超融合架构

VMware vSAN ESA & OSA 区别与选择

通过博文“VMware vSAN OSA & ESA 技术简介”的介绍,相信大家对于 vSAN OSA 和 ESA 都有了一定的了解,我们知道了这两种架构是我们在 vSAN 8 的版本中可以进行选择的方案,除了各种新增的功能,对于集群性能,稳定性,安全性和管理都带来了诸多更新和演进。尤其是 vSAN ESA,基于新的日志结构和优化的数据结构,能够充分发挥最新一代硬件的优势,以最高水平的性能和效率运行最苛刻的工作负载。借助 vSAN 8,VMware 让您有机会选择最适合您现有硬件的架构,同时允许您以前所未有的性能水平部署新的集群。

那么,大家可能会想知道 vSAN OSA & ESA 两者之间具体有哪些区别,在实际的工作生产环境中,我们该如何进行选择使用呢?下面我们就为大家一一道来。

单层 VS 双层存储体系

vSAN OSA 的存储池由机器中每个节点的磁盘组构成,这是一个双层体系结构,包含了缓存层和容量层,旨在容纳市场上广泛存在的各种通过验证的存储设备和服务器。而 vSAN ESA 的存储体系结构是一个单层体系结构,没有磁盘组的概念,也不再有缓存层和容量层的区别,而是引入了统一的 Storage Pool 存储池的设计。vSAN 8 ESA 针对 NVMe 的高性能进行了优化,适用于本地数据中心和超大规模公有云环境。

磁盘组 VS 存储池

vSAN 8 ESA 消除了对专用缓存设备的需求。对写入路径设计了新的日志结构化文件系统并进行了 IO 路径优化,以进一步减少写入放大和写入延迟。这具有额外的好处,即任何存储设备的故障不会影响主机中的其余存储设备。并且,去除了缓存设备,所有设备的容量都可供 vSAN 数据存储使用。

性能 & 可用性

使用 vSAN OSA,在决定使用 RAID-1、RAID-5 还是 RAID-6* 时需要进行仔细规划。需要最大化容量的工作负载会选择 RAID-5/6,而需要最大写入性能的工作负载会选择 RAID-1。vSAN ESA 使用新的日志结构化文件系统,允许集群在获得 RAID-6 最大化容量效率的同时获得 RAID-1 的数据存储性能。RAID-5 现在可以在 2+1 或 4+1 配置中运行。这为小至 3 个节点的集群带来了 RAID-5 支持,同时在更大的集群上能够实现的容量效率更高。结合使用 RAID-5/6 纠删码以及不再需要缓存设备的特性,可以显著降低 VMware vSAN 集群的每 GB 成本。重新设计的数据压缩算法也更改为对每个虚拟机的设置,每 4KB 块的写压缩比高达8:1,这是OSA的 4 倍。数据在通过网络之前就获得压缩,从而提高吞吐量并降低网络开销。这些新技术的引入使得用户能够以更低的 TCO 获得更充足的容量和性能。

备注:

关于 vSAN RAID-1/5/6 的解释,请参考文档“vSAN 策略”的说明。

快照差异

以前版本的 vSAN 中使用的快照架构可以被认为是基于 redo-log 的快照架构的增强形式,我们称之为“vsanSparse”快照,多年来一直是 vSphere 的一部分。基于 redo-log 的快照架构在进行操作时,会存在整合时间慢、快照操作期间性能下降,以及不适宜长期保留方面的挑战。vSAN ESA 使用高度可扩展且高效的新本机快照引擎,除了大幅提升创建速度外(整合速度提高 100 倍),还能够在记录多个状态点的同时而不影响性能。新的快照功能同时支持通过备份 API 访问,这使其能够被运用在虚拟机备份、复制等更多的业务场景。

安全改进

vSAN ESA 将 vSAN 压缩和加密过程移到数据处理栈的最顶层,在虚拟机所在的主机上进行。如果用户同时开启了数据压缩和加密功能,数据只需要在静止状态下加密一次,不再需要像在 vSAN OSA 中从缓存落盘到容量设备时解密数据以执行压缩那样进行额外的解密和重新加密动作。此更改将加密的 CPU 开销降至最低,并降低了 I/O 放大,从而能够更合理的运用加密功能。

vSAN ESA 存储策略的选择

由于 vSAN ESA 消除了性能与可用性空间效率之间的权衡,因此建议的数据放置方案在很大程度上取决于 vSAN 集群的大小和类型,以及用户所需的弹性级别。虽然用户可以根据需要为每个虚拟机指定存储策略,但以下指南将帮助您确定哪种数据放置方案对您的业务最有价值。

