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第1回 vSAN stretched clusterとは?

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皆さん、こんにちは。JBCC株式会社の美谷島と申します。

突然ですが、VSAN Stretched Cluster をご存知でしょうか?

先日のvForum 2016 の VSAN Deep Dive セッションでも紹介されていました vSAN stretched Clusterの概要、構築方法などを 今回から4回にわたってご紹介していきたいと思います。

第1回ではvSAN stretched clusterとは?と題してvSAN stretched clusterの概要・メリット、サイジング方法をご紹介します。
弊社では、VMware社のvSphereやHorizonのような仮想化製品のインテグレーションに力を入れています。
その中でも、特に注目したのが ” Software Defined Storage(以下SDS)”です。SDS は一言でいうとソフトウェアでストレージ機能を実装するという技術です。仮想化基盤では可用性を持たせるために共有ストレージ装置が必要となりますが、SDS を導入すれば汎用的なx86サーバだけで共有ストレージ機能を実現できるのが強みです。また、x86サーバを追加するだけで簡単に容量とパフォーマンスを増強することができますので、オンプレミス環境であってもクラウド環境のような柔軟な拡張性が実現できるようなりました。ちなみに SDS は近ごろ大変脚光を浴びている Hyper-Converged Infrastructure のコアテクノロジーでもあります。
現在各社からたくさんの SDS 製品がリリースされておりますが、その中でも VMware 社の vSAN stretched cluster 機能 は BCP 対策も可能な高度な機能を有したストレージです。
私共はこの vSAN stretched cluster に着目して、お客様に新たな選択肢となり得るであろう BCP ソリューションをお届けするためにこれを検証することにしました。

vSAN概要

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まず、stretched clusterを語る前に簡単に vSAN のおさらいをしておきますが、 vSAN は SDS 製品の中でも代表格となる製品です。 従って、 vSAN によって SDS のメリットがもれなく享受でき、その上、各ノードに SSD を配置することで、これをディスクの Read Write の IO のキャッシュとして利用することができパフォーマンス向上も期待できます。さらには、仮想マシン毎に可用性のレベルや QoS をセットすることが可能で、ポリシーベースで柔軟性があるところも他の SDS にはない、非常に大きな強みとなっています。

vSAN Stretched Cluster概要

ここからが本題となりますが、 Stretched Cluster は通常の vSAN 構成と何が違うのでしょうか。
端的にご説明しますと地理的に離れたサイト間で vSAN が組めるということです。普通に考えれば2サイトにロケーションが分かれればストレージは2つ独立して存在することになるのですが、 Stretched Cluster は2つのサイト間(地理的に離れたサーバ同士)でも1つの共有ストレージとして扱うことができます。

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また、災害対策と言うと一般的には Active – Standby 構成となり、災害対策サイト側の機器は普段は稼働することなく、遊んでしまっている状態になってしまい、ちょっと勿体ない構成となってしまいますが vSAN Stretched Cluster は本番サイト、災対サイト 共に Active – Activeで構成できる ことがポイントです。
Active – Active構成にすることで以下のメリットが挙げられます。

・災害対策サイト側も Active なのでリソースを有効活用
・ゼロRTO * 1(サイト間でデータは完全同期レプリケーション)
*1 RTO ・・・ Recovery Time Objective
・各サイトにvCenterを配置する必要がなく、本番サイト1つで良い
・本番サイトから災害対策サイトへの切り替え作業が不要
(基本的にL2延伸でサイト間は利用しますので、DNSによるレコード切替、IPアドレス変更といったサイトを切り替える手順を実施する手間が省けます。)

シンプルな構成で DR 構成を組みたいといったユーザ様にとってはメリットが大きい構成だと思います。
また、通常の vSANは 同じデータを別ホストにも書き込むことで冗長性を担保していることが特徴ですが、 vSAN Stretched Cluster構成であれば別サイトのホストに可用性のためのデータを書込むことが可能になりますので、サイト障害にも、もちろん データロスなしで対応できます。

その他に必要となるコンポーネントとして witness サーバがあります。 Witness サーバとは監視サーバのことであり、サイトの死活監視をしていますので Witness サーバは両サイトとは別のセグメントで立てる必要があります。
vSAN Stretched Cluster 環境では2フォルトドメインまで立てられ、各フォルトドメインに15ホストまで構築可能です。フォルトドメインとは Disk グループで構成される障害の単位になります。

vSAN Stretched cluster の要件は以下の通りです。(一般的な vSAN の必要条件はここでは割愛します。)

・vSphere 6.0 update1以上
・最適な仮想マシンの挙動を行うためにDRSのアフィニティルールが必要となりますので、エディションはEnterprise Plus以上
・10 Gbps以上のネットワーク帯域(サイト間)
・100 Mbps以上のネットワーク帯域(サイト ー witness間)
・5 msec以下のlatency(サイト間)
・100 msec以下のlatency(サイト ー witness間)
・サイト間はL2接続
・サイト – witness間は L3 接続

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既にお気づきかと思いますが、ここで肝となるのがネットワーク(vSANネットワーク)です。
そこで、vSAN ネットワークのサイジング方法をご紹介します。

サイジング

ここからはサイジングの話となります。まず、CPUやメモリ、 Diskといったサイジングについては通常のvSAN 構成と同様なので以下の VMware 社 川崎様記載のブログを参照ください。
http://blogs.vmware.com/vmware-japan/2016/04/vSAN_04.html

通常のvSAN構成と違う点としては、片方のサイトが被災した場合も考慮しなければいけないのでCPU、メモリは片方のサイトで賄えるようにサイジングする必要があります。
ネットワークのサイジングについては write のスループットがポイントとなってきます。データを書き込む際の処理の動きは図4の通りとなり、サイト間の vSAN ネットワークが 5msec以内であることが必須要件となります。
データの読み込みは仮想マシンが稼働しているプライマリホスト群から直接読み込みますので別サイトにあるホストにアクセスすることはなく、WAN経由してまでvSANネットワークを使うことはありません。(図5)

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そこで各ホストの write のスループットを算出することで必要となる vSAN ネットワーク帯域が判明できますのでネットワークをサイジングするときは write スループットの算出がお勧めです。

※ JBCC社における構成時の参考値
・既存に vSAN を導入している場合
…ESXTOPで算出
・vSphere 環境のみであり、新規に vSAN Stretched Cluster を導入する場合
…既存ストレージの管理画面から取得

(例) writeスループット:1 Gbpsの場合
vSAN ネットワーク=1 Gbps ( writeスループット)×1.4(オーバーヘッド)×1.25(障害時に走るtraffic 25 % 込)=1.75 Gbps

この場合であれば10 Gbpsの帯域で余裕ですね。

以上が vSAN Stretched Clusterの概要、サイジング方法でした。

尚、弊社ではストレージのワークロードを分析しお客様環境のIO分析をするストレージクリニックと呼ばれる無償サービスを実施していますのでwriteスループットの算出のみでなく仮想環境のサイジングを実施する際は是非ともご活用ください。
http://www.jbcc.co.jp/products/plan/storage_clinic/index.html

ただ、障害時にどのような挙動になるか気になりますよね?
JBCC は日本で最初にvSAN Stretched Clusterをお客様に提案し、ご採用頂きました。
ご採用頂くにあたり私共は、様々な検証をしました。そのときの内容を元に、次回は障害時の挙動に関してご紹介しますので是非ともご確認ください。

vSAN Stretched Clusterブログ
第1回 vSAN Stretched Clusterとは?
第2回 障害時の挙動
第3回 構築、運用ポイント
第4回 JBCC推奨構成