VMware儲存架構新選擇：vSphere Storage Appliance預覽

如同大多數的應用軟體，部署VMware ESX/vSphere時，既可使用伺服器本機的磁碟機，亦可使用外部儲存設備提供的磁碟空間。不過若要使用vMotion、HA或DRS等功能，就一定得採用基於網路的共享儲存設備。

但即使是入門型的企業級iSCSI外接式磁碟陣列，價格也通常要10多萬到數十萬元，對預算有限的中小企業來說是個不小的負擔，這時候軟體式方案便成為一種可行的替代選擇。

軟體式的儲存伺服器

除了採用專用的磁碟陣列設備外，在一般的伺服器上安裝儲存服務軟體充當儲存伺服器，亦是建置VMware共享儲存設備的方式。通常有兩種類型：

● 區塊類型：

只要在任何伺服器上安裝這類SCSI目標端設備模擬軟體，就能讓伺服器內的磁碟空間，化身為區塊型共享磁碟空間（LUN），並透過iSCSI或FC通道掛載給VMware的實體主機使用。

VMware實體主機可在這些磁碟空間上，建立存放VMDK檔案的VMFS檔案系統磁碟區，亦可利用RDM（Raw Device Mapping）模式直接將LUN掛載給上層的虛擬機器，讓虛擬機器內的應用程式直接存取底層的LUN。

目前已有相當多免費或商用版的iSCSI Target軟體可供選用，提供FC Target的產品也已有數款，可讓用戶以相對較低的成本實現SAN類型的共享儲存設備。

● NFS類型：

ESX 3.0以後的VMware亦允許使用NFS介面的磁碟空間，作為存放VMDK檔案的儲存區域，因此任何提供NFS傳輸介面的檔案伺服器或NAS，理論上都能充當VMware的共享儲存設備使用。

虛擬化的儲存伺服器

如前所述，只要安裝適合的軟體，就能讓任何伺服器扮演儲存伺服器的角色，用於滿足VMware的共享儲存需求。如果對效能要求不高，甚至連充當儲存伺服器的實體主機也可捨棄，而直接以VMware下的虛擬機器來替代，這就是所謂的虛擬化儲存伺服器（Virtual Storage Appliance）概念。

只要在虛擬平臺下額外設定一臺虛擬機器，並在虛擬機器上安裝iSCSI Target軟體或啟用NFS檔案共享服務，就能讓這臺虛擬機器成為虛擬化儲存伺服器，利用這臺虛擬機器所使用的磁碟空間，為其他虛擬機器提供存取服務。

這樣一來，用戶不僅可省下實體伺服器的開銷，也少了布線麻煩。

這種虛擬化儲存伺服器可由用戶自行佈建，目前也已有一些儲存廠商提供套裝的產品，如HP P4000 VSA與FalconStor NSS SAK等。這些軟體套件中包含了1臺預先設定、安裝好儲存服務軟體的虛擬機器，只要把套件中的虛擬機器安裝到用戶的虛擬環境中並加以啟動，即完成了虛擬化儲存伺服器的建置。

VMware的VSA

有鑑於低價位共享儲存的需求，VMware也在推出vSphere 5.0的同時，推出了自身的虛擬化儲存伺服器解決方案，也就是VSA。

VSA可在ESXi 5.0環境下透過vCenter部署成1臺虛擬主機，來為其他虛擬主機提供儲存服務。目前的VSA 1.0版可支援由最少2臺、最多3臺ESXi 5.0實體主機構成的叢集，每臺實體主機可部署1臺VSA（VSA是安裝在vCenter中的1個實例應用，並由叢集中每臺ESXi主機上的1個虛擬機器負責執行）。

VSA使用ESXi實體主機可用的本地端磁碟空間，構成VMFS-5檔案系統格式的儲存區域，然後再透過NFS協定分享出去，成為一個NFS共享儲存區，供上層的虛擬主機使用。在雙節點叢集架構下，VSA可支援25臺虛擬主機的存取，在3節點叢集架構下則可支援35臺虛擬主機。以VSA提供的NFS共享儲存區為基礎，用戶可在這個ESXi叢集中進行HA或vMotion等應用。

