Whitepaper: vSphere Virtual Volumes

Virtual Volumes es un nuevo framework de administración de discos virtuales que los expone como una unidad de manejo de datos para los arreglos de almacenamiento. Este nuevo framework hace posible realizar operaciones basadas en arreglos directamente a nivel de discos virtuales. Virtual Volumes se compone de dos implementaciones clave: consumo flexible a nivel lógico y control detallado a nivel de máquina virtual. Veamos ambos más en detalle:

Consumo flexible a nivel lógico

Virtual Volumes virtualiza los dispositivos SAN y NAS abstrayendo los recursos del hardware físico en pools de capacidad (Virtual Datastores) que pueden ser consumidos de forma flexible y formar parte de uno o varios arreglos de almacenamiento. El datastore virtual define los límites de capacidad y acceso lógico y expone un conjunto de servicios de datos accesible por las máquinas virtuales en el pool. Los datastores virtuales son construcciones puramente lógicas que se pueden configurar en el momento que se necesiten sin provocar ningún tipo de disrupción, ya que no es necesario darles formato con un sistema de archivos.

Control detallado a nivel de máquina virtual

Virtual Volumes define un nuevo contenedor de discos virtuales (Virtual Volume) independiente de la representación física de almacenamiento subyacente (LUN, sistema de archivos, etc.). Con Virtual Volumes el disco virtual se convierte en la unidad principal de administración de datos a nivel del arreglo, convirtiendo a un Virtual Datastore en un pool de capacidad centrado en una VM. Por lo tanto es posible ejecutar operaciones de almacenamiento con la granularidad de una VM y proveer servicios de datos a nivel de arreglos de discos, tales como compresión, instantáneas, deduplicación, encriptación, entre otras directamente sobre las máquinas virtuales de forma individual. Esto le da a los administradores niveles de servicio a nivel de almacenamiento sobre una VM en particular. Para lograr este nivel de granularidad, incluso manejando miles de VM's, Virtual Volumes utiliza vSphere Storage Policy-Based Management (SPBM), que es la implementación de un plano de control manejado por políticas en el modelo SDS de VMware. 

Operaciones eficientes a través de la automatización

SPBM permite capturar los niveles de servicio de almacenamiento (capacidad, performance, disponibilidad y demás) en forma de plantillas lógicas o políticas para cada máquina virtual a las cual están asociadas. También automatiza el alojamiento de la máquina virtual identificando los datastores disponibles para cumplir con los requerimientos de la política asociada con Virtual Volumes instanciando dinámicamente los servicios de datos necesarios. A través de este funcionamiento de políticas, SPBM también automatiza el nivel de servicio y el ciclo de vida de la máquina virtual.

La meta de Virtual Volumes es ofrecer un modelo operacional más simple para el manejo de las máquinas virtuales en el almacenamiento externo mientras que se pueden utilizar las capacidades disponibles en los sistemas de dichos sistemas de almacenamiento. Virtual Volumes transforma el plano de datos y de control de los sistemas de almacenamiento SAN/NAS alineando el consumo y las operaciones con máquinas virtuales. Es decir, se convierte un sistema de almacenamiento SAN/NAS en un sistema preparado para VMware y se ofrece la capacidad de utilizar toda su funcionalidad para manejar de forma granular y centralizada el almacenamiento de una máquina virtual y su disco. Operaciones como instantáneas, clonado y migración se realizan a nivel VMware liberando al storage externo del trabajo. Para ello se implementó un nuevo mecanismo de administración, monitoreo y comunicación para manejar las operaciones entre el arreglo de almacenamiento y Virtual Volumes a través de vSphere.

Este modelo elimina la complejidad de manejar la infraestructura de almacenamiento y sus servicios de forma independiente al introducir un nuevo plano de control (SPBM) que se centra en la máquina virtual. Así, cada VM recibe lo que necesita en la justa medida.

En el modelo tradicional cada máquina virtual necesita mapearse a una capa de almacenamiento preconfgurada (LUN/Volumen), por lo que cada máquina virtual alojada dentro de esa estructura hereda su clase de servicio. En este caso, si los sistemas necesitan cambiar el método de aprovisionamiento del espacio de almacenamiento la operación se torna crítica en el tiempo y requerirá un análisis cuidadoso de los parámetros de capacidad, manejo de LUN’s, Storage vMotion e incluso de reaprovisionamiento de la aplicación para alcanzar los nuevos requerimientos.

Con Virtual Volumes y SPBM simplemente se asigna una nueva política a la plataforma ya montada y el sistema de almacenamiento automáticamente mueve el sistema al lugar donde aplica dicha política. Esta adaptación fácil y dinámica de aplicaciones individuales permite alcanzar los objetivos y requerimientos simplemente alterando una política.

Arquitectura de vSphere Virtual Volumes

Ya vimos que Virtual Volumes es una arquitectura de almacenamiento lógico mejorada que permite realizar operaciones a nivel de máquina virtual utilizando las capacidades nativas del arreglo de discos externo. Además, elimina la necesidad de aprovisionar y manejar un gran número de LUN’s por cada host con el fin de mantener los niveles de servicio de las aplicaciones. Esto incrementa la versatilidad  de la infraestructura de vSphere reduciendo el overhead operacional y permitiendo escalar los servicios de datos a nivel de cada VM.

