tÌm hiỂu vÀ triỂn khai virtual san trong vmware server

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TPHCM

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGUYỄN MAI DANH

LÂM NGỌC KIM LONG

TÌM HIỂU VÀ TRIỂN KHAI VIRTUAL SAN

TRONG VMWARE SERVER

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TP.HCM-2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TPHCM

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGUYỄN MAI DANH

LÂM NGỌC KIM LONG

TÌM HIỂU VÀ TRIỂN KHAI VIRTUAL SAN

TRONG VMWARE SERVER

CHUYÊN NGÀNH: MẠNG MÁY TÍNH VÀ TRUYỀN THÔNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: THS. MAI VÂN PHƯƠNG VŨ

LỜI CÁM ƠN

Chúng em xin chân thành cảm ơn Khoa Công Nghệ Thông Tin trường Đại Học Sư

Phạm TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

này.

Chúng em cũng xin cảm ơn thầy Mai Vân Phương Vũ đã tận tình hướng dẫn, động

viên, giúp đỡ và góp ý cho chúng em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận.

Bên cạnh đó chúng em xin gởi lời cảm ơn đến các Giảng viên khoa Công Nghệ

Thông Tin trường Đại Học Sư Phạm TP. Hồ Chí Minh đã truyền đạt kiến thức cần thiết

cho chúng em có đủ trình độ và tự tin thực hiện tốt công việc được giao trong quá trình

thực hiện khóa luận.

Mặc dù đã cố gắng hết sức để hoàn thành bài luận văn này, nhưng chắc chắc sẽ

không tránh khỏi những sai sót. Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và đóng

góp, chỉ bảo tận tình của quý thầy cô và bạn bè.

Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè, những người luôn ở bên tôi và cho tôi

những sự động viên lớn lao trong thời gian thực hiện khóa luận này.

Nhóm sinh viên thực hiện:

Nguyễn Mai Danh – Lâm Ngọc Kim Long

Tháng 5 năm 2014

LỜI MỞ ĐẦU

Trong bối cảnh các doanh nghiệp hiện nay thì việc áp dụng công nghệ ảo hóa là

điều không thể thiếu. Ảo hóa giúp cho doanh nghiệp tiết kiệm khoảng đầu tư lớn vào

máy chủ. Nhưng để sử dụng được hết các tính năng mà ảo hóa có thể đem lại thì cần phải

kết hợp thêm chia sẽ lưu trữ. Nói cách khác, phải xây dựng hệ thống với việc quản lý dữ

liệu tập trung. Vì thế nên ta xây dựng SAN (Storage Area Network).

SAN (Storage Area Network) là một mạng riêng tốc độ cao dùng cho việc truyền

dữ liệu giữa các máy chủ tham gia vào hệ thống lưu trữ cũng như giữa các thiết bị lưu trữ

với nhau. SAN cho phép thực hiện quản lý tập trung và cung cấp khả năng chia sẻ dữ liệu

và tài nguyên lưu trữ. Hầu hết mạng SAN hiện nay dựa trên công nghệ kênh cáp quang,

cung cấp cho người sử dụng khả năng mở rộng, hiệu năng và tính sẵn sàng cao.

Do đó, SAN thường được sử dụng ở những trung tâm dữ liệu lớn vì mang một số

đặc điểm nổi bật như: Giảm thiểu rủi ro cho dữ liệu, khả năng chia sẻ tài nguyên rất cao,

khả năng phát triển dễ dàng, thông lượng lớn, hỗ trợ nhiều loại thiết bị, hỗ trợ và quản lý

việc truyền dữ liệu lớn và tính an ninh dữ liệu cao.

Hơn nữa, SAN tăng cường hiệu quả hoạt động của hệ thống bằng việc hỗ trợ đồng

thời nhiều hệ điều hành, máy chủ và các ứng dụng, có khả năng đáp ứng nhanh chóng với

những thay đổi về yêu cầu hoạt động của một tổ chức cũng như yêu cầu kỹ thuật của hệ

thống mạng.

Nhưng việc triển khai hệ thống SAN là vô cùng tốn kém. Nhằm giảm bớt cho doanh

nghiệp vừa và nhỏ thì giải pháp ảo hóa mạng lưới lưu trữ (Virtual SAN) cũng được phát

triển

1

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................................... 5

DANH MỤC HÌNH ẢNH .................................................................................................... 6

DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................................ 11

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ...................................................................................................... 12

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU .............................................................................................. 13

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................................... 14

BỐ CỤC LUẬN VĂN ........................................................................................................ 15

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .............................................. 16

Tổng quan về ảo hóa VMware .............................................................................. 16

1.1.1. Giới thiệu về ảo hóa .................................................................................... 16

1.1.2. Kiến trúc của ảo hóa ................................................................................... 17

1.1.3. Lợi ích của việc ảo hóa ............................................................................... 18

Tổng quan về hệ thống lưu trữ SAN (Storage Area Network) ............................. 19

1.2.1. Giới thiệu về SAN ...................................................................................... 19

1.2.2. Các loại SAN .............................................................................................. 21

1.2.3. Lợi ích của SAN ......................................................................................... 23

Tổng quan về VSAN (Virtual SAN) ..................................................................... 24

1.3.1. Giới thiệu về VSAN ................................................................................... 24

1.3.2. Lợi ích ......................................................................................................... 25

1.3.3. Yêu cầu hệ thống ........................................................................................ 26

CẤU TRÚC VÀ CÁC TÍNH NĂNG ...................................................... 27

Cấu trúc VSAN ..................................................................................................... 27

2.1.1. Disk group................................................................................................... 28

2

2.1.2. VSAN Datastore ......................................................................................... 30

2.1.3. Công nghệ RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) ...................... 30

2.1.4. Đối tượng và thành phần............................................................................. 32

2.1.5. Witness và replica ....................................................................................... 33

VM Storage Policies ............................................................................................. 34

2.2.1. Number of Failures to Tolerate ................................................................... 34

2.2.2. Number of Disk Stripes per Object ............................................................ 35

2.2.3. Flash Read Cache Reservation ................................................................... 36

2.2.4. Object Space Reservation ........................................................................... 37

2.2.5. Force Provisioning ...................................................................................... 37

Quá trình đọc ghi dữ liệu ...................................................................................... 38

2.3.1. Quá trình đọc dữ liệu .................................................................................. 38

2.3.2. Quá trình ghi dữ liệu ................................................................................... 39

Xử lý lỗi trong VSAN ........................................................................................... 39

2.4.1. Xử lý lỗi HDD ............................................................................................ 40

2.4.2. Xử lý lỗi máy chủ ....................................................................................... 40

Xử lý trong trường hợp Isolated và Partition ........................................................ 42

2.5.1. Trong trường hợp Isolated: ......................................................................... 42

2.5.2. Trong trường hợp Partition: ........................................................................ 42

Các tính năng hỗ trợ VSAN .................................................................................. 43

2.6.1. vSphere HA................................................................................................. 43

2.6.2. vMotion ....................................................................................................... 45

2.6.3. Distributed Resource Scheduler (DRS) ...................................................... 46

3

Sự khác biệt giữa vSphere Storage Appliance (VSA) và VSAN ......................... 46

Sự khác nhau giữa Fault Tolerance (FT) và Number of Failures to Tolerate ...... 48

TRIỂN KHAI CÁC MÔ HÌNH............................................................... 50

Triển khai mô hình VSAN (VMware) .................................................................. 50

3.1.1. Thiết kế mô hình ......................................................................................... 50

3.1.2. Cài đặt và cấu hình...................................................................................... 50

3.1.3. Triển khai một vài VM Storage Policy ....................................................... 63

3.1.4. Sử dụng vMotion ........................................................................................ 66

3.1.5. Cấu hình vSphere HA ................................................................................. 69

Triển khai mô hình FreeNAS ................................................................................ 71

3.2.1. Thiết kế mô hình ......................................................................................... 71

3.2.2. Cài đặt và cấu hình...................................................................................... 71

3.2.3. Cấu hình Fault Tolerance ............................................................................ 80

ĐÁNH GIÁ ............................................................................................. 82

VSAN (VMware) và FreeNAS ............................................................................. 82

4.1.1. Thử nghiệm 1: Khi bật máy ảo ................................................................... 82

4.1.2. Thử nghiệm 2: Triển khai vSphere HA và FT ............................................ 84

SAN thật với VSAN (VMware)............................................................................ 86

4.2.1. Chi phí triển khai ........................................................................................ 86

4.2.2. Tính an toàn ................................................................................................ 88

4.2.3. Tính tiện năng ............................................................................................. 89

KẾT LUẬN ............................................................................................. 93

Kết quả đạt được ................................................................................................... 93

4

5.1.1. Về lý thuyết ................................................................................................. 93

5.1.2. Về thực nghiệm ........................................................................................... 93

Những hạn chế ...................................................................................................... 93

Hướng phát triển ................................................................................................... 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 95

5

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

HA High Availability

FT Fault Tolerance

VSA vSphere Appliance

VM Virtual Machine

HDD Hard Disk Drive

SSD Solid State Drive

SAN Storage Area Network

VSAN Virtual SAN

IP Internet Protocol

FC Fibre Channel

TCO Total Cost of Ownership

RAID Redundant Arrays of Inexpensive Disks

LAN Local Area Network

VMM Virtual Machine Monitor

MB Megabyte

HBA Hub Bus Adapter

FCP Fibre Channel Prococol

SCSI Small Computer System Interface

iSCSI Internet Small Computer System Interface

CPU Central Processing Unit

RAM Random Access Memory

6

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1-1: Kiến trúc truyền thống ...................................................................................... 16

Hình 1-2: Kiến trúc ảo hóa ................................................................................................ 17

Hình 1-3: Kiến trúc VMware hypervisor - VMkernel ....................................................... 18

Hình 1-4: Mô hình SAN kết hợp với ảo hóa ..................................................................... 20

Hình 1-5: Kiến trúc FC SAN ............................................................................................. 22

Hình 1-6: Kiến trúc IP SAN .............................................................................................. 23

Hình 1-7: Mô hình VSAN VMware .................................................................................. 25

Hình 2-1: Kiến trúc VSAN WMware ................................................................................ 27

Hình 2-2: Disk group ......................................................................................................... 28

Hình 2-3: Scale-up disk group ........................................................................................... 29

Hình 2-4: Scale-out disk group .......................................................................................... 29

Hình 2-5: Dung lượng VSAN Datastore ........................................................................... 30

Hình 2-6: Cách hoạt động RAID 0 .................................................................................... 31

Hình 2-7: Các hoạt động RAID 1 ...................................................................................... 31

Hình 2-8: Cách hoạt động RAID 0 + 1 .............................................................................. 32

Hình 2-9: Thành phần và đối tượng .................................................................................. 33

Hình 2-10: VM Storage Policy .......................................................................................... 34

