴求，繼承下來的VMDK的設定會被覆蓋掉，條頻寬度（Stripe Width）總是設成1，讀取快取預留（Read Cache Reservation）總是設成0%，而且物件空間預留（Object Space Reservation）被設成0%所以它總是精簡置備的。這使得虛擬機器主頁名字空間不會無謂消耗資源，而把可用資源留給那些需要的物件，例如VMDK。

　　另外一個要點是，如果策略中設定了強制置備（Force Provisioning），虛擬機器主頁名字空間物件會繼承這個屬性，這意味著，即使資源總量不足，虛擬機器也會被部署。

　　在vSAN 6.2中引入了一個新的效能服務，它彙集了群集中所有ESXi主機的效能資訊，並將效能指標儲存在vSAN資料儲存的一個狀態表中。這個儲存著“狀態資料庫”的物件也是一個名字空間物件。因此，名字空間物件的使用不僅限於虛擬機器（儘管這是最常見的用法）。

5.2.4 虛擬機器交換檔案

　　虛擬機器交換檔案也具有自己的特殊策略設定。虛擬機器交換檔案的策略中允許的故障數總是為1，主要原因是虛擬機器重啟時是不會沿用原交換檔案的。當HA在群集中的另外一臺主機上重啟虛擬機器的時候，新的交換檔案會被創建出來。因此，沒有必要在可以容忍一個故障的水平之上再增加額外的保護。

　　預設情況下，無需將策略中的物件空間預留設為100%，交換檔案也會事先被100%的置備出來。這意味著從接入控制的角度說，如果沒有足夠的空間來容納整個虛擬機器交換檔案，虛擬機器就不能在vSAN上置備出來。在vSAN 6.2中，有一個新的高階主機選項SwapThickProvisionDisabled，它可以允許虛擬機器交換檔案以精簡物件的方式被置備出來。如果這個高階設定被設成True，則虛擬機器交換檔案物件將是精簡置備的。

5.2.5 VMDK和增量盤

　　現在你知道了，當虛擬機器部署的時候，虛擬機器主頁名字空間和虛擬機器交換檔案（.vswp）有其自己的預設策略，並不與策略中設定的功能一致。因此，只有VMDK和這些磁碟檔案的快照（增量盤）才遵循設定在虛擬機器儲存策略中的那些屬性。

　　因為vSAN物件有可能是由多個元件構成的，部署的時候每個VMDK和增量盤都會有其自己的RAID樹配置。

5.2.6 見證和副本

　　作為RAID-1樹的一部分，每個物件通常都有多個副本，我們已經知道，這些副本是由一個或多個元件組成的。在此我們想說，一個或多個見證元件可能會隨著虛擬機器儲存物件被創建出來。在RAID-1樹中，見證是每個物件的一部分。它是組成RAID-1樹的葉子，但只包括元資料（metadata）。見證是當vSAN群集中發生了故障後進行仲裁決斷的時候用來打破平局的裁判。

　　讓我們用一個最簡單的例子來解釋下這麼設計的目的：假設要部署的虛擬機器的配置是條頻寬度為1且允許的故障數為1。在這個例子中，我們不想使用RAID-5或RAID-6。這種情況下，需要為每臺虛擬機器建立2個副本。因此，RAID-1設定就足夠了。然而在2個副本的情況下，如果主機之間失聯，將無法分辨這到底是主機故障還是網路分割槽的情況。因此，需要在配置中引入一個第三方，這就是見證。vSAN中的一個物件要被認定為可用，必須滿足以下兩個條件：

1. RAID樹必須允許資料訪問（RAID-1必須至少有一個完好的副本，RAID-0必須所有的條帶都完好）。對於RAID-5和RAID-6配置來說，RAID-5要求4個元件中必須有3個可用，而RAID-6則是6個元件中必須有4個可用。

2. 在vSAN的早期版本中，規則是必須有超過50%的元件可用。從vSAN 6.0開始，引入了和元件相關聯的投票(vote) ，規則被更改為投票至少要超過50%。

   在前面的例子中，只有當能同時訪問到一個副本和一個見證，或者同時訪問到兩個副本（無見證）的時候，才能夠訪問這個物件。這樣，在出現網路分割槽的情況下，至少有部分群集可以訪問這個物件。

　　一個常見的問題是，見證是否消耗vSAN資料儲存的空間？在最初的vSAN 5.5版中，使用VMFS作為磁碟格式，一個見證在vSAN資料儲存上消耗大約2MB空間來存放元資料(metadata)。自從vSAN 6.0版釋出起，使用vSANFS作為磁碟格式，一個見證在vSAN資料儲存上大約要消耗4MB空間來存放元資料。儘管相對而言見證佔據的空間很小，但是如果需要在vSAN上大量部署很多虛擬機器和很多VMDK，在進行設計、容量規劃和擴充套件性考量的時候，這也是值得考慮的因素。