Virtual Volumes requiere de VMware y del soporte del fabricante del sistema de almacenamiento. De parte de VMware, lo elementos clave son Storage-Policy Based Management (SPBM) y vSphere APIs for Storage Awareness (VASA). De parte del fabricante del sistema de almacenamiento, el equipo debe estar habilitado para el uso con Virtual Volumes y se debe ofrecer compatibilidad con la versión 2.0 del API VASA.

Una vez que el Storage Admin define las capacidades que se pueden consumir se deben mostrar a vSphere a través del API VASA con el fin de que estén disponibles para el administrador vSphere. Este último podrá luego crear las políticas de almacenamiento necesarias derivadas del conjunto de capacidades publicadas por el sistema de almacenamiento.

Para que la conexión de datos del host al storage sea directa (direct data path) se debe construir un nuevo data path denominado Protocol Endpoint (PE). Esto provee un path para que los datos estén separados de la política y la comunicación de la API, permitiendo a los fabricantes personalizar la dependencia del data path con sus capacidades inherentes. Es por esto que con el fin de administrar, monitorear y operar las nuevas características y capacidades introducidas por Virtual Volumes es necesario un nuevo mecanismo que VMware denominó justamente Protocol Endpoints.

Protocol Endpoints (PE)

Protocol Endpoints es un mecanismo de transporte o puntos de acceso que permite controlar el acceso y las comunicaciones entre un host ESXi y el storage. Forman parte del sistema físico y son capaces de establecer data paths a demanda desde las máquinas virtuales hacia sus respectivos volúmenes virtuales. Los Protocol Endpoints heredan las funcionalidades de acceso de las LUN’s actuales y soportan todos los estándares de la industria.

Esto permite al usuario final aprovechar los beneficios de Virtual Volumes sin que existan disrupciones en la configuración existente. El objetivo de los Protocol Endpoints no solo es ofrecer soporte a los protocolos existentes sino también permitir escalar. A diferencia de una LUN que está limitada, un PE puede vincularse a varios Virtual Volumes.

Los Protocol Endpoints son compatibles con todos los estándares SAN/NAS de la industria:

• iSCSI
• NFS v3
• Fiber Channel (FC)
• Fiber Channel over Ethernet (FCoE)

Storage Containers (SC)

Los Virtual Volumes residen en contenedores de almacenamiento o Storage Containers. Son construcciones de almacenamiento lógicas definidas por los Storage Admin. Dichos contenedores se utilizan para definir:

• Lugares y restricciones de capacidad de almacenamiento
• Configuraciones de políticas basadas en las capacidades de servicio basadas en una máquina virtual

Un Storage Container es una construcción lógica dentro del arreglo de discos que coloca un límite definido por el usuario alrededor de un conjunto de características que se presentarán a vSphere como un datastore virtual. Esto permite que el Storage Admin pueda configurar la capacidad en grupos lógicos para que el administrador de vSphere pueda interactuar con los datastores a los que está acostumbrado sin tener que recurrir al entorno físico que se encuentra detrás del Storage Container.

Un Storage Container accesible a través de un host ESXi tiene una relación 1:1 con los contendores de almacenamiento creados en el arreglo de discos. Por ejemplo, si creamos 3 Storage Containers en el storage tendremos 3 datastores de Virtual Volumes disponibles para conectar a nuestros hosts.

De forma similar a Protocol Endpoints, los Storage Containers se configuran por el Storage Admin y luego se descubren de forma automática en vSphere cuando se agregan datastores virtuales.

Vendor Provider (VP)

Vendor Providers (VP) o VASA Provider son componentes de software que interactúan del lado del storage (plug-ins) que se desentienden del servicio de vSphere. Los fabricantes de storage son quienes desarrollan de forma exclusiva los VP.

Los hosts ESXi y  vCenter Server se conectan al VP y obtienen información acerca de la topología de almacenamiento definida, capacidades y su estado. Luego, vCenter Server les provee esa información a los clientes de vSphere y expone las capacidades a partir de las cuales el administrador puede crear políticas de almacenamiento en SPBM.

Los Vendor Providers se pueden implementar en forma de appliances virtuales directamente en el plano de administración del storage. Esto significa que el VP comunica las capacidades del arreglo a través de las vSphere Storage APIs, las cuales a su vez las exportan hacia vSphere a través de las APIs VASA para su consumo granular en las máquinas virtuales.

Los Vendor Providers se configuran generalmente por el administrador de vSphere de las siguientes dos maneras:

• Automáticamente a través del plug-in provisto por el fabricante del storage
• Manualmente a través de vCenter Server

Virtual Volumes (VVOLs)

Los Virtual Volumes son un nuevo tipo de objetos de las máquinas virtuales que se crean y almacenan de forma nativa en el storage. Son almacenados en los Storage Containers que mencioné anteriormente y mapeados a los archivos y objetos de la máquina virtual. Estos objetos o archivos pueden ser, por ejemplo, el archivo de swap de la VM, los discos VMDK y sus objetos derivados.