Hình 2-11: Cách hoạt động Number of Failures to Tolerate ............................................. 35

Hình 2-12: Cách hoạt động Number of Disk Stripes per Object ....................................... 36

Hình 2-13: Cách hoạt động Object Space Reservation ..................................................... 37

Hình 2-14: Cách hoạt động Force Provisioning ................................................................ 38

Hình 2-15: Quá trình đọc dữ liệu ....................................................................................... 39

Hình 2-16: Quá trình ghi dữ liệu ....................................................................................... 39

Hình 2-17: Cách xử lý lỗi HDD ........................................................................................ 40

Hình 2-18: Cách xử lý lỗi máy chủ ................................................................................... 41

Hình 2-19: Đồng bộ giữa 2 bản replica ............................................................................. 41

7

Hình 2-20: Xử lý lỗi Isolated ............................................................................................. 42

Hình 2-21: Xử lý lỗi Partition ............................................................................................ 43

Hình 2-22: Cách hoạt động của vSphere HA .................................................................... 44

Hình 2-23: Cách hoạt động của vMotion .......................................................................... 45

Hình 2-24: Cách hoạt động của DRS ................................................................................ 46

Hình 2-25: Cách hoạt động của VSA ................................................................................ 47

Hình 2-26: Cách xử lý lỗi của VSA .................................................................................. 47

Hình 2-27: Cách hoạt động của Fault Tolerance ............................................................... 49

Hình 3-1: Mô hình triển khai VSAN VMware .................................................................. 50

Hình 3-2: Giao diện cài đặt vCenter Single Sign-On ........................................................ 51

Hình 3-3: vCenter Single Sign-On: Password ................................................................... 51

Hình 3-4: Cài đặt vSphere Web Client .............................................................................. 52

Hình 3-5: vSphere Web Client: HTTP port, HTTPS port ................................................. 52

Hình 3-6: vSphere Web Client: Tài khoản, mật khẩu ....................................................... 53

Hình 3-7: vSphere Web Client: Cài đặt Certificate ........................................................... 53

Hình 3-8: vCenter Inventory Service: Tài khoản, mật khẩu ............................................. 54

Hình 3-9: Cài đặt vCenter Server ...................................................................................... 54

Hình 3-10: vCenter Server: Tạo vCenter Server ............................................................... 55

Hình 3-11: vCenter Server: Tài khoản, mật khẩu .............................................................. 55

Hình 3-12: Giao diện khởi tạo ESXi ................................................................................. 56

Hình 3-13: Giao diện cài đặt ESXi .................................................................................... 56

Hình 3-14: Giao diện ESXi: chọn phân vùng .................................................................... 56

Hình 3-15: Cài đặt ESXi: đặt mật khẩu ............................................................................. 57

Hình 3-16: Cài đặt ESXi: Install ........................................................................................ 57

Hình 3-17: Khởi động ESXi .............................................................................................. 57

Hình 3-18: ESXi: Đặt IP tĩnh ............................................................................................ 57

Hình 3-19: New Cluster: Tạo cluster ................................................................................. 58

Hình 3-20: Add host: Tạo host .......................................................................................... 58

8

Hình 3-21: Add host: Chứng thực tài khoản ..................................................................... 59

Hình 3-22: Add networking: Thêm network adapter ........................................................ 59

Hình 3-23: Add networking: Chọn Switch ........................................................................ 60

Hình 3-24: Giao diện Add networking .............................................................................. 60

Hình 3-25: Hoàn thành Add networking ........................................................................... 61

Hình 3-26: Edit VSAN settings: Chọn manual ................................................................. 61

Hình 3-27: Create Disk Group: Thêm SSD và HDD vào disk group ............................... 62

Hình 3-28: Giao diện chọn đĩa cho disk group .................................................................. 62

Hình 3-29: Dung lượng VSAN .......................................................................................... 62

Hình 3-30: Giao diện VM Storage Policy: Thiết lập Number of Failures to Tolerate ...... 63

Hình 3-31: Thông tin máy ảo sau khi thiết lập Number of Failures to Tolerate ............... 63

Hình 3-32: Giao diện VM Storage Policy: Thiết lập Number of Failures to Tolerate và

Number of Disk Stripes per Object .................................................................................... 64

Hình 3-33: Thông tin máy ảo sau khi thiết lập Number of Failures to Tolerate và Number

of Disk Stripes per Object .................................................................................................. 65

Hình 3-34: Giao diện VM Storage Policy: Thiết lập Object Space Reservation .............. 66

Hình 3-35: Thông tin máy ảo sau khi thiết lập Object Space Reservation ....................... 66

Hình 3-36: Giao diện thông tin máy ảo ............................................................................. 67

Hình 3-37: Giao diện Action: chọn Migrate ...................................................................... 67

Hình 3-38: Giao diện Migrate: Chọn máy chủ đích .......................................................... 68


Hình 3-40: Edit Cluster Settings: Chọn vSphere HA ........................................................ 69


Hình 3-42: Action: chọn shut down .................................................................................. 70


Hình 3-44: Mô hình triển khai FreeNAS ........................................................................... 71

Hình 3-45: Giao diện cài đặt FreeNAS: Chọn phân vùng cài đặt ..................................... 71

Hình 3-46: Giao diện cài đặt FreeNAS: chọn Yes ............................................................ 72

9

Hình 3-47: Giao diện đặt mật khẩu ................................................................................... 72

Hình 3-48: Giao diện quản lý volume ............................................................................... 73

Hình 3-49: Giao diện tạo volume ...................................................................................... 73

Hình 3-50: Giao diện quản lý giao thức ............................................................................ 74

Hình 3-51: Giao diện tạo tài khoản ................................................................................... 74

Hình 3-52: Giao diện thêm Portal ...................................................................................... 75

Hình 3-53: Giao diện cấu hình Device Extent ................................................................... 75

Hình 3-54: Giao diện cấu hình Target Global Configuration............................................ 75

Hình 3-55: Giao diện cấu hình Initiator............................................................................. 76

Hình 3-56: Giao diện cấu hình Target ............................................................................... 76

Hình 3-57: Giao diện cấu hình Associated Target ............................................................ 76

Hình 3-58: Giao diện Storage Adapters ............................................................................ 77

Hình 3-59: Giao diện Add Storage Adapter ...................................................................... 77

Hình 3-60: Giao diện Storage Adapter .............................................................................. 77

Hình 3-61: Giao diện quản lý card mạng kết nối .............................................................. 78

Hình 3-62: Giao diện cấu hình IP FreeNAS ...................................................................... 78

Hình 3-63: Giao diện cấu hình tài khoản chứng thực ........................................................ 79

Hình 3-64: Giao diện hiển thị kết nối FreeNAS và ESXi ................................................. 79

Hình 3-65: Giao diện Rescan để ESXi nhận FreeNAS làm datastore ............................... 80

Hình 3-66: Giao diện hiển thị thông tin datastore FreeNAS ............................................. 80



Hình 4-1: Quá trình IOPS trên máy 192.168.1.201 ........................................................... 82

Hình 4-2: Quá trình IOPS trên máy 192.168.1.202 ........................................................... 83

Hình 4-3: Quá trình I/O ..................................................................................................... 83

Hình 4-4: Quá trình IOPS máy 192.168.1.201 khi vSphere HA ....................................... 84

Hình 4-5: Quá trình IOPS máy 192.168.1.202 khi vSphere HA ....................................... 84

Hình 4-6: Quá trình IOPS của vSphere HA và FT ............................................................ 85

10

Hình 4-7: Mô hình SAN thật ............................................................................................. 86

Hình 4-8: Mô hình VSAN (VMware) ............................................................................... 87

Hình 4-9: Tính an toàn VSAN (VMware) ......................................................................... 88

Hình 4-10: Tính an toàn SAN thật..................................................................................... 89

Hình 4-11: Tính tiện năng VSAN (VMware) .................................................................... 90

Hình 4-12: Tính tiện năng SAN thật ................................................................................. 91

11

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2-1: Cấu trúc cơ bản ................................................................................................. 28

Bảng 2-2: Trường hợp sử dụng VM Storage Policy .......................................................... 38

Bảng 2-3: So sánh VSA và VSAN .................................................................................... 48

Bảng 4-1: Hiệu suất VSAN và FreeNAS........................................................................... 86

Bảng 4-2: Giá SAN thật ..................................................................................................... 87

Bảng 4-3: Giá VSAN (VMware) ....................................................................................... 88

Bảng 4-4: So sánh SAN thật và VSAN (WMware) .......................................................... 92

12

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Với xu hướng của việc triển khai công nghệ thông tin hoàn toàn là điều cần thiết

của bất cứ doanh nghiệp nào. Doanh nghiệp cần phải đối mặt với vấn đề lưu trữ dữ liệu.

Và triển khai lưu trữ dữ liệu tập trung là điều tất yếu vì người quản trị có thể dễ dàng quản

lý được dữ liệu, dễ dàng khai thác dữ liệu, dễ dàng cho việc bảo mật an toàn thông tin.

Mô hình SAN ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu doanh nghiệp.

Tuy nhiên để triển khai được mô hình SAN thì rất tốn kém. Nó không phù hợp với

các doanh nghiệp vừa và nhỏ hay mới thành lập. Nhằm giúp giảm chi phí thì xây dưng hệ

thống Virtual SAN sẽ tiết kiệm rất nhiều cho doanh nghiệp nhưng vẫn đảm bảo đủ các

chức năng cơ bản của SAN nên nhóm chọn đề tài “Tìm hiểu và triển khai Virtual SAN

trong VMware Server”.

13

MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Đề tài có mục tiêu chính là triển khai hệ thống lưu trữ đơn giản, chi phí đầu tư ban

đầu thấp, dễ dàng triển khai, mở rộng…Virtual SAN là một giải pháp lưu trữ mới của

WMware được tích hợp một vài tính năng của vSphere để triển khai cho các doanh

nghiệp vừa, nhỏ hay mới thành lập.

14

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu là các vấn đề lý thuyết về Virtual SAN VMware, phạm vi

nghiên cứu xoay quanh các vấn đề cơ bản của Virtual SAN VMWare, và các tính năng

chính trong VMware

Các công việc chính của đề tài:

Tìm hiểu lý thuyết về Virtual SAN VMware.

Tìm hiểu các mô hình, so sánh thực nghiệm giữa Virtual SAN VMware và

FreeNAS.

Xem xét khả năng triển khai các tính năng của Virtual SAN VMware (một

số tính năng khả thi trong khóa luận).

So sánh sự khác biệt giữa một số phần mềm và tính năng có thể nhầm lẫn

(VSA, Fault Tolerance…).

Đánh giá giữa Virtual SAN VMware và SAN thật.

Cấu hình, cài đặt và kiểm tra thử hệ thống và lấy kết quả.