為確保資料安全，VSA還藉由安裝在vCenter上的VSA Cluster Service，讓多臺ESXi主機中的VSA組成高可用性叢集，這樣的架構可提供2個功能：

● NFS磁碟區鏡像複製：透過基於IP乙太網路的複製功能，每個VSA節點可在叢集中另一節點上，維持1個NFS共享儲存區的鏡像複本。所以每個VSA節點都會有2個NFS磁碟區，一個是自己的，另一個是其他節點的NFS磁碟區複本。

● 故障失效切換：當叢集中任一VSA節點失效時，可由其他VSA節點啟動失效節點的NFS磁碟區複本，並以與失效節點相同的IP位址接替提供服務。

利用整合在vCenter內的VSA Manager介面，可監控叢集中每臺ESXi主機上的VSA運作狀態，VSA Manager還提供維護模式，可讓整個VSA叢集或單一VSA節點離線，以便進行系統軟體更新等維護作業，當只有一個VSA節點離線時，仍可由叢集中其他VSA節點提供存取服務，無需遷移上層的虛擬機器。

VMware VSA的優點與限制

VSA是定位於中小企業應用，藉此可為這類入門級用戶提供3方面優勢：

● 低成本：可省下購買專用SAN或NAS儲存設備的費用，直接使用ESXi主機的磁碟空間作為共享儲存區，藉此能執行HA、vMotion等進階應用。

● VSA提供了資料鏡像複製保護，以及透過VSA叢集的失效故障切換功能，對資料本身與系統的運作，都可提供一定程度的保障。其資料保護可分為3個層次，最底層是ESXi實體主機的硬體RAID保護，第2層是VMFS-5檔案系統提供的保護（一種軟體式的RAID 5），第3層則是透過網路複製到另一臺ESXi主機上保存的複本。

● 安裝管理簡易：中小企業通常缺乏專業儲存管理人員，因此VMware特意簡化了VSA的安裝程序，在vCenter下只要幾個程序就能完成部署，且VSA的管理也是整合在vCenter之中。

不過從目前VMware公布的資料看來，VSA亦存在幾點局限：

● NFS共享儲存區只能用於存放VMDK檔案（包括虛擬主機本身的磁碟影像，與虛擬主機上應用程式所產生的資料），不像區塊型共享儲存區可將原生的LUN，直接給虛擬機器上執行的應用程式直接存取。

● 依靠IP乙太網路來執行NFS共享儲存區鏡像複製，對網路會造成較大負荷。

● 對磁碟空間的耗用較大。為確保資料存取的效能安全性，VMware建議每臺ESXi主機最好都使用RAID 10架構的本地端儲存系統，但若把實體主機連接的磁碟機組成RAID 10（建議使用8臺磁碟機），實際能用的磁碟容量將只有原生容量的一半；安裝VSA後，VSA又會把剩餘可用的磁碟空間分成兩半，其中一半留給其他VSA節點的鏡像複本使用，最後本地端ESXi主機能使用的磁碟空間，將只有原生磁碟容量1/4以下。

● 以一般經驗來說，NFS類型的共享儲存裝置由於需經過更多層的轉換，效能不如區塊類型。

VMware VSA的運作架構（以3節點叢集架構為例）

VSA是部署在ESXi主機上的1個專用於提供共享儲存服務的虛擬主機，VSA會在每臺ESXi主機上建立2個基於VMFS-5格式、透過NFS介面的共享磁碟區，設定完成後叢集中每臺ESXi主機的VSA磁碟區之間，會透過複製、兩兩成對構成同步的鏡像。當任一VSA節點失效時，將由其他節點帶起失效節點的NFS磁碟區複本，接替提供服務。