Hay 5 clases diferentes de tipos de objetos de Virtual Volumes, cada uno de los cuales se mapea o asigna de forma específica al archivo en sí de la VM:

• Config-VVOL: el home de la VM, archivos de configuración, logs, etc.
• Data-VVOL: son el equivalente a los VMDKs
• Memory-VVOL: son las instantáneas
• Swap-VVOL: archivo de swap de la VM
• Other-VVOL: tipo genérico para soluciones específicas

Comparación de arquitectura

En las arquitecturas tradicionales de vSphere y de virtualización de almacenamiento para máquinas virtuales, el datastore (básicamente una LUN formateada como VMFS o punto de montaje NFS) cumple dos funciones: ser un endpoint SCSI o NFS para los comandos de lectura y escritura y ser un contenedor de almacenamiento para un variado número de metadatos y archivos de máquinas virtuales.

En la arquitectura de Virtual Volumes, los Protocol Endpoints actúan como un mecanismo de transporte de red y los Storage Containers, definidos lógicamente, actúan como datastores virtuales. Una política de almacenamiento se puede adicionar a un Storage Container y ser transmitido a cada máquina virtual que esté almacenada dentro del mismo.

Sin embargo, las VMs que se encuentran dentro de un Storage Container no tienen que compartir las propiedades globales definidas por la membresía a dicho Storage Container. En vez de eso, cada VM puede tener una política individual asociada que puede ser persistente a través de los diferentes Storage Containers. Esto es posible debido a que son definidos de forma lógica y no están atados a una LUN o grupo de discos estáticos, de esa forma pueden instanciar una VM en cualquier lugar que se satisfaga la política que poseen asociada.

Un Storage Container puede contener áreas de almacenamiento con diferentes configuraciones RAID, diferentes configuraciones de performance y demás, y a su vez desplegar una VM en el lugar apropiado. Esto permite a las VMs tener sus propias políticas de almacenamiento y ser alojadas apropiadamente dentro del contenedor con otras VMs, cada una con su propia política.

Al almacenar un gran número de máquinas virtuales en una única LUN o punto de montaje NFS provisto por un Storage Container se reduce el overhead de configuración y escalabilidad pero se limita la granularidad con la cual los servicios de datos pueden ser aplicados entre los diferentes hosts y el almacenamiento subyacente. 

En un modelo de almacenamiento estándar se puede desplegar un gran número de VMs en un datastore simple para reducir el número de LUN’s o NFS y así minimizar el overhead de configuración y escalabilidad. Pero aun con este esquema limita la granularidad de los servicios de datos que pueden brindarse a las máquinas virtuales y requiere perfiles similares en todas las aplicaciones para poder aplicarse de forma adecuada

En un entorno de almacenamiento definido por el software (SDS) con Virtual Volumes, el sistema de almacenamiento provee un Protocol Endpoint que se descubre en el hardware físico. De esta forma el Protocol Endpoint es accesible a través de múltiples paths y el tráfico en esos paths fluirá de acuerdo a la selección de la política aplicada. La selección de políticas de mutlipathing de VMware incluye:

• Most Recently Used
• Round Robin
• Fixed

Un punto de montaje NFS (dirección IP y nombre del recurso compartido) es un Protocol Endpoint para los sistemas NAS. Cada VMDK que se despliegue en NFS estará asociado en una relación 1:1 con Virtual Volumes y cada volumen virtual tendrá su propio Storage Container. Cuando corra sobre NFS, cada VM no solamente tendrá su propio Virtual Volume, sino además su propio Storage Container que estará alojado en el punto de montaje.

Virtual Volumes no reemplaza VMFS ni ningún otro sistema de archivos o protocolo de acceso de almacenamiento soportado por vSphere. El uso de VMFS está disponible y soportado y la plataforma podrá conectarse de forma simultánea tanto a Virtual Volumes como a los arreglos tradicionales basados en LUN’s o SAN/NAS.

Dependiendo de la implementación del fabricante, un arreglo simple podría ser capaz de soportar tanto operaciones de Virtual Volumes como de LUN, pero VVOLs presenta varias ventajas sobre los sistemas de almacenamiento tradicionales, tanto desde la perspectiva de las limitaciones técnicas como también por el impacto operacional que estos ofrecen.

Beneficios de Virtual Volumes

Virtual Volumes ofrece ventajas en las siguientes áreas: operaciones de almacenamiento, entrega de niveles de servicio y utilización de recursos. Veamos cada una de estas áreas:

Operaciones de almacenamiento simplificadas

Tanto para al administrador de vSphere como para el Storage Admin Virtual Volumes simplifica ampliamente el manejo sobre el modelo operacional. Virtual Volumes permite la separación del aprovisionamiento y consumo del almacenamiento para las VMs.

En el modelo VMware Software Defined Storage con Virtual Volumes, el Storage Admin puede configurar una entidad denominada Storage Container. La capacidad y los servicios de datos publicados desde el arreglo de discos por el Storage Admin en el Storage Container son similares a los ítems de menú desde los cuales un administrador de vSphere puede consumir a demanda. El Storage Admin aún mantiene el control de los recursos y el administrador de vSphere solamente puede consumir las capacidades publicadas. Sin embargo, el Storage Admin no necesita determinar qué servicios de datos deberán asignarse a la aplicación. De esta forma, él es responsable de la configuración inicial, pero el administrador de vSphere completa la configuración de ahí en más.