15

BỐ CỤC LUẬN VĂN

Chương 1: Tổng quan về đề tài

Chương này sẽ giới thiệu tổng quan về các công nghệ ảo hóa, SAN và lý do

mà các doanh nghiệp vừa và nhỏ hay mới thành lập triển khai Virtual SAN

VMware.

Chương 2: Cấu trúc và các tính năng

Chương này sẽ giới thiệu chi tiết về công nghệ sẽ ứng dụng xây dựng hệ

thống, nêu cấu trúc, các thành phần và các tính năng được tích hợp vào công nghệ.

Đồng thời sẽ nêu lên những đặc điểm khác biệt giữa các công nghệ và tính năng.

Chương 3: Triển khai mô hình

Chương này sẽ triển khai thử nghiệm các mô hình.

Chương 4: Đánh giá

Chương này sẽ thực hiện đánh giá giữa các mô hình.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Trình bày những kết quả đạt được, những hạn chế và hướng phát triển.

16

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Tổng quan về ảo hóa VMware

1.1.1. Giới thiệu về ảo hóa

Trước khi có công nghệ ảo hóa, hệ điều hành và các ứng dụng chạy trên một máy

tính vật lý. Một mối quan hệ 1:1 tồn tại giữa một máy tính vật lý và hệ điều hành. Mối

quan hệ này sử dụng ít công suất, chỉ khoảng 5 – 10% công suất của máy chủ vật lý. Khi

muốn triển khai nhiều hệ điều hành thì phải có nhiều máy chủ vật lý. Mỗi lần nâng cấp

phần cứng thì cần rất nhiều thời gian để mua, láp ráp và cài đặt. Máy chủ dự phòng vật lý

là một quá trình tốn nhiều thời gian. Trong các môi trường không ảo hóa thì thời gian

được dành để mua phần cứng, láp ráp, cài đặt hệ điều hành, bản cập nhật hệ điều hành, cài

đặt và cấu hình các ứng dụng cần thiết có thể mất nhiều thời gian.

Hình 1-1: Kiến trúc truyền thống1

Mô hình này không linh hoạt và không hiệu quả. Nhiều chi phí phát sinh như chi

phí đầu tư, không gian, điện năng tiêu thụ, hệ thống làm mát, chi phí bảo trì…

Công nghệ ảo hóa là một công nghệ được ra đời nhằm khai thác triệt để khả năng

làm việc của một máy chủ vật lý. Ảo hóa cho phép vận hành nhiều máy ảo trên cùng một

máy chủ vật lý, dùng chung các tài nguyên của một máy chủ vật lý như CPU, Ram, ổ

1 Trích từ Diagram & Icon Library - Community 2Q12 2 of 3 [10]

17

cứng,… và các tài nguyên khác. Các máy ảo khác nhau có thể vận hành hệ điều hành và

ứng dụng trên cùng một máy chủ vật lý.

Hình 1-2: Kiến trúc ảo hóa2

Công nghệ ảo hoá cho phép hợp nhất và chạy nhiều khối lượng công việc như các

máy ảo trên một máy vi tính duy nhất. Một máy ảo là một máy tính được tạo ra bởi phần

mềm, giống như một máy tính vật lý, chạy một hệ điều hành và các ứng dụng. Mỗi máy

ảo có phần cứng ảo riêng của nó, bao gồm một CPU, bộ nhớ, đĩa cứng, và card mạng ảo,

giống như phần cứng cho hệ điều hành và ứng dụng.

1.1.2. Kiến trúc của ảo hóa

Ảo hóa VMware sử dụng kiến trúc VMM – Hypervisor, nghĩa là máy chủ VMware

sẽ tạo một lớp ảo hóa hypervisor để điều khiển quá trình chia sẻ và sử dụng tài nguyên

của các máy ảo. Nhờ cấu trúc xử lý linh hoạt nên các máy ảo có thể tận dụng tối đa hiệu

suất phần cứng và quản lý dễ dàng hơn.

Phần mềm ảo hóa VMware chạy trực tiếp trên phần cứng máy chủ, mà không cần

đến một hệ điều hành khác.

2 Trích từ Diagram & Icon Library - Community 2Q12 2 of 3 [10]

18

Hình 1-3: Kiến trúc VMware hypervisor - VMkernel3

Công nghệ ảo hóa VMware cung cấp một lớp ảo hóa để trừu tượng các tài nguyên

CPU, Ram, ổ cứng, card mạng của một máy chủ vật lý cho nhiều máy ảo. Trong kiến trúc

WMware, các ứng dụng đang chạy trong các máy ảo truy cập CPU, Ram, ổ cứng, card

mạng không trực tiếp truy cập xuống phần cứng mà phải thông qua một lớp mỏng còn

được gọi là hypervisor hay VMkernel. VMkernel nhận các yêu cầu tài nguyên của máy ảo

từ Virtual Machine Monitor (VMM) và đưa các yêu cầu đó tới phần cứng vật lý. VMM

trên mỗi máy ảo nó trình bày phần cứng và nhận các yêu cầu từ máy ảo [10]. Hypervisor

cho phép các máy ảo hoạt động với mức độ độc lập với phần cứng vật lý bên dưới. Ví dụ,

một máy ảo có thể được chuyển từ máy chủ vật lý này đến máy chủ vật lý khác. Ngoài ra,

ổ đĩa ảo của nó có thể được chuyển từ kiểu lưu trữ này đến kiểu lưu trữ khác mà không

ảnh hướng đến hoạt động của các máy ảo.

1.1.3. Lợi ích của việc ảo hóa

Ảo hóa hạ tầng CNTT cho phép tiết giảm chi phí trong khi đó lại tăng hiệu quả,

hiệu năng, và tính linh động cho hạ tầng hiện hữu của bạn.

Giảm số lượng máy chủ vật lí, giảm lượng điện năng tiêu thụ, tiết kiệm được chi

phí cho việc bảo trì phần cứng, nâng cao hiệu quả công việc.

3 Trích từ VMware vsphere: install, configure, manage [V5.0] [8]

19

Dễ dàng mở rộng hệ thống khi có nhu cầu, triển khai máy chủ ảo nhanh, tận dụng

tài nguyên hiện có: vì mỗi máy ảo đơn giản chỉ là một tập tin hoặc một thư mục, ta có thể

tạo ra máy chủ ảo mới bằng cách sao chép từ một file của máy chủ ảo hiện tại và cấu hình

lại, chọn máy chủ vật lý còn dư tài nguyên để đưa máy chủ ảo mới lên.

Với công cụ quản lý tập trung, ta sẽ theo dõi được máy chủ nào đang quá tải, từ đó

sẽ áp dụng chính sách tăng tài nguyên về CPU, Ram, ổ cứng cho máy chủ ảo đó hoặc di

chuyển máy ảo đang quá tải đó sang máy chủ vật lý có cấu hình mạnh hơn, có nhiều tài

nguyên hơn để chạy. Toàn bộ quá trình trên có thể được thực hiện mà không cần phải tắt

máy ảo đó.

Khai thác triệt để các tài nguyên của phần cứng vật lý bằng cách chạy nhiều hệ

điều hành trên mạng một chủ vật lý.

Giảm thiểu các chi phí đầu tư ban đầu bằng cách giảm hạ tầng vật lý và cải thiện

máy chủ: Các máy chủ và phần cứng ít hơn có nghĩa là không gian phòng máy được

giảm, các yêu cầu về nguồn điện và chi phí làm mát cũng giảm.

Khi một máy chủ chứa nhiều máy ảo ngừng hoạt động, thì tất cả máy ảo ngừng hoạt

động. Để khắc phục nhược điểm này ta phải xây dựng hệ thống mạng lưu trữ SAN

(Storage Area Network).

Tổng quan về hệ thống lưu trữ SAN (Storage Area Network)

1.2.1. Giới thiệu về SAN

SAN là một hệ thống trong đó các thiết bị lưu trữ được tổ chức thành một mạng

riêng, tách rời khỏi hệ thống LAN. Nói chung, mạng SAN sẽ nối kết tất cả các tài nguyên

liên quan đến lưu trữ trong mạng lại với nhau. Đặc điểm nổi bật trong cấu trúc SAN là nó

thường cho tốc độ kết nối dữ liệu cao (Gigabit/sec) giữa các thiết bị lưu trữ ngoại vi, đồng

thời cho khả năng mở rộng cao.

20

Hình 1-4: Mô hình SAN kết hợp với ảo hóa4

Mạng lưu trữ là giải pháp mới kết nối các thiết bị lưu trữ với máy chủ. SAN sử

dụng những tiến bộ trong công nghệ mạng nhằm nâng cao băng thông, hiệu năng thực thi

và độ sẵn sàng cao cho hệ thống lưu trữ. Do SAN tách biệt với hệ thống mạng thông

thường nên khi hoạt động sẽ không chiếm băng thông của hệ thống mạng, cho phép nhiều

máy chủ cùng chia sẻ một không gian lưu trữ.

Trong hệ thống SAN có 3 thành phần chính:

Thiết bị lưu trữ: là các tủ đĩa có dung lượng lớn, khả năng truy xuất nhanh, có

hỗ trợ các chức năng RAID,… tủ đĩa này là nơi chứa dữ liệu của toàn bộ hệ

thống.

Thiết bị chuyển mạch SAN (SAN Switch): đó là các SAN switch thực hiện việc

kết nối các máy chủ đến tủ đĩa

Các máy chủ hoặc máy trạm cần lưu trữ, được kết nối đến SAN switch bằng

cáp quang thông qua HBA card.


21

1.2.2. Các loại SAN

Tùy vào nghi thức truyền tải dòng dữ liệu SCSI, có thể chia SAN thành 2 loại: FC

SAN và IP SAN. Hai giao thức được sử dụng phổ biến nhất đại diện cho 2 loại trên là

FCP và iSCSI.

1.2.2.1. Fibre Channel SAN (FC-SAN)

FC được thiết kế dành riêng cho việc truyền tải dữ liệu dạng block (khối). FC được

dùng chủ yếu cho mục đích truyền tải dòng dữ liệu SCSI trong các hệ thống SAN và các

hệ thống SAN dùng FC được gọi là FC-SAN.

FC SAN là một mạng tốc độ cao chuyên dụng kết nối máy chủ với các thiết bị lưu

trữ hiệu suất cao. Mạng sử dụng giao thức Fibre Channel để vận chuyển lưu lượng SCSI

từ máy ảo cho các thiết bị FC SAN. Để chuyển lưu lượng từ các máy chủ đến lưu trữ chia

sẻ, SAN sử dụng giao thức Fibre Channel (FC) để đóng gói các lệnh SCSI vào frame

Fibre Channel. [9]

Để kết nối với FC SAN, máy chủ của bạn cần được trang bị Fibre Channel host

adapter bus (HBA). Nếu máy chủ có chứa FCoE (Fibre Channel over Ethernet) adapter,

thì có thể kết nối với các thiết bị chia sẻ Fibre Channel bằng cách sử dụng một mạng

Ethernet.