5.2.7 物件佈局

　　另一個常常被提起的問題是，vSAN環境中物件到底是怎麼分佈的？如前所述，虛擬機器主頁空間是用來儲存虛擬機器配置檔案的，它是VMFS格式的。所有其他虛擬機器磁碟物件（不論是VMDK還是快照）都以其各自的方式被例項化成一種分散式儲存物件。

vSAN會負責物件的放置來滿足允許的故障數以及容錯方法的要求，管理員無須擔心這些(物件的)放置決策。我們能夠理解你的心情，對於這樣一種新型的解決方案，你可能希望會對元件和物件存放的物理位置有一個更好的瞭解。VMware覺得管理員可能會有這樣的期望，因此，vSphere使用者介面中有地方可以讓管理員來檢視虛擬機器物件的佈局，並可看見組成一個儲存物件的每個元件（條帶、副本及見證）存放的位置，如圖5-5所示。

圖5-5  RAID-1, RAID-0和見證

　　處於可用性的考慮，vSAN絕不會讓不同的副本（映象）元件共用同一臺主機。

   注意，在vSAN 6.2之前的版本中，我們看不見虛擬機器交換檔案物件。這是因為交換檔案UUID目前無法通過VIM應用程式可程式設計介面來獲得，因此無論是Ruby vSphere Console（RVC，將在第10章介紹）還是vSphere Web客戶端都無法顯示其資訊。不過，早先的版本中有一個辦法來獲取交換檔案的資訊，稍後會演示。在vSAN 6.2之前的版本中，快照/增量盤物件在vSphere使用者介面中也不可見，不過這些物件預設是繼承其VMDK母盤的策略配置的（也就是說其物件分佈和其VMDK母盤是一致的）。

　　在vSAN 6.2中，虛擬機器交換檔案和快照增量都可以通過vSphere Web客戶端檢視。可以這麼做：導航到vSAN Cluster (vSAN群集) à Monitor(監控)，然後選擇Virtual Disk(虛擬磁碟)，物件就都列出在那裡了。我們已經說過不少關於虛擬機器儲存策略的概念了，現在讓我們再深入一步。

預設虛擬機器儲存策略

VMware鼓勵管理員們不要依賴預設策略的設定而是去建立自己的vSAN策略。不過，如果你決定在vSAN資料儲存上部署虛擬機器時不選擇任何策略，那麼預設策略就會被應用。預設策略（名字叫做Virtual SANdefaultstorage policy）有一些非常特殊的特性，當管理員在（不管是什麼原因）沒有選擇策略的情況時，它可以防止虛擬機器及其相關資料置於風險之中。在vSAN的早期版本中這種情況相當常見，我們就見過很多次管理員在匆忙中建立了虛擬機器但是忘記了選擇策略的情況。不過，的確需要強調的是，VMware強烈建議管理員們建立自己的虛擬機器儲存策略，即使需求和預設策略完全一致。這僅僅只是因為一點：自建策略使得管理員可以獲取有意義的合規性檢查報告。

　　預設策略可以通過vSphere Web客戶端來觀察，如圖 5-6所示。

圖 5-6 vSAN預設儲存策略

　由此我們可以推斷出部署出來的儲存物件總是帶有允許的故障數為1的屬性。圖5-6沒有顯示出來的是容錯方法策略設定，它的預設值是RAID-1(Mirroring)–  Performance。這意味著沒有使用RAID-5配置（不會是RAID-6）。換而言之，儲存物件將部署為RAID-1映象方式。如果容錯方法設定成RAID-5/6(ErasureCoding) – Capacity，那麼根據FTT的數值的不同，就會實施RAID-5或RAID-6，其中的關係我們在第4章已經詳細探討過了。圖5-7顯示了在一個策略中可以選擇的各種容錯方法的選項。

圖5-7 容錯方法

　　關於預設策略需要提起的另外一點是校驗和將被啟用，換而言之就是disable checksum(禁用校驗和)功能將被設定成false。

　　最後一點和強制置備有關。預設情況下，強制置備為No，僅VM交換檔案物件是個例外（對其預設為啟用）。如果你想在一個單主機的vSAN群集上引導一臺vCenterServer，在當前配置下是無法實現的。這是因為預設策略中的允許的故障數為1，如果只有一臺主機可用，vSAN將無法滿足這個條件，所以虛擬機器將無法建立。要想使之可行，必須更改預設策略，將預設策略中的強制置備更改成Yes。

　　接下去讓我們簡短地看一下，除了預設策略之外，管理員還能在一個策略中定義些什麼東西。

[1]對於儲存元件來說是快閃記憶體所提供的緩衝/快取功能是透明的，也就是說，元件不關心也不知道自己的資料是通過快閃記憶體中的快取/緩衝提供的還是直接訪問磁碟的。——譯者注

[2] CBRC是Content-Based ReadCache縮寫，意思是基於內容的讀緩衝。

 ---End

微信公眾號-樂生活與愛IT 將連載vSAN架構細節的系列文章，本篇是

2017年10月26-27日，VMware中國在北京-中國大飯店舉辦vForum 2017年度使用者大會。歡迎掃描如下二維碼報名參加。

另外大會還提供了至少100多本《vSAN權威指南》第二版的書籍。