Con Virtual Volumes el administrador de vSphere gana control y es el responsable de definir las diferentes clases de almacenamiento y servicio de las aplicaciones. Sin embardo, las clases de servicio no tienen que existir de antemano en el arreglo físico, sino que ahora serán entidades lógicas controladas y automatizadas completamente por software e interpretadas a través del mecanismo de políticas.

Asociando una o más máquinas virtuales a la política correcta permite el aprovisionamiento e instanciación de los niveles de servicio de almacenamiento que son automatizados por un única VM o un conjunto de ellas. El forzado automático de políticas se vuelve el mecanismo para simplificar, monitorear y asegurar el cumplimiento de los servicios de almacenamiento y no se depende más del Storage Admin para completar las tareas a través del ciclo de vida de las aplicaciones.

La automatización orientada a políticas permite un consumo mucho más ágil por parte de las máquinas virtuales, las cuales finalmente ofrecen un aprovisionamiento mucho más rápido para las nuevas aplicaciones con sus diferentes requerimientos. De esta forma el administrador de vSphere no depende del Storage Admin para cambiar los requerimientos de infraestructura. El administrador de vSphere puede cambiar las políticas en cualquier momento y los cambios a nivel infraestructura se configuran a través de la automatización. Esto permite un ajuste rápido que acompañe los cambios del negocio.

Requerimientos de vSphere

En cuanto a vCenter Server y vSphere Hosts, se requiere vSphere 6.0 para utilizar Virtual Volumes. 

Requerimientos de almacenamiento

Arreglo de discos

Virtual Volumes requiere un sistema de almacenamiento compatible. En la mayoría de los casos será una solución de software en la forma de appliance virtual que ofrecerán los diferentes fabricantes. Dependiendo del fabricante y su implementación específica, el arreglo de discos puede o no requerir un upgrade de firmware para funcionar con Virtual Volumes. Esto deberá ser revisado para tener la información correcta de configuración.

Soporte de fabricantes 

Los principales fabricantes que ofrecen soporte a esta tecnología son los siguientes:

• HP
• NetApp
• Dell
• EMC
• IBM
• Nimble Storage
• SolidFire
• Fujitsu
• Tintri
• Pure Storage
• NEC
• Hitachi

Y cada vez se siguen sumando más al ecosistema

Conclusión

Virtual Volumes y SPBM brindan los beneficios del Software Defined Storage a los arreglos SAN/NAS permitiendo el aprovisionamiento orientado a políticas y el control de los servicios de almacenamiento para cada VM de forma individual liberando al subsistema subyacente de la carga de implementación.

Virtual Volumes y SPBM exponen los discos virtuales como contenedores de almacenamiento nativos y permiten las operaciones granulares basadas en el arreglo de discos a nivel de disco virtual. A través de la automatización y de establecer a la VM como unidad de datos, los flujos de trabajo del almacenamiento son utilizados de forma mucho más eficiente.

Como se puede ver, se trata de un avance y una tecnología que permite avanzar finalmente hacia el modelo de Almacenamiento Definido por el Software que ofrece tanto a las empresas como a los administradores de infraestructura y de vSphere ventajas más que significativas, permitiendo de esta forma estar a la altura de los cambios de negocio actuales y adaptarse rápidamente a los requerimientos.

Espero que el artículo haya sido de ayuda y me ayuden a difundirlo compartiéndolo en sus redes sociales.

Hasta la próxima

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Introducción a VMware Virtual SAN 6.0

La segunda generación de Virtual SAN es la que llega con vSphere 6.0 compartiendo el mismo número de versión. Si bien se dio el salto de la versión 1.0 (vSphere 5.5) a la 6.0 el cambio realmente vale la pena, ya que esta segunda generación de almacenamiento convergente de VMware integrada en el hipervisor aumenta de forma considerable sus prestaciones y características que se basan en una performance mucho más alta y un aumento de la escala de cargas de trabajo de nivel empresarial, incluyendo aplicaciones críticas de negocios y Tier 1.

Virtual SAN 6.0 entrega una nueva arquitectura basada completamente en flash para ofrecer una alta performance predecible y con tiempos de respuesta por debajo del milisegundo en casi todas las aplicaciones críticas de nivel empresarial. Esto se consigue también gracias a que en esta versión se duplica la Escalabilidad hasta alcanzar los 64 nodos por host y hasta 200 VM’s por host, además de mejoras en las tecnologías de instantáneas y clonado.

Características de performance

La arquitectura híbrida de Virtual SAN 6.0 provee mejoras de performance de casi el doble con respecto a la versión anterior y la arquitectura Virtual SAN 6.0 all-flash cuadriplica la performance teniendo en cuenta el número de IOPS que se obtiene en clústeres similares con cargas de trabajo predecibles y de baja latencia.

Como su arquitectura hiperconvergente está incluida dentro del hipervisor se optimiza de forma eficiente el ratio de operaciones de I/O y se minimiza drásticamente el impacto sobre el CPU, algo que aventaja a los productos de otras compañías. La arquitectura distribuida basada en el hipervisor reduce los cuellos de botella permitiéndole a Virtual SAN mover los datos y ejecutar las operaciones de I/O de forma mucho más optimizada y con latencias muy bajas, sin comprometer los recursos de cómputo de la plataforma y manteniendo la consolidación de las VM’s. También el datastore de Virtual SAN es altamente resiliente, lo que se traduce en prevenir pérdidas de datos en el caso de fallas físicas de los discos, hosts, red o racks.