Trong cấu hình này, một máy chủ kết nối với một SAN fabric, trong đó bao gồm

thiết bị Fibre Channel switch và các mảng lưu trữ, sử dụng Fibre Channel adapter. LUN

được tạo ra từ disk array.

22

Hình 1-5: Kiến trúc FC SAN5

1.2.2.2. IP SAN

Người ta đã định nghĩa một giao thức mới gọi là iSCSI để cho phép dòng dữ liệu

SCSI được đóng gói và truyền tải trên mạng TCP/IP.

Lưu trữ tập tin máy ảo trên các thiết bị lưu trữ iSCSI từ xa. iSCSI đóng gói lưu

lượng lưu trữ SCSI vào giao thức TCP / IP để nó có thể di chuyển thông qua mạng TCP /

IP thay vì mạng FC chuyên dụng. Với một kết nối iSCSI, máy chủ đóng vai trò là

initiator giao tiếp với target, nằm trong hệ thống lưu trữ iSCSI từ xa.


23

Hình 1-6: Kiến trúc IP SAN6

Một iSCSI SAN bao gồm một hệ thống lưu trữ iSCSI, trong đó có một hoặc nhiều

LUN và một hoặc nhiều bộ vi xử lý lưu trữ (SP). Thông tin liên lạc giữa các máy chủ và

các mảng lưu trữ diễn ra trên một mạng TCP / IP.

Máy chủ được cấu hình với iSCSI initiator. Initiator có thể là phần cứng hoặc phần

mềm.

Initiator truyền các lệnh SCSI trên mạng IP. Target nhận được lệnh SCSI từ mạng

IP. Có thể có nhiều initiator và target trong mạng iSCSI. Initiator nằm trong trong các

máy chủ, target nằm trong mảng lưu trữ. Mảng iSCSI có thể hạn chế quyền truy cập vào

các target từ máy chủ bằng cách sử dụng các cơ chế khác nhau bao gồm địa chỉ IP, mạng

con và yêu cầu xác thực.[9]

1.2.3. Lợi ích của SAN

Dễ dàng chia sẻ lưu trữ và quản lý thông tin, mở rộng lưu trữ dễ dàng thông qua

quá trình thêm các thiết bị lưu trữ vào mạng không cần phải thay đổi các thiết bị như máy

chủ hay các thiết bị lưu trữ hiện có.


24

SAN cung cấp giải pháp khôi phục dữ liệu một các nhanh chóng bằng cách thêm

các thiết bị lưu trữ có khả năng khôi phục cực nhanh dữ liệu khi một thiết bị lưu trữ bị lỗi

hay không truy cập được.

Các hệ thống SAN mới hiện nay cho phép sao chép (duplication) hay một tập tin

được ghi tại hai vùng vật lý khác nhau (clone) cho phép khôi phục dữ liệu nhanh chóng.

Một ứng dụng khác của SAN là khả năng cho phép máy tính khởi động trực tiếp từ

SAN mà chúng quản lý. Điều này cho phép dễ dàng thay các máy chủ bị lỗi khi đang sử

dụng và có thể cấu hình lại, cho phép thay đổi hay nâng cấp máy chủ một cách dễ dàng và

dữ liệu không hề ảnh hướng khi máy chủ bị lỗi.

Băng thông cao có thể lên tới 16Gbps.

Nhưng việc triển khai hệ thống SAN là vô cùng tốn kém. Nhằm giảm bớt chi phí

cho doanh nghiệp vừa và nhỏ thì giải pháp ảo hóa mạng lưới lưu trữ (Virtual SAN) cũng

được phát triển.

Tổng quan về VSAN (Virtual SAN)

1.3.1. Giới thiệu về VSAN

VMware Virtual SAN là một dạng lưu trữ được định nghĩa bằng phần mềm, một

giải pháp lưu trữ mới của VMware. Giải pháp này hoạt động bằng cách phân nhóm đĩa

cứng và ổ đĩa trạng thái rắn (HDD và SSD) [1] của máy chủ để tạo ra một không gian lưu

trữ hiệu suất cao và tối ưu cho các máy ảo.

VSAN được xây dựng trong kernel và thực hiện các kiến trúc phân tán tận dụng ổ

SSD làm bộ nhớ đệm cho hiệu suất đọc/ghi cao và ổ HDD để lưu trữ [1]. VSAN đơn giản

hoá việc cung cấp và quản lý lưu trữ, đồng thời giảm chi phí đầu tư ban đầu (TCO).

VSAN không những mang đến độ tin cậy, sự mạnh mẽ cho hệ thống lưu trữ của doanh

nghiệp mà còn có khả năng chống mất mát dữ liệu cao trong bất kỳ trường hợp lỗi phần

cứng nào.

25

Hình 1-7: Mô hình VSAN VMware7

Hỗ trợ các tính năng VMware chẳng hạn như là vSphere HA, vMotion, và DRS.

VSAN giúp loại bỏ nhu cầu cho một lưu trữ chia sẻ bên ngoài và đơn giản hóa cấu hình

lưu trữ và các hoạt động dự phòng máy ảo.

1.3.2. Lợi ích

Xây dựng trong nhân vSphere – Virtual SAN được thực hiện bên trong kernel,

giúp tối ưu hoá hiệu suất và khả năng mở rộng.

Hiệu suất cao: VSAN sử dụng SSD để tăng hiệu suất thông qua việc đọc/ghi bộ

nhớ đệm.

Khả năng mở rộng linh hoạt và không gây gián đoạn: Chỉ cần thêm ổ cứng hoặc bổ

sung thêm máy chủ.

Quản lý theo chính sách lưu trữ – Với việc quản lý dựa trên chính sách lưu trữ, giải

pháp VMware Virtual SAN chuyển đổi mô hình quản lý lưu trữ từ thiết bị đến ứng dụng.

Một kho lưu trữ VMware Virtual SAN có thể cung cấp nhiều cấp độ dịch vụ khác nhau 7 Trích từ http://www.vmware.com/ap/products/virtual-san/

26

dựa trên các chính sách máy ảo. Đối với các quản trị viên, không có những cấu hình phức

tạp về LUNs, họ sẽ tránh được việc thiết lập phân bổ rườm rà và có thể thay đổi chính

sách một cách dễ dàng. Chi phí đầu tư thấp hơn – Virtual SAN giảm đáng kể vốn và chi

phí hoạt động bằng cách tận dụng các ổ đĩa máy chủ và SSD, giảm điện năng và chi phí

làm mát và tăng cường hiệu quả hoạt động thông qua tự động hoá.

Đơn giản hóa lưu trữ – Virtual SAN làm đơn giản hoá việc cung cấp dữ liệu cho

các máy ảo. Nó được thiết kể để cho phép dự phòng nhanh chóng trực tiếp từ vSphere

Web Client với một vài cú nhấp chuột đơn giản.

Tích hợp bảo vệ từ lỗi – Công nghệ này tận dụng RAID để làm đảm bảo dữ liệu

không bao giờ bị mất dữ liệu khi một đĩa, máy chủ hoặc mạng bị lỗi.

Chi phí đầu tư ban đầu thấp – không giống như các mảng lưu trữ truyền thống,

VSAN không đòi hỏi đầu tư lớn. Bạn có thể tạo ra một kho dữ liệu VSAN với ít nhất là 3

máy chủ.

1.3.3. Yêu cầu hệ thống

1.3.3.1. Phần cứng máy chủ8

Card mạng 1Gb, đề nghị 10Gb.

SATA/SAS HBA hoặc RAID controller (với chế độ pass-through hoặc HBA).

Ít nhất 1 SSD và HDD.

Kích thước cluster tối thiểu: 3 máy chủ.

Đề nghị dung lượng SSD: 10% dung lượng HDD.

1.3.3.2. Phần mềm máy chủ9

Một trong các phiên bản sau: vSphere 5.5 (VMware vSphere Standard

Edition™ or above), VMware vSphere with Operations Management™ 5.5 (any

edition) or VMware vCloud® Suite 5.5 (any edition)

VMware vCenter Server™ 5.5 8 [1] 9 [1]

27

CẤU TRÚC VÀ CÁC TÍNH NĂNG

Cấu trúc VSAN

VSAN biến đổi tài nguyên lưu trữ vật lý cục bộ của các máy chủ ESXi thành một

VSAN datastore cho tất cả các máy chủ ESXi tham gia vào VSAN cluster. [7]

Hình 2-1: Kiến trúc VSAN WMware10

Các máy chủ trong VSAN cluster không cần phải giống hệt nhau. Ngay cả những

máy chủ mà không có đĩa cục bộ có thể tham gia và chạy các máy ảo của họ trên VSAN

cluster. [7]

Nếu một máy chủ đóng góp lưu trữ cục bộ của mình cho VSAN datastore, máy chủ

phải cung cấp ít nhất một HDD còn được gọi là data disk, và ít nhất một SSD.

VSAN sử dụng một giao thức độc quyền của VMware, đến giờ vẫn chưa công bố

chi tiết về giao thức được sử dụng. Có thể bắt được gói tin, nhưng rất khó khăn trong việc

phân tích.

10 Trích từ VMware Documentation [V5.5] [7]

28

Tối Thiểu Tối Đa

Host 3 / VSAN cluster 32 / VSAN cluster

Disk group 1 / host 5 / host

SSD 1 / disk group 1 / disk group

HDD 1 / disk group 7 / disk group

Bảng 2-1: Cấu trúc cơ bản

2.1.1. Disk group

Trên mỗi máy chủ ESXi đóng góp đĩa cục bộ của mình cho VSAN cluster, các ổ

đĩa được tổ chức thành các disk group. Mỗi disk group bao gồm một đĩa SSD và một hoặc

nhiều HDD [3].

Hình 2-2: Disk group

Khi có nhiều ổ SSD và HDD trên một máy chủ, có thể có đến 5 disk group cho mỗi

máy chủ, mỗi disk group với tối đa 7 HDD. Trong disk group, SSD được sử dụng cho

read cache (70%) và write buffer (30%) để tăng hiệu suất, trong khi HDD được sử dụng

để đóng góp lưu trữ cho VSAN. Thông thường, tỷ lệ 1:10 giữa SSD và HDD. [7]

29

Scale-up là khi thêm HDD vào disk group hoặc thêm 1 disk group mới vào 1 máy

chủ.

Hình 2-3: Scale-up disk group

Scale-out là thêm 1 máy chủ mới vào VSAN cluster.

Hình 2-4: Scale-out disk group

30

2.1.2. VSAN Datastore

Kích thước của một VSAN Datastore được quy định bởi số lượng HDD của mỗi

máy chủ. Sau khi enable VSAN trên một cluster, chỉ có một VSAN datastore được tạo ra.