  • 对于具有 7 台或更多主机的集群。使用 RAID-6 选择 FTT=2。这会将对象数据(和奇偶校验)分布在 6 台主机上。它提供了非常高水平的弹性,同时能够以节省空间的方式存储数据。7 台主机中的一台主机(备用故障域)将可用于主机故障或维护时重新获得存储策略配置的数据恢复能力。
  • 对于有 6 台主机的集群。使用 RAID-5 选择 FTT=1。这会将对象数据(和奇偶校验)分布在 5 台主机上。它提供数据的弹性,同时提供最高水平的空间效率。对于 6 台主机,一台主机(备用故障域)将可用于主机故障或维护时重新获得存储策略配置的数据恢复能力。
  • 对于具有 3-5 台主机的集群。使用 RAID-5 选择 FTT=1。这会将对象数据(和奇偶校验)分布在 3 个主机上。它提供了数据的弹性,同时提供了高水平的空间效率。对于 4-5 台主机,一台主机(备用故障域)将可用于主机故障或维护时重新获得存储策略配置的数据恢复能力。
  • 对于 2 节点集群。使用 RAID-1 选择 FTT=1。这会在两台主机之间镜像数据,并使用虚拟见证主机设备来帮助确定仲裁。
  • 延伸集群,使用 RAID-1 选择 FTT=1。这会跨两个站点镜像数据,并使用虚拟见证主机设备来帮助确定仲裁。

服务器硬件选择的比较

vSAN 8.0 ESAvSAN 8.0 OSA
每节点存储设备最低要求4块盘2块盘
支持的存储设备经过 vSAN ESA 认证的 NVMe 存储设备经过 vSAN 认证的 SATA (非HDD), SAS, NVMe 存储设备
缓存设备的需求无需每个磁盘组 1 块经过认证的闪存设备
设计需要目前需要是 ReadyNodes 服务器ReadyNodes 服务器或者是经过 vSphere 认证的服务器 + 经过 vSAN认证的存储设备和配件
网络最低要求25Gbps10Gbps

选择使用 vSAN ESA 的一些注意点

vSAN 8 ESA 需要使用通过ReadyNode 认证的服务器,并且需要 vSAN 高级/企业版License 授权。对于 vSAN 的某些功能或特性最初可能暂不受支持或不可用,以下列出的项目仅供参考,确切的信息请参阅正式产品发布时的版本说明:

  • 从 vSAN OSA 到 ESA 直接升级或转换 (但支持从原有 vSAN 某版本到 vSAN 8 OSA 的升级)
  • 针对每个 VMDK 粒度的存储策略(目前支持设置的粒度为每台虚拟机)
  • vSAN 文件服务
  • HCI Mesh
  • 去重
  • 在已经加密的集群上执行 Deep Rekey 和或关闭加密(但支持 Shallow Rekey)1
  • 持久性组件2

备注:

1. 关于 vSAN Deep&Shallow Rekey,请参阅博文“vSAN Encryption and Key Rotation”说明。

2. 关于 vSAN 持久性组件,请参阅博文“Enhanced Data Durability During Unplanned Events, vSAN 7 Update 2”说明。

并且,vCenter Server 应该运行最新版本的软件,以确保它与可能来自不同旧版本和不同架构的集群完全兼容。由于运行 vCenter Server 8 的 vCenter Server 可以管理具有旧版 vSAN 的集群,并且使用 OSA 和 ESA 两种架构,因此客户可以使用 vMotion 和 Storage vMotion 将他们的虚拟机从 vSAN OSA 迁移到新创建的 vSAN ESA 集群。尽管不同版本可以无缝共存于同一 vCenter Server 中,但 VMware 建议将现有 vSAN 集群升级到 vSAN 8 OSA 以使用最新的增强功能。

有关 vSAN OSA 和 ESA 的更多常见问题解答,请访问 vSAN Frequently Asked Questions (FAQ)

总结

使用 vSAN ESA 可帮助客户实现更高水平的工作负载性能和效率,从而最大限度的发挥现代硬件的价值。对于在考虑过渡到 ESA 的企业,也能够首先通过升级到 vSAN 8 OSA 来获得所有最新的产品优势。希望通过上述的介绍,能够帮助大家更好的理解 ESA & OSA 的业务适配场景。

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