La arquitectura distribuida de Virtual SAN le permite escalar de forma elástica y sin interrupciones. Tanto la capacidad como la performance pueden escalar al mismo tiempo cuando se agrega un nuevo host a un clúster, así como también puede escalar de forma independiente simplemente agregando discos los hosts existentes.

Nuevas capacidades

Las características principales y nuevas capacidades de Virtual SAN 6.0 son las siguientes:

• Arquitectura Virtual SAN All-Flash: Virtual SAN 6.0 tiene la capacidad de crear una arquitectura all-flash en la cual los dispositivos de estado sólido se utilizan de forma inteligente y funcionar como caché de escritura. Haciendo uso de dispositivos PCI-E se logra una alta performance de lectura / escritura intensiva, almacenamiento económico en dispositivos flash y persistencia de datos a costos accesibles.

Virtual SAN 6.0 All-Flash logra niveles de performance predecible de hasta 100.000 IOPS por host y tiempos de respuesta por debajo del milisegundo, lo que lo hace ideal para cargas de trabajo críticas.

Duplicando la escalabilidad

Esta versión duplica las capacidades de la versión anterior:

• Escalamiento hasta los 64 nodos por clúster.

• Escalamiento hasta 200 VM’s por host, tanto para arquitecturas híbridas y All-Flash

• Tamaño de los discos virtuales incrementado hasta los 62TB 

Mejoras de performance

• Duplica las IOPS con arquitecturas híbridas: Virtual SAN 6.0 Hybrid logra más de 4 millones de IOPS para cargas de solo lectura y 1,2 millones de IOPS para cargas de trabajo mixtas en un clúster de 32 hosts.

• Cuadriplica las IOPS con la arquitectura All-Flash: Virtual SAN 6.0 All-Flash logra hasta 100.000 IOPS por host.

• Virtual SAN File System: El Nuevo formato de disco permite  que las operaciones sean más eficientes y de mayor performance, además de escalar de forma mucho más simple.

• Virtual SAN Snapshots and Clones: Se soportan instantáneas y clones altamente eficientes con soporte para hasta 32 instantáneas por clone por VM y 16.000 instantáneas por clone por clúster.

• Tolerancia a fallos en rack: los Virtual SAN 6.0 Fault Domains permiten tolerar fallas a nivel de rack y fallas de energía además de las de disco, red y hardware de los hosts. 

• Soporte para sistemas de discos de alta densidad con Direct-Attached JBOD: SE pueden administrar sistemas de almacenamiento externos y eliminar los gastos asociados a las arquitecturas basadas en hojas o cuchillas.

• Capacidad de planeamiento: Se pueden hacer análisis de escenarios del tipo “que pasa si” y generar reportes del uso y capacidad utilizada de un datastore de Virtual SAN cuando se crea una máquina virtual con una políticas de almacenamiento asociada.

• Soporte para checksum basado en hardware: se provee soporte limitado para checksums basados en controladores de hardware para la detección de problemas de corrupción e integridad de datos.

• Mejoras en los servicios de disco asociados: Se agrega resolución de problemas y servicios asociados a los discos para brindarle al cliente la posiblidad de identificar y solucionar los discos conectados directamente a los hosts:

• Indicadores de fallas con LED: los dispositivos magnéticos o de estado sólido que presenten fallas permanentes encienden LEDs para identificarlos de forma rápida y sencilla.

• Manejo manual de los indicadores de LED: esto se provee para encender  o apagar los LED e identificar un dispositivo en particular.

• Marcar discos como SSD: se pueden marcar dispositivos no reconocidos como SSDs.

• Marcar discos como locales: es posible marcar discos flash sin reconocer como discos locales para que sean reconocidos por los hosts de vSphere.

• Default Storage Policies: se crean automáticamente cuando se habilita Virtual SAN en un clúster. Esta política por defecto se utiliza por las VM’s que no tienen una política de almacenamiento asignada.

• Evacuación de discos y grupos de discos: se soporta la evacuación de datos de discos o grupos de discos que se eliminen  del Sistema para prevenir la pérdida de datos.

• Virtual SAN Health Services: este servicio está diseñado para ofrecer solución de errores y generar reportes de salud a los administradores de vSphere acerca de los subsistemas de Virtual SAN 6.0 y sus dependencias, tales como:

• Cluster Health
• Network Health 
• Data Health
• Limits Health
• Physical Disk Health

Requerimientos

Requerimientos de vSphere

Virtual SAN 6.0 requiere vCenter Server 6.0. Tanto la versión de Windows como vCSA pueden manejar Virtual SAN. Virtual SAN 6.0 es configurable y monitoreada exclusivamente a través de vSphere Web Client. Requiere además un mínimo de 3 hosts de vSphere con almacenamiento local. Esta cantidad no es arbitraria, sino que se utiliza para que el clúster cumpla con los requerimientos de tolerancia a fallos de al menos un host, un disco una falla de red.