[7]

Hình 2-5: Dung lượng VSAN Datastore

Tất cả các máy chủ tham gia đều có thể truy cập tới VSAN datastore. Các máy

tham gia không cần phải có disk group.

Trong 1 vCenter Server có thể tạo nhiều VSAN cluster.

2.1.3. Công nghệ RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks)

2.1.3.1. RAID 0

Dạng RAID này còn được gọi là striped. Sử dụng RAID 0 để làm tăng tốc độ đọc

ghi dữ liệu, 2 khối dữ liệu được ghi và được đọc từ 2 đĩa khác nhau [11]. RAID 0 không

có khả năng chịu lỗi, khi 1 đĩa bị lỗi là dữ liệu sẽ bị mất.

31

Hình 2-6: Cách hoạt động RAID 0

2.1.3.2. RAID 1

Dạng RAID này còn được gọi là mirror. Sử dụng RAID 1 để tăng khả năng chịu

lỗi, dữ liệu được ghi vào 2 ổ đĩa giống hệt nhau [11]. RAID 1 không tăng tốc độ truy xuất

như RAID 0, nhưng khi 1 đĩa bị lỗi thì dữ liệu sẽ không bị mất.

Hình 2-7: Các hoạt động RAID 1

2.1.3.3. RAID 0+1

Dạng RAID này kết hợp RAID 0 và RAID 1. Dữ liệu sẽ được striped (RAID 0) rồi

sau đó sẽ mirror (RAID 1) [11]. Sử dụng RAID 0+1 để tăng tốc độ truy xuất, chịu lỗi,

nhưng tốn nhiều đĩa hơn.

32

Hình 2-8: Cách hoạt động RAID 0 + 1

2.1.4. Đối tượng và thành phần

Mỗi máy ảo được triển khai trong VSAN có thể có 4 đối tượng [2]:

VM home: Vị trí của tất cả các file cấu hình của máy ảo ( .vmx, log file, …)

Swap: Chỉ được tạo khi máy ảo được mở.

VMDK: File đĩa máy ảo

Delta/Snapshot: Chỉ được tạo máy ảo snapshot.

Ví dụ, khi cấu hình Number of Disk Stripes per Object (RAID 0) là 2 cho đĩa ảo

của một máy ảo, thì đĩa ảo này sẽ được striped trên 2 đĩa. Đĩa ảo của máy ảo là một đối

tượng, mỗi striped trên mỗi đĩa sẽ là một thành phần của đối tượng [13].

Tương tự như vậy khi cấu hình Number of Failures to Tolerate (RAID 1) là 1 thì sẽ

tạo ra 2 replica và 1 witness. Replica và witness là một thành phần của đối tượng.

33

Hình 2-9: Thành phần và đối tượng

2.1.5. Witness và replica

Replica là bản sao của các đối tượng lưu trữ máy ảo được tạo ra khi sử dụng chính

sách Number of Failures to Tolerate11. Số lượng replica phụ thuộc vào giá trị của chính

sách Number of Failures to Tolerate. Điều này cho phép máy ảo tiếp tục chạy khi xảy ra

lỗi máy chủ, mạng hoặc đĩa. [5]

Witness là một phần của mọi đối tượng lưu trữ. Nó không chứa dữ liệu, mà chỉ

chứa siêu dữ liệu. Mục đích của nó như là tie-breaker khi quyết định tính sẵn sàng trong

VSAN cluster. Witness chỉ chiếm 2MB của không gian lưu trữ VSAN [5]. Được sử dụng

trong xử lý lỗi isolation và partition.

Một đối tượng chỉ có thể truy cập nếu có ít nhất 1 bản replica và hơn 50% thành

phần.

11 Được đề cập ở mục 2.2.1 chương 2.

34

VM Storage Policies

Sau khi tạo VSAN, chúng ta có thể tạo VM Storage Policies để thiết lập các chính

sách tăng tính sẵn sàng, hiệu suất trên mỗi máy ảo. Sau khi tạo 1 máy ảo, thì có thể gán

chính sách vào máy ảo đó.

Hình 2-10: VM Storage Policy12

2.2.1. Number of Failures to Tolerate

Chính sách này xác định số lượng host, mạng, hoặc đĩa của một đối tượng máy ảo

có thể chịu đựng khi lỗi xảy ra đồng thời.

Number of Failures to Tolerate = n thì sẽ có n + 1 bản sao được tạo ra và yêu cầu

2n + 1 máy chủ. [7]

Ví dụ, n = 1 thì sẽ có 2 bản replica và 1 witness được tạo ra.

12 Trích từ http://en.community.dell.com/cfs-file.ashx/__key/telligent-evolution-components-attachments/13-4491-00-00-20-43-81-92/VSAN-White-Paper.pdf

35

Hình 2-11: Cách hoạt động Number of Failures to Tolerate13

2.2.2. Number of Disk Stripes per Object

Chính sách này xác định số lượng đĩa vật lý mà mỗi bản replica được striped. Giá

trị lớn hơn 1 có thể làm tăng hiệu suất [7].

Trong hoạt động ghi, tăng giá trị này có thể không cải thiện hiệu suất. Vì striped có

thể nằm trên các HDD trong cùng 1 disk group và sử dụng cùng 1 SSD. Nên tăng giá trị

này có thể cải thiện hiệu suất ghi từ SSD xuống HDD.

Trong hoạt động đọc, tăng giá trị này có thể cải thiện hiệu suất đọc khi dữ liệu

không có trong read cache. Ví dụ, nếu một máy ảo cần 2000 hoạt động đọc trên giây và

chỉ có 90% dữ liệu được đọc trong cache, thì sẽ cần tới 200 hoạt động đọc từ HDD. Một

HDD chỉ có thể cung cấp 150 iops thì không thể phục vụ được tất cả hoạt động đọc, vì

vậy tăng striped sẽ đáp ứng nhu cầu từ máy ảo.

Ví dụ, cho giá trị này là 2, Number of Failures to Tolerate = 1 thì mỗi bản replica

được striped trên 2 đĩa vật lý khác nhau.

13 Trích từ VMware Virtual SAN Technical Walkthrough / Medium Dive

36

Hình 2-12: Cách hoạt động Number of Disk Stripes per Object

Khi sử dụng kết hợp chính sách Number of Failures to Tolerate = 1 và Number of

Disk Stripes per Object >= 2, thì số lượng witness được tạo ra phụ thuộc vào cách mà các

thành phần được sắp xếp trên các máy chủ. Witness trong trường hợp này sẽ được thêm

vào các máy chủ để đảm bảo các thành phần trên mỗi máy chủ trong VSAN cluster bằng

nhau. Sau khi các thành phần bằng nhau thì sẽ thêm 1 witness làm tie-breaker để đảm bảo

tổng số lượng thành phần là lẻ.

2.2.3. Flash Read Cache Reservation

Dung lượng SSD dành riêng giống như read cache cho các đối tượng máy ảo [7].

Chỉ nên sử dụng để giải quyết vấn đề hiệu suất đọc. Nếu dung lượng này được dành riêng

cho máy ảo nào đó thì không có sẵn cho các máy ảo khác. Ví dụ, nếu SSD có dung lượng

là 1 TB mà thiết lập giá trị này là 1% thì 10GB sẽ được sử dụng cho máy ảo được áp dụng

chính sách này.

Giá trị mặc định là 0%, tối đa là 100%,

Theo mặc định, VSAN sẽ tự động phân phối cache cho các đối tượng. Cache sẽ

được chia sẻ công bằng giữa các đối tượng. Điều này thể hiện sự linh hoạt và sử dụng tài

nguyên tối ưu hơn.

37

2.2.4. Object Space Reservation

Theo mặc định, khi máy ảo được triển khai trên VSAN đều là thin provisioning14.

Nếu muốn thick provisioning15 thì tăng giá trị này lên 100%. Giá trị này chỉ áp dụng khi

chọn máy ảo là thin provisioning trong quá trình khởi tạo.

Giá trị mặc định là 0%, tối đa là 100%.

Ví dụ, tạo máy ảo 5GB dung lượng, lúc này dung lượng sẽ là vài KB, khi thiết lập

giá trị này là 10% thì lúc này dung lượng máy ảo là sẽ 500MB.

Hình 2-13: Cách hoạt động Object Space Reservation

2.2.5. Force Provisioning

Nếu thiết lập này được bật, đối tượng sẽ được dự phòng ngay khi chính sách trong

VM Storage Policy không thỏa mãn kho dữ liệu [5]. Tuy nhiên, nếu không đủ dung lượng

cho ít nhất 1 bản replica, thì provisioning cũng thất bại ngay khi chính sách này được bật.

Ví dụ, cho 1 máy ảo với dung lượng 10GB, thiết lập giá trị này là enable và

Number of Failures to Tolerate = 1. Thì đầu tiên nó sẽ kiểm tra dung lượng của kho dữ

liệu, nếu đủ dung lượng cho 2 bản replica thì nó mới tạo. Nhưng lúc này kho dữ lượng chỉ

còn đủ để chứa 1 bản replica thì nó sẽ tạo 1 bản replica, vì đã thiết lập giá trị này.

14 Dung lượng của máy áo sẽ tự động giãn ra khi thêm dữ liệu 15 Dung lượng của máy ảo khi tạo sẽ cố định

38

Hình 2-14: Cách hoạt động Force Provisioning

Trường hợp sử dụng Giá trị

Number of Failures to Tolerate Dự phòng 0 đến 3

Number of Disk Stripes per Object Hiệu suất 0 đến 12

Flash Read Cache Reservation Hiệu suất 0 đến 100%

Object Space Reservation Thick provisioning 0 đển 100%

Force Provisioning Áp đặt Policy Mặc định: disable

Bảng 2-2: Trường hợp sử dụng VM Storage Policy

Quá trình đọc ghi dữ liệu

2.3.1. Quá trình đọc dữ liệu

Khi máy ảo đọc dữ diệu thì việc đầu tiên nó sẽ tìm trong read cache của SSD đều

này sẽ làm giảm độ trễ I/O. Nếu trong read cache SSD không có thì việc thứ 2 nó sẽ tìm

trong write buffer trong SDD. Nếu trong write buffer SSD không có thì nó sẽ đọc trực

tiếp từ HDD.

39

Hình 2-15: Quá trình đọc dữ liệu

2.3.2. Quá trình ghi dữ liệu

Khi máy ảo ghi dữ liệu thì nó sẽ ghi xuống write buffer của SSD để làm giảm độ

trễ của hoạt động ghi. Sau đó write buffer của SSD sẽ ghi xuống HDD.

Hình 2-16: Quá trình ghi dữ liệu

Xử lý lỗi trong VSAN

Trong VSAN có 2 chế độ lỗi khác nhau [4]:

Absent: lỗi máy chủ, mạng, NICs.