Requerimientos del Sistema de almacenamiento

Controladores de disco

Cada host vSphere que aporte almacenamiento propio al clúster de Virtual SAN requiere un controlador de disco, que puede ser SAS, SATA (HBA) o un controlador RAID. Sin embargo, un controlador RAID debe funcionar en alguno de los siguientes modos:

• Pass-through
• RAID 0

El modo Pass-through (JBOD o HBA) es el preferido para la configuración de Virtual SAN 6.0 porque habilita el manejo de configuraciones RAID para los atributos de las políticas de almacenamiento y requerimientos de performance que se definen en una máquina virtual

Dispositivos magnéticos

Cuando se utiliza la arquitectura híbrida de Virtual SAN 6.0, cada host de vSphere debe tener al menos un disco SAS, NL-SAS o SATA con el fin de participar en el clúster Virtual SAN clúster.

Dispositivos flash

En la arquitectura con discos basados en flash de Virtual SAN 6.0 los dispositivos pueden utilizarse como una capa de cache así como también para almacenamiento persistente. En arquitecturas híbridas cada host debe tener al menos un disco basado en flash (SAS, SATA o PCI-E) con el fin de participar en el clúster de Virtual SAN.

En las arquitecturas All-flash cada host de vSphere debe tener al menos un dispositivo basado en flash marcado como dispositivo de capacidad y otro para performance con el fin de participar del clúster de Virtual SAN. 

Requerimientos de networking

Network Interface Cards (NIC)

En las arquitecturas híbridas de Virtual SAN, cada host de vSphere debe tener al menos un adaptador de red de 1 Gb o 10 Gb. La recomendación de VMware es 10 Gb.

Las arquitecturas All-flash solamente soportan NICs de 10Gb Ethernet. Para redundancia y alta disponibilidad, se puede configurar NIC Teaming por cada host. No se soporta NIC Teaming para link aggregation (performance).

Virtual Switches

Virtual SAN 6.0 está soportado tanto por los VMware vSphere Distributed Switch (VDS) como los vSphere Standard Switch (VSS). No se soportan otros switches virtuales en esta versión.

Red VMkernel

SE debe crear un puerto VMkernel en cada host para la comunicación de Virtual SAN y etiquetarse para tráfico de Virtual SAN. Esta nueva interface se utiliza para las comunicaciones intracluster así como también para las operaciones de lectura y escritura cuando un host vSphere del clúster es el propietario de una VM en particular pero los bloques de datos actuales están alojados en un host remoto del clúster.

En este caso, las operaciones  de I/O deben viajar por la red a través de los hosts del clúster. Si se crea esta interface de red en un vDS, se puede utilizar la característica Network I/O Control para configurar shares o reservas para el tráfico de Virtual SAN.

Conclusión

Esta nueva segunda generación de Virtual SAN es una solución de almacenamiento de clase empresarial a nivel de hipervisor que combina recursos de cómputo y de almacenamiento de los hosts. Con sus dos arquitecturas soportadas (híbrida y All-Flash) Virtual SAN 6.0 satisface las demandas de todas las aplicaciones virtualizadas, incluidas las aplicaciones críticas de negocios.

Sin dudas Virtual SAN 6.0 es una solución de almacenamiento de VMWare que hace realidad el almacenamiento definido por el software o SDS (Software Defined Storage) ofreciendo grandes ventajas tanto a los clientes como a los administradores vSphere, que día a día nos enfrentamos a nuevos desafíos y complejidades. Sin duda es una arquitectura que cambiará la visión de los sistemas de almacenamiento de ahora en más.

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#4 vSphere 6.0: Mejoras de almacenamiento y networking

Para terminar este breve serie de artículos sobre las principales mejoras que incluye vSphere 6.0 voy a comentar los aspectos relacionados a las tecnologías de almacenamiento y redes que maneja la nueva plataforma.

Virtual Volumes 

La primera de las mejoras y la más importante a mi entender es Virtual Volumes. Virtual Volumes o VVOLs es un Nuevo framework de manejo e integración de discos de máquinas virtuales que permite realizar sobre discos virtuales operaciones que antes solamente podían realizarse sobre los arreglos de discos físicos. Este framework transforma el plano de datos de los sistemas de almacenamiento SAN y NAS alineando el consumo de espacio y las operaciones de las máquinas virtuales. Es decir, Virtual Volumes le da a los sistemas de almacenamiento SAN y NAS la capacidad de manejar los servicios de un arreglo de discos y manejarlos a nivel de máquinas con la granularidad de un único disco virtual. 

Virtual Volumes implementa una arquitectura diferente y mejorada de almacenamiento, permitiendo que las operaciones se ejecuten a nivel de la máquina virtual utilizando las capacidades de un arreglo de discos. Con Virtual Volumes las mayoría de las operaciones de datos no se ejecutan en los sistemas de almacenamiento, lo que elimina el aprovisionamiento y administración de una gran cantidad de LUN’s y volúmenes por cada host. De esta forma se reduce el overhead operacional permitiendo escalar servicios de datos por cada máquina virtual.