Degraded: lỗi HDD, SSD, Storage Controller.

40

2.4.1. Xử lý lỗi HDD

Khi lỗi HDD xảy ra trên máy chủ 3, thì các thành phần bị ảnh hưởng sẽ có trạng

thái degraded [4]. Nếu trên máy 1 có disk group thì 1 bản replica sẽ được tạo ngay lập

tức, nếu kho dữ liệu còn đủ dung lượng cho bản replica này. Tạo replica cho máy 1 từ

máy 2.

Máy ảo vẫn sẽ hoạt động bình thường nếu nơi chứa máy ảo không bị lỗi.

Hình 2-17: Cách xử lý lỗi HDD

Trường hợp lỗi SSD cũng xử lý tương tự như lỗi HDD.

2.4.2. Xử lý lỗi máy chủ

Khi máy chủ 3 bị lỗi, các thành phần bị ảnh hưởng sẽ có trạng thái absent. Quá

trình xử lý lỗi sẽ diễn ra sau 60 phút [4]. Thời gian 60 phút này đủ để cho máy chủ khởi

động lại hoặc đang ở trong chế độ bảo trì.

41

Hình 2-18: Cách xử lý lỗi máy chủ

Nếu máy chủ quay trở lại trong vòng 60 phút thì bản replica sẽ được đồng bộ từ

máy 2 qua.

Hình 2-19: Đồng bộ giữa 2 bản replica

Sau 60 phút mà máy chủ 3 không qua trở lại, thì sẽ tạo lại bản replica khác như

trong trường hợp degraded. Máy ảo vẫn sẽ hoạt động bình thường nếu nơi chứa máy ảo

không bị lỗi.

Trường hợp mạng lỗi cũng xử lý tương tự như vậy.

42

Xử lý trong trường hợp Isolated và Partition

2.5.1. Trong trường hợp Isolated:

Xảy ra khi máy chủ:

Không phản hồi network heartbeat cho master

Không thể ping được isolation address

Không nhận được tín hiệu bầu chọn master.

Hình 2-20: Xử lý lỗi Isolated16

Lúc này HA sẽ restart máy ảo trên 1 trong các máy chủ còn lại.

2.5.2. Trong trường hợp Partition:

Xảy ra khi máy chủ:

Không phản hồi network heartbeat cho master.

Nhận được tín hiệu bầu chọn master mới. Lúc này mỗi partition sẽ có 1

master.

16 [4]

43

Hình 2-21: Xử lý lỗi Partition17

Lúc này vSphere HA sẽ restart máy ảo vào 1 trong 2 máy nằm trong partition 2.

Tại vì máy ảo này có 3 thành phẩn: 2 replica, 1 witness. Trong partition 2 có 1 replica và

1 witness vì vậy hơn 50% thành phần có sẵn nên máy ảo sẽ được restart vào 1 trong 2

máy nằm trong partition 2.

Các tính năng hỗ trợ VSAN

2.6.1. vSphere HA

Đây là một tính năng của VMware dễ sử dụng, tính sẵn sàng cao cho các máy ảo.

Trong trường hợp các máy chủ vật lý bị lỗi, những máy ảo bị ảnh hưởng sẽ tự động khởi

động lại trên những máy chủ khác.

Khi tạo 1 cluster HA và thêm 1 máy chủ vào cluster HA, thì một agent Fault

Domain Manager (FDM) được tải lên máy chủ và các agent FDM được cấu hình để giao

tiếp với các agent FDM khác. Khi enable HA trong cluser, các máy chủ sẽ tham gia vào

bầu chọn master và slave. Máy chủ có nhiều datastore hơn sẽ được chọn làm master, các

17 [4]

44

máy chủ khác sẽ là slave. Trong trường hợp số lượng datastore bằng nhau thì sẽ sử dụng

Manager Object ID (MOID) để chọn master, MOID được cấp bơi vCenter Server.

Trong quá trình bầu chọn master, các máy chủ giao tiếp với nhau bằng giao thức

UDP. Sau khi bầu chọn master, thì master và slave sẽ giao tiếp với nhau bằng giao thức

TCP. vCenter Server sẽ gửi danh sách các thành viên trong cluster cho master, sau đó

master sẽ gửi thông tin đó cho slave.

Hình 2-22: Cách hoạt động của vSphere HA18

Master sẽ gửi heartbeat cho các slave theo định kì để xác nhận rằng master và slave

vẫn còn tồn tại. Khi slave không phản hồi heartbeat cho master thì máy chủ này bị lỗi,

vSphere HA sẽ restart các máy ảo đến các máy chủ khác trong vSphere HA cluster. Khi

slave nhận thấy các master không gửi heartbeat thì các slave sẽ tiến hành bầu chọn lại

master.

Khi máy chủ bên trái bị lỗi, máy ảo sẽ được khởi động vào 1 trong 2 máy còn lại.

Trong hình, máy ảo sẽ được khởi động trên máy ở giữa.

18 Trích từ VMware vsphere: install, configure, manage [V5.0]

45

2.6.2. vMotion

vMotion hay còn được gọi là live migration, là một tính năng của ESXi. vMotion

cho phép di chuyển một máy ảo đang chạy từ máy chủ vật lý này đến một máy chủ vật lý

khác mà không cần tắt máy ảo. Sự di chuyển này không có thời gian chết và không gián

đoạn.

Hình 2-23: Cách hoạt động của vMotion19

Cách hoạt động:

Việc đầu tiên là sẽ kiểm tra tính tương thích CPU giữa máy chủ nguồn và

máy chủ đích. Nếu thỏa mãn thì máy ảo sẽ bắt đầu được di chuyển.

Thông tin trạng thái bộ nhớ máy ảo được sao chép tới máy chủ đích. Những

thay đổi của máy ảo trong quá trình di chuyển sẽ được lưu vào bộ nhớ

bitmap của máy chủ nguồn.

Khi lượng bộ nhớ di chuyển hoàn tất thì máy ảo sẽ tạm dừng và lúc nào bộ

nhớ bitmap sẽ được chuyển qua máy chủ đích.

Nếu có lỗi xảy ra trong quá trình di chuyển thì máy ảo sẽ quay lại máy chủ nguồn.

19 Trích từ Diagram & Icon Library - Community 2Q12 2 of 3

46

2.6.3. Distributed Resource Scheduler (DRS)

DRS là một hệ thống quản lý, phân phối tài nguyên để cân bằng tải cho các máy

chủ. Khi một máy thêm được vào DRS cluster, thì tài nguyên của máy chủ này trở thành

một phẩn của tài nguyên cluster. DRS liên tục giám sát việc sử dụng tài nguyên CPU và

RAM của tất cả các máy chủ và máy ảo trong cluster. Khi tài nguyên trên một máy chủ

sắp cạn kiệt và có thể không đáp ứng được nhu cầu của các máy ảo thì DRS sẽ phân phối

tài nguyên cho máy ảo bằng cách sử dụng vMotion để di chuyển máy ảo đến một máy chủ

khác có nguồn tài nguyên đủ đáp ứng cho máy ảo.

Hình 2-24: Cách hoạt động của DRS20

Sự khác biệt giữa vSphere Storage Appliance (VSA) và VSAN

VSA là một thiết bị ảo, giải pháp chia sẻ lưu trữ cung cấp lưu trữ chia sẻ để thay

thế cho các thiết bị lưu trữ đắc tiền như SAN.

VSA cluster sử dụng không gian lưu trữ cục bộ của các máy chủ ESXi tạo thành

một lưu trữ chia sẻ cho tất cả các máy chủ ESXi khác trong cluster. Mỗi máy chủ ESXi sẽ

có một VM VSA hoạt động, mỗi VM VSA sẽ đưa datastore của nó và duy trì bản replica

của VM VSA khác trong cluster.

20 Trích từ Diagram & Icon Library - Community 2Q12 2 of 3

47

Hình 2-25: Cách hoạt động của VSA21

Trong trường hợp một máy chủ ESXi lỗi, VSA khác sẽ tiếp quản cả hai datastore.

vSphere HA sẽ khởi động lại máy ảo trên máy chủ ESXi khác.

Hình 2-26: Cách xử lý lỗi của VSA22

21 Trích từ http://www.vmgu.ru/news/vmware-vsphere-storage-appliance-vsa 22 Trích từ http://www.vmgu.ru/news/vmware-vsphere-storage-appliance-vsa

48

Như đã nói ở trên, VSAN sử dụng các không gian lưu trữ của tất cả các máy chủ

ESXi tạo thành 1 datastore duy nhất. VSAN cũng có nét giống VSA, nhưng VSAN linh

hoạt hơn, mở rộng lớn hơn, hiệu suất cao vì xây dựng trong kernel và sử dụng cache của

SSD, dễ quản lý hơn.

VSA VSAN

Chí phí Thấp Cao

Cấu tạo Virtual Appliance ( Thiết bị ảo) Xây dựng trong Kernel

Khả năng mở rộng 2-3 máy chủ ESXi, cao nhất là 3. 3 – 32 máy ESXi.

Phần cứng Bắt buộc phải giống nhau Không bắt buộc giống nhau

Môi trường Doanh nghiệp nhỏ hơn Doanh nghiệp lớn hơn

Hiệu suất Thấp vì không có cache SSD Hiệu suất cao nhờ cache SSD

Chịu lỗi Khả năng chịu lỗi thấp (1 lỗi) Khả năng chịu lỗi cao (3 lỗi xảy ra đồng thời).

Nâng cấp phần cứng

Nâng cấp khó khăn vì phải nâng cấp hết các máy chủ ESXi

Nâng cấp dễ dàng hơn.

Bảng 2-3: So sánh VSA và VSAN

Sự khác nhau giữa Fault Tolerance (FT) và Number of Failures to

Tolerate

Fault Tolerance cung cấp tính sẵn sàng mà không có thời gian chết bằng cách tạo

ra và duy trì bản Secondary trên một máy chủ ESXi khác.

Khi enable Fault Tolerance, một bản Secondary VM được tạo và chạy trong

vLockstep của Primary VM. VMware vLocktep ghi lại mọi thông tin xảy ra trên Primary

VM và gửi chúng đến Secondary VM.

49

Hình 2-27: Cách hoạt động của Fault Tolerance23

Primary VM và Secondary VM trao đổi heartbeat với nhau để đảm bảo rằng Fault

Tolerance đang được duy trì. Nếu Primary VM bị lỗi thì Secondary VM được active ngay

lặp tức để thay cho Primary VM. Còn nếu Secondary VM bị lỗi, thì một Secondary VM

mới sẽ được tạo.

Với chính sách Number of Failures to Tolerate thì 2 bản replica được tạo ra và khi

máy ảo ESXi chứa máy ảo bị lỗi thì 1 bản replica sẽ được restart nhờ vào vSphere HA.

Tới đây cho thấy Number of Failures to Tolerate có tính sẵn sàng thấp hơn Fault

Tolerance.

23 Trích từ VMware Documentation [V5.5]

50

TRIỂN KHAI CÁC MÔ HÌNH

Triển khai mô hình VSAN (VMware)

3.1.1. Thiết kế mô hình

Hình 3-1: Mô hình triển khai VSAN VMware

Mô hình này gồm 4 máy ESXi và 1 vCenter Server, máy ESXi 4 không có disk

group.

3.1.2. Cài đặt và cấu hình

3.1.2.1. Cài đặt vCenter Server

Để cài đặt vCenter Server trong phiên bản 5.5 thì bắt buộc phải cài đặt các phần

mềm: vCenter Single Sign-On, vSphere Web Client, vCenter Inventory Service.

Các bước cài đặt [6]:

Cài đặt vCenter Single Sign-On

51

Hình 3-2: Giao diện cài đặt vCenter Single Sign-On

Điền thông tin mật khẩu cho Single Sign-On

Hình 3-3: vCenter Single Sign-On: Password

52

Cài đặt vSphere Web Client

Hình 3-4: Cài đặt vSphere Web Client

Chọn port cho HTTP và HTTPS

Hình 3-5: vSphere Web Client: HTTP port, HTTPS port

53

Điển IP và mật khẩu của máy Single Sign-On

Hình 3-6: vSphere Web Client: Tài khoản, mật khẩu

Cài đặt Certficate

Hình 3-7: vSphere Web Client: Cài đặt Certificate

54

Cài vCenter Inventory Service


Hình 3-8: vCenter Inventory Service: Tài khoản, mật khẩu

Cài đặt vCenter Server

Hình 3-9: Cài đặt vCenter Server

55

Chọn tạo vCenter Server

Hình 3-10: vCenter Server: Tạo vCenter Server


Hình 3-11: vCenter Server: Tài khoản, mật khẩu

56

3.1.2.2. Cài đặt ESXi

Hình 3-12: Giao diện khởi tạo ESXi

Bấm enter để tiếp tục cài đặt

Hình 3-13: Giao diện cài đặt ESXi

Chọn phân vùng để cài ESXi

Hình 3-14: Giao diện ESXi: chọn phân vùng

57

Điền thông tin mật khẩu của root

Hình 3-15: Cài đặt ESXi: đặt mật khẩu

Bấm F11 để cài đặt

Hình 3-16: Cài đặt ESXi: Install

Hình 3-17: Khởi động ESXi

Đặt IP tĩnh cho máy ESXi

Hình 3-18: ESXi: Đặt IP tĩnh

58

3.1.2.3. Tạo VSAN

Điền thông tin cho VSAN cluster

Hình 3-19: New Cluster: Tạo cluster

Thêm 1 máy chủ vào VSAN cluster

Hình 3-20: Add host: Tạo host

59

Điền thông tin tài khoản và mật khẩu để chứng thực

Hình 3-21: Add host: Chứng thực tài khoản

Trong máy chủ, vào Manage phần Networking chọn Add Networking.

Hình 3-22: Add networking: Thêm network adapter

60

Chọn Switch muốn kết nối.

Hình 3-23: Add networking: Chọn Switch

Chọn Virtual SAN traffic

Hình 3-24: Giao diện Add networking

61

Thông tin sau khi cấu hình

Hình 3-25: Hoàn thành Add networking

Chọn manual để tự tạo disk group và thêm SSD, HDD vào group.

Hình 3-26: Edit VSAN settings: Chọn manual

62

Hình 3-27: Create Disk Group: Thêm SSD và HDD vào disk group

Hình 3-28: Giao diện chọn đĩa cho disk group

Hình 3-29: Dung lượng VSAN

63

3.1.3. Triển khai một vài VM Storage Policy

3.1.3.1. Number of Failures to Tolerate

Thiết lập giá trị là 1, sẽ tạo ra 2 bản replica và 1 witness nằm ở 3 máy chủ khác

nhau.

Hình 3-30: Giao diện VM Storage Policy: Thiết lập Number of Failures to

Tolerate

Hình 3-31: Thông tin máy ảo sau khi thiết lập Number of Failures to Tolerate

64

Các bản replica nằm lần lượt trên máy 192.168.1.201, 192.168.1.202 và witness

nằm trên máy 192.168.1.203. Chính sách này đảm bảo khi 1 máy bị lỗi thì máy ảo vẫn

hoạt động bình thường.

3.1.3.2. Number of Failures to Tolerate kết hợp Number of Disk Stripes per

Object

Thiết lập giá trị Number of Failures to Tolerate = 1 và Number of Disk Stripes per

Object = 2

Hình 3-32: Giao diện VM Storage Policy: Thiết lập Number of Failures to

Tolerate và Number of Disk Stripes per Object

65

Hình 3-33: Thông tin máy ảo sau khi thiết lập Number of Failures to Tolerate và

Number of Disk Stripes per Object

Khi sử dụng kết hợp 2 chính sách này và Number of Disk Stripes per Object >=2,

thì số lượng witness được tạo ra phụ thuộc vào cách mà các thành phần được sắp xếp trên

các máy chủ. Witness trong trường hợp này sẽ được thêm vào các máy chủ để đảm bảo

các thành phần trên mỗi máy chủ trong cluster bằng nhau. Sau khi các thành phần bằng

nhau thì sẽ thêm 1 witness để làm tie-breaker để đảm bảo số lượng thành phần là lẻ.

Nhìn hình ta thấy rằng:

1 thành phần trên máy 192.168.1.202



Sẽ thêm witness vào máy 192.168.1.202 và 192.168.1.201. Lúc này các thành phần

trên các máy đã cân bằng nên sẽ thêm 1 witness vào 1 trong các máy 192.168.1.203 để

đảm báo tổng số thành phần là lẻ.

3.1.3.3. Object Space Reservation

Tạo 1 máy ảo với dung lượng là 8GB và thiết lập giá trị này là 10%.

66

Hình 3-34: Giao diện VM Storage Policy: Thiết lập Object Space Reservation

Hình 3-35: Thông tin máy ảo sau khi thiết lập Object Space Reservation

Máy ảo sẽ tăng lên 800MB dù chưa có dữ liệu.

3.1.4. Sử dụng vMotion

Máy ảo winXP-test-1 đang trên máy chủ 192.168.1.202

67

Hình 3-36: Giao diện thông tin máy ảo

Vào Action chọn Migrate để di chuyển

Hình 3-37: Giao diện Action: chọn Migrate

68

Chọn máy chủ cần chuyển đến, ở đây là máy chủ 192.168.1.204

Hình 3-38: Giao diện Migrate: Chọn máy chủ đích

Máy ảo winXP-test-1 đã chuyển đến máy chủ 192.168.1.204


69

3.1.5. Cấu hình vSphere HA

Vào Edit Cluster Settings chọn vSphere HA kích hoạt Turn On vSphere HA để bật

tính năng vSphere HA.

Hình 3-40: Edit Cluster Settings: Chọn vSphere HA

Máy ảo đang nằm trên máy chủ 192.168.1.204


70

Shutdown máy chủ 192.168.1.204

Hình 3-42: Action: chọn shut down

Máy ảo đang restart trên máy chủ 192.168.1.203


71

Triển khai mô hình FreeNAS

3.2.1. Thiết kế mô hình

Hình 3-44: Mô hình triển khai FreeNAS

3.2.2. Cài đặt và cấu hình

3.2.2.1. Cài đặt FreeNAS

Các bước cài đặt [12]:

Chọn OK để vào cài đặt

Hình 3-45: Giao diện cài đặt FreeNAS: Chọn phân vùng cài đặt

72

Hình 3-46: Giao diện cài đặt FreeNAS: chọn Yes

Khi cài đặt xong FreeNas, ta truy cập quản lý FreeNas qua giao diện web. Đặt mật

khẩu khi lần đầu tiên truy cập web

Hình 3-47: Giao diện đặt mật khẩu

73

Hình 3-48: Giao diện quản lý volume

Hình 3-49: Giao diện tạo volume

74

Bật giao thức iSCSI

Hình 3-50: Giao diện quản lý giao thức

Điền thông tin và mật khẩu tài khoản chứng thực

Hình 3-51: Giao diện tạo tài khoản

75

Hình 3-52: Giao diện thêm Portal

Hình 3-53: Giao diện cấu hình Device Extent

Hình 3-54: Giao diện cấu hình Target Global Configuration

76

Hình 3-55: Giao diện cấu hình Initiator

Hình 3-56: Giao diện cấu hình Target

Hình 3-57: Giao diện cấu hình Associated Target

3.2.2.2. Kết nối ESXi vào FreeNAS

Trong mục Storage Adapters ta chọn add

77

Hình 3-58: Giao diện Storage Adapters

Thêm iSCSI target

Hình 3-59: Giao diện Add Storage Adapter

Trong iSCSI Adapter mới vừa tạo ta chọn “properties” để cấu hình kết nối tới

FreeNas

Hình 3-60: Giao diện Storage Adapter

Tab network Configuration ta chọn “add” để chọn card kết nối tới FreeNas

78

Hình 3-61: Giao diện quản lý card mạng kết nối

Tab Dynamic Discovery chọn “add” để cấu hình IP FreeNAS và user chứng thực

Hình 3-62: Giao diện cấu hình IP FreeNAS

79

Hình 3-63: Giao diện cấu hình tài khoản chứng thực

Hình 3-64: Giao diện hiển thị kết nối FreeNAS và ESXi

80

Hình 3-65: Giao diện Rescan để ESXi nhận FreeNAS làm datastore

Hình 3-66: Giao diện hiển thị thông tin datastore FreeNAS

3.2.3. Cấu hình Fault Tolerance

Nhìn vào bên phải hình thấy “ Turn On Fault Tolerance” nghĩa là đã bật tính năng

này. Quan sát thấy máy ảo đang chạy trên máy chủ 192.168.1.208.

81


Tiến hành shut down máy ảo và xem thông tin thấy máy ảo đang chạy trên máy

chủ 192.168.1.209


82

ĐÁNH GIÁ

VSAN (VMware) và FreeNAS

4.1.1. Thử nghiệm 1: Khi bật máy ảo

4.1.1.1. VSAN (VMware)

Quá trình IOPS được biểu diển ở 08:10

Hình 4-1: Quá trình IOPS trên máy 192.168.1.201

83

Hình 4-2: Quá trình IOPS trên máy 192.168.1.202

Nhìn vào 2 hình, ta thấy quá trình IOPS đều kết hợp với Read Cache và Write

Buffer của SSD nên nâng cao hiệu suất, làm giảm độ trễ.