Storage Policy–Based Management (SPBM) es una tecnología clave que funciona en conjunto con Virtual Volumes. Este framework provee un motor de orquestación y automatización que traduce los requerimientos de almacenamiento en forma de políticas de almacenamiento de una máquina virtual en capacidades de aprovisionamiento granular y servicios de administración de almacenamiento. De esta forma, con la integración de VMware vSphere API for Storage Awareness (VASA), las capacidades de almacenamiento se pasan a la pila de ejecución de vSphere y se administran a través de vCenter Server. Utilizando políticas de almacenamiento de máquinas virtuales, los administradores de vSphere pueden especificar un conjunto de capacidades y requerimientos de almacenamiento para una máquina virtual en particular, haciendo de esta forma que cumpla con los niveles de servicio requeridos por las aplicaciones. SPBM induce a los Virtual Volumes a recomendar datastores adecuados para almacenar las máquinas virtuales y de forma transparente active los servicios de datos adecuados y necesarios basados en las capacidades nativas del arreglo de discos. A través de SPBM, los servicios de datos se ejecutan por el arreglo de discos donde reside la máquina virtual adaptada.

Mejoras de vSphere Data Protection

En la nueva versión de VMware vSphere Data Protection que se distribuye con vSphere 6.0 se incluirá de forma predeterminada toda la funcionalidad de la versión Advanced y se denominará simplemente vSphere Data Protection 6.0. 

Entre las características que se incluyen además está la tecnología EMC Avamar de deduplicación de segmentos de longitud variables que permite ahorrar espacio de almacenamiento de forma considerable. El appliance de vSphere Data Protection se puede desplegar en capacidades de hasta 8TB de capacidad de datos deduplicada y se requiere CBT (Changed block tracking) para las áreas de backup y restore para reducir el tiempo de los trabajos y optimizar el ancho de banda de la red. 

También ahora se agregan agentes para la protección consistente de aplicaciones como Microsoft SQL Server, Microsoft Exchange Server y Microsoft SharePoint Server, además de soportar clústeres de SQL Server y grupos de disponibilidad de bases de datos para Exchange Server. También se pueden seleccionar bases de datos individuales para hacer backups y restauraciones y será posible restaurar casillas de correo individuales en Exchange. 

La funcionalidad orientada a la recuperación ante desastres a través de backups replicados provee una amplia variedad de opciones para retención y recuperación. Por ejemplo, la mejor forma de mantener backups seguros es mantenerlos funcionando y probar que así sea, para ello se utiliza la verificación automatizada de backups, que son trabajos programados que se ejecutan de forma rutinaria para la restauración de máquinas virtuales, inicio de los sistemas operativos clientes, chequeo de heartbeats de VMware Tools para verificar que las máquinas virtuales se hayan restaurado correctamente y eliminación de los datos restaurados durante las pruebas vSphere Data Protection también incluye soporte para al almacenamiento de datos en EMC Data Domain, mejorando la confiabilidad y la capacidad de almacenamiento. 

Se utiliza también EMC DD Boost para minimizar el tráfico de red y optimizar el ancho de banda de la misma, mejorando así la performance y reduciendo al mínimo el impacto. También se incluyen proxies externos y pueden ser desplegados en lugares remotos desde vSphere Data Protection. Estos proxies también permiten hasta 24 trabajos concurrentes para Red Hat Enterprise Linux Logical Volume Manager (LVM) y el Sistema de archivos Ext4. 

vSphere Data Protection 6.0 está incluido con vSphere Essentials Plus Kit 6.0 y versiones superiores, con todas las ediciones de VMware vSphere with Operations Management 6.0 y todas las de vCloud Suite 6.0.

Mejoras de VMware vSphere Replication 

VMware vSphere Replication es el motor de replicación propietario de VMware que provee protección de datos ante desastres para la plataforma vSphere, replicando las máquinas virtuales en el mismo sitio físico o entre sitios diferentes. Está completamente integrado con vSphere y se administra a través de vSphere Web Client. Se incluye con vSphere Essentials Plus y versiones superiores.

Puede manejar hasta 24 puntos de recuperación en el tiempo para una máquina virtual y se utiliza como una solución independiente o como eje central de funcionamiento de VMware vCenter Site Recovery Manager y VMware vCloud Air Disaster Recovery. El recovery point objective (RPO) se puede setear en un rango de 15 minutos a 24 horas. Luego de la sincronización inicial entre el origen y el destino, solo se replican los cambios, haciendo más eficiente el uso de la red. Además de estas optimizaciones, se mejora la eficiencia con la opción de comprimir los datos que se envían a través de la red, permitiendo aislar también el tráfico asociado con vSphere Replication. Esto permite a los administradores de vSphere controlar el ancho de banda configurando más de una interface de red en el appliance de vSphere Replication y utilizando vSphere Network I/O Control para separar dicho tráfico. El resultado es un aumento de performance y seguridad.

vSphere Replication es completamente con Storage vMotion tanto en el origen como en el destino. Antes de la versión 6.0, mover una réplica al destino requería una sincronización completa, pero en esta nueva versión al tener soporte para Storage vMotion ya no es un requerimiento. Esto hace mucho más fácil balancear la utilización del almacenamiento con Storage vMotion Storage DRS, evitando a su vez violar las restricciones de RPO.

Mejoras en Network I/O Control

La versión 3 de vSphere Network I/O Control permite a los administradores o proveedores de servicios reservar ancho de banda para un vNIC en una máquina virtual o en un distributed port group (dvPortGroup) completo. Esto permite asegurar que otras VM’s o tenants en un ambiente multitenancy no impacten sobre el SLA de otras VM’s o tenants que comparten el mismo ancho de banda.