4.1.1.2. FreeNAS

Quá trình I/O khi bật máy ảo biểu diễn ở 23:58

Hình 4-3: Quá trình I/O

84

Do không kết hợp SSD nên hiệu suất giảm đáng kể.

4.1.2. Thử nghiệm 2: Triển khai vSphere HA và FT


Quá trình IOPS khi thử nghiệm vSphere HA được biểu diễn ở 8:22

Hình 4-4: Quá trình IOPS máy 192.168.1.201 khi vSphere HA

Hình 4-5: Quá trình IOPS máy 192.168.1.202 khi vSphere HA

85

4.1.2.2. FreeNAS

Quá trình IOPS trên 2 tính năng của VMware:

vSphere HA được biểu diễn ở 00:50

FT được biểu diễn ở 01:38

Hình 4-6: Quá trình IOPS của vSphere HA và FT

86

VSAN VSAN (Stripe) FreeNas

Thời gian khởi động máy ảo 2 phút 3 phút 6 phút 20 giây

(vSphere HA) Thời gian tắt máy chủ và tự chuyển động máy ảo sáng máy chủ khác

2 phút 15 giây

2 phút 40 giây 3 phút

(vSphere HA) Tổng thời gian tắt máy chủ và máy ảo vận hành lại

3 phút 15 giây

3 phút 40 giây 6 phút 20 giây

Bảng 4-1: Hiệu suất VSAN và FreeNAS

Vì được xây dựng trong Kernel và sử dụng SSD làm cache nên VSAN VMware có

hiệu suất cao hơn.

SAN thật với VSAN (VMware)

4.2.1. Chi phí triển khai

4.2.1.1. SAN thật

Để sở hữu một hệ thống SAN thật thì phải cần tới 1 thùng chứa đĩa (storage array)

và 1 FC SAN Switch.

Hình 4-7: Mô hình SAN thật

87

Model Số Lượng Đơn Giá

Storage array HP P2000 G3 MSA FC Dual

Cntrl SFF Array 1 6.443 $

FC SAN Switch QLogic 20-port 8Gb SAN Switch

Module for IBM BladeCenter 1 8.999 $

License Port 4 800 $

Tổng chi phí 18.642 $

Bảng 4-2: Giá SAN thật

Tổng chi phí là 18.642 $. Đó là chưa kể chi phí đường dây, chi phí các máy chủ

để hệ thống có thể đi vào hoạt động.


Với việc sử dụng công nghệ WMware thì chi phí để sở hữu 1 hệ thống lưu trữ thấp

hơn rất nhiều.

Hình 4-8: Mô hình VSAN (VMware)

88

Số Lượng Đơn Giá

License Virtual SAN VMware 3 2.495 $

Tổng chi phí 7.485 $

Bảng 4-3: Giá VSAN (VMware)

Chi phí đầu tư để sở hữu VSAN giảm gần 2.5 lần so với SAN thật. Diện tích không

gian, chi phí điện năng, hệ thống làm mát cũng được giảm đáng kể.

4.2.2. Tính an toàn

VSAN của VMware thiết kế đơn giản, chỉ có 1 datastore, mọi máy chủ tham gia

vào VSAN cluster đều có thể truy cập đến datastore này. VSAN không có chính sách hay

cơ chế gì để hạn chế hay cho phép sự truy cập của một máy chủ thành viên vào datastore.

Khi một máy chủ trong VSAN cluster bị hacker chiếm hoặc datastore bị virus thì toàn bộ

dữ liệu trong datastore này có thể sẽ bị ảnh hưởng.

Hình 4-9: Tính an toàn VSAN (VMware)

Với SAN thật, storage array có thể chia ra nhiều LUN (datastore), sử dụng cơ chế

LUN masking để cho phép hoặc ngăn chặn sự truy cập của một máy chủ vào các LUN cụ

thể. Khi một máy bị hacker chiếm thì những LUN cho phép sự truy cập của máy chủ này

mới bị ảnh hưởng. Khi LUN bị virus thì chỉ có dữ liệu trong LUN đó bị ảnh hưởng.

89

Hình 4-10: Tính an toàn SAN thật

Nhìn vào mô hình, ESXi 1 chỉ có thể truy cập vào LUN 1 và 3, ESXi 2 chỉ có thể

truy cập vào LUN 2 và ESXi 3 cũng chỉ có thể truy cập vào LUN 1 va 2. Điều này đảm

bảo an ninh, bảo mật hơn, việc quản lý cũng trở nên dễ dàng, nhưng thiết kế, cấu hình

phức tạp.

4.2.3. Tính tiện năng

Thứ nhất, khi tiến hành bảo trì, nâng cấp phần cứng cho các server sẽ khó khăn

hơn cho VSAN.

Với SAN thật thì mọi dữ liệu được lưu trữ trong hệ thống SAN và tách biệt với các

server, nên việc nâng cấp, bảo trì các server dễ dàng hơn. Ngay cả khi bảo trì nâng cấp

các server đang chạy các máy ảo, thì sử dụng tính năng vMotion của VMware để di

chuyển các máy ảo sang một server khác mà vẫn đảm bảo tính sẵn sàng và không có thời

gian chết.

90

Còn VSAN, mọi dữ liệu nằm chung và không tách biệt với các server. Khi muốn

nâng cấp server (RAM, CPU) thì phải đặt server cần nâng cấp vào chế độ bảo trì. Có 2

chế độ bảo trì trong tình huống này, tùy vào trường hợp mà áp dụng:

Full data migration: Di chuyển toàn bộ dữ liệu trong server cần nâng cấp. Sẽ

mất hàng giờ để hoàn thành, nhưng đảm bảo tính sẵn sàng của các máy ảo.

Ensure accessibility: Một số thành phần của máy ảo trên server cần nâng cấp sẽ

được di chuyển qua server khác trong cluster để đảm bảo máy ảo vẫn sẽ hoạt

động, quá trình này cũng mất 20 phút. Nhưng một server khác trong cluster bị

lỗi thì các máy ảo sẽ bị ảnh hưởng dẫn tới mất tính sẵn sàng. Với các hệ thống

thương mại điện tử, 1 giây có thể có tới hàng ngàn phiên giao dịch nên yêu cầu

tính sẵn sàng cao.

Thứ 2, khi tạo 2 VSAN cluster, thì những máy chủ thuộc VSAN cluster 1 không

thể truy cập vào VSAN datastore của VSAN cluster 2.

Hình 4-11: Tính tiện năng VSAN (VMware)

Còn SAN thật, máy chủ có thể truy cập đến mọi nơi nếu được cho phép. SAN thật

linh hoạt hơn VSAN.

91

Hình 4-12: Tính tiện năng SAN thật

92

VSAN (VMware) SAN thật

Chi phí đầu tư Thấp Cao

Dung lượng 4.4 PB Phụ thuộc vào thùng chứa đĩa

Khả năng mở rộng 32 máy chủ Không hạn chế

Tính năng HA, vMotion, DRS

HA, vMotion, DRS, FT…

Nâng cấp server Khó khăn Dễ dàng

An toàn Thấp hơn Cao hơn

Datastore 1 Tùy thuộc vào thùng chứa đĩa

Công nghệ RAID 0, 1, 0+1 Hầu hết các loại RAID

Linh hoạt Thấp hơn Cao hơn

Thiết kế Đơn giản Phức tạp

Cấu hình Đơn giản Phức tạp

Quản lý Khó hơn Dễ hơn

Môi trường Doanh nghiệp nhỏ hơn Doanh nghiệp lớn

Bảng 4-4: So sánh SAN thật và VSAN (WMware)

93

KẾT LUẬN

Kết quả đạt được

Về cơ bản bài luận “Tìm hiểu và triển khai Virtual SAN trong VMware Server” đã

hoàn thành và thực hiện được các mục tiêu đề ra.

5.1.1. Về lý thuyết

Trình bày chi tiết về Virtual SAN WMware và các tính năng được tích hợp.

Nắm được những kiến thức cơ bản về công nghệ RAID, SAN, HA, vMotion…

Nắm được những lợi ích và các hạn chế của Virtual SAN VMware.

Biết thêm được những kiến thức thực tiễn khác.

5.1.2. Về thực nghiệm

Hoàn thành triển khai hệ thống Virtual SAN WMware, FreeNAS và triển khai

được một số tính năng.

Những hạn chế

Do còn nhiều hạn chế về thời gian, vật chất và một số điều kiện khách quan khác

nên bên cạnh những vấn đề đã đạt được thì bài luận còn một số điều chưa thực hiện được.

Chưa trình bày hết demo và xử lý sự cố lỗi.

Do các vấn đề hạn chế license.

Vì các mô hình đều được triển khai trên máy ảo và thiếu công cụ đánh giá

nên về mặt đánh giá hệ thống có thể sai sót.

Do không có điều kiện tiếp xúc SAN thật nên về đánh giá giữa SAN thật và

Virtual SAN có thể sai sót.

Hướng phát triển

Trong phạm vi một luận văn tốt nghiệp, luận văn cơ bản đã đạt các yêu cầu đặt ra.

Tuy nhiên kết quả còn khá khiêm tốn do hạn chế thời gian, thiết bị và các license. Trong

94

thời gian tới, nếu có điều kiện, luận văn sẽ cố gắng phát triển thêm tích hợp với các giải

pháp mới Horizon View, vCloud Automatic Center, vSphere Data Protection, vCenter

Operations Management… để triển khai mô hình ứng dụng đầy đủ hơn và có thể phát

triển cho một doanh nghiệp lớn có nhiều server.

95

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài Liệu Tiếng Anh:

[1] VMware Inc, “Virtual SAN Data Sheet”, 2014

[2] VMware Inc, “Virtual SAN and Sizing Guide”, 2014

[3] VMware Inc, “VMware Virtual SAN POC Guide”, 2014

[4] VMware Inc, “VMware Virtual SAN Technical Walkthrough / Medium Dive”,

2014

[5] VMware Inc, “VMware Virtual SAN What’s New”, 2013

[6] VMware Inc, “vSphere Installation Setup 5.5”, 2013

[7] VMware Inc, “vSphere storage 5.5”, 2013, pp. 171 - 188

[8] VMware Inc, “VMware vSphere: Install, Configure, Manage [V5.0]”, 2011,

pp. 53

[9] VMware Inc, “VMware vSphere: Install, Configure, Manage [V5.0]”, 2011,

pp. 187 - 249

Các Tài Liệu Liên Kết:

[10] https://communities.vmware.com/thread/400678

[11] http://en.wikipedia.org/wiki/RAID

[12] http://www.fixtheexchange.com/Budget-Laboratory-Part2-iSCSI-Virtual-

SAN-with-FreeNAS-8

[13] http://cormachogan.com/2013/09/04/vsan-part-4-understanding-objects-and-

components/

tÌm hiỂu vÀ triỂn khai virtual san trong vmware server

Technology