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#3 vSphere 6.0: Cambios de arquitectura en vCenter Server

Siguiendo con la serie de artículos donde vamos a ir mostrando las mejoras y cambios más importantes de vSphere 6.0, hoy le toca el turno al corazón neurálgico de la plataforma: vCenter Server. Vamos entonces a ver que hay detrás de esta neva versión.

vCenter Server simplifica su despliegue y ofrece dos nuevos métodos para hacerlo. El primero es el método denominado embebido, que instala la nueva Platform Services Controller (PSC) y el sistema vCenter Server en la misma máquina. El segundo método es el externo, el cual instala PSC y vCenter Server en máquinas separadas. Todos los servicios de vCenter Server (VMware vCenter Inventory Service, VMware vSphere Web Client, auto deploy, etc.) se instalan con vCenter Server, ya que dejan de existir los instaladores separados de dichos componentes. VMware vSphere Update Manager si se mantiene como una instalación separada sobre Microsoft Windows. Ambos modelos de despliegue utilizan la base de datos PostgreSQL. En caso de querer utilizar una base de datos externa con la versión de Windows de vCenter podemos optar por Microsoft SQL Server u Oracle, mientras que VMware vCenter Server Appliance soporta Oracle.

PSC: Platform Services Controller 

PSC incluye los servicios comunes utilizados por VMware vCloud Suite: VMware vCenter Single Sign-On, manejo de licencias y administración de certificados. PSC replica la información de estos tres servicios, así como también roles y permisos y los etiqueta para trabajar con otros PSCs.

Linked Mode mejorado

Como los PSCs replican toda la información que tradicionalmente se requiere para linked mode, linked mode ahora viene habilitado para cualquier instalación de vCenter Server, es decir una instalación de Windows, vCenter Server Appliance o un mix de ambas unidas al mismo dominio vCenter Single Sign-On. 

Administración de certificados

En vSphere 6.0 los usuarios que se crean cuando se instala vCenter Server y sus servicios asociados se registran con vCenter Single Sign-On y se utilizan como certificate endpoints. Esto permite que un usuario asociado a un servicio utilice el mismo certificado, reduciendo así el número de certificados requeridos en el entorno. PSC contiene la VMware Certificate Authority (VMCA), la cual es una autoridad de certificados raíz (CA) que firma todos los certificados para los componentes y usuarios de vSphere 6.0. De esta forma se asegura el entorno con certificados generados en vez de utilizarse certificados autofirmados como en versiones anteriores. La VMCA también puede ser configurada como CA subordinada, lo que le permite emitir certificados basados en una CA de nivel empresarial.

vCenter Server Appliance  (vCSA)

La nueva versión de vCenter Server Appliance tiene los mismos números de escalabilidad de la versión de Windows: 1000 hosts y 10000 máquinas virtuales. Esto permite a las organizaciones escalar al máximo nivel y sin requerir licencias adicionales de Windows para lograrlo.

vSphere Web Client

vSphere Web Client incluye una mejora significativa de rendimiento y facilidad de uso. Las mejoras de performance incluyen tiempos de login hasta 13 veces más rápido, los menús contextuales con el botón derecho del mouse responden 4 veces más rápido también y otras acciones mejoran en más de un 50%. Esto coloca a vSphere Web Client al nivel de respuesta de la versión standalone VMware vSphere Client. Se incluyen mejoras con nuevos menús desplegables, los menús contextuales son del modo flat y permiten realizar más operaciones de forma consistente sin tener que recorrer todo el entorno para encontrar las opciones buscadas. El panel de tareas de reubicó en la parte inferior de la pantalla hacienda más fácil ver las áreas realizadas o en ejecución y la interfaz es dockable, permitiendo a los administradores personalizarla.

VMware vSphere vMotion 

Las capacidades de VMware vSphere vMotion se mejoraron sustancialmente en este release, ya que se permite la migración en caliente de máquinas virtuales a través de virtual switches, vCenter Servers y grandes distancias con hasta 100 ms de RTT. Esto permite un nuevo nivel de flexibilidad que otorga a los administradores de vSphere crear arquitecturas que antes estaban limitadas o restringidas. También es posible la migración de VM’s desde vCenter Server en su versión de Windows hacia vCenter Server Appliance o vice versa, dependiendo de los requerimientos específicos.

Cuando una máquina virtual se migra entre instancias de vCenter Server, los datos y configuraciones de dicha VM se mantienen, incluyendo el virtual machine UUID, eventos, alarmas, historial de tareas y configuración de los recursos como shares, reservas y límites. También se mantienen las configuraciones de VMware vSphere High Availability (vSphere HA) y vSphere DRS, incluyendo las reglas de afinidad y anti-afinidad, nivel de automatización, prioridad de encendido y respuesta de aislamiento de hosts, así como también la dirección MAC. Como se puede ver todos los atributos y configuraciones viajan con las máquinas virtuales, dando un nivel de flexibilidad nunca antes visto. 

Con las características agregadas a vMotion, los administradores de vSphere ahora pueden cambiar de forma simultánea los recursos de cómputo, almacenamiento, red e instancia de vCenter Server sin tener que pre4ocuparse porque las aplicaciones dejen de funcionar.

Mejoras de Fault Tolerance

VMware vSphere Fault Tolerance (FT) provee disponibilidad continua e ininterrumpida a una máquina virtual en el caso de una falla del host físico creando una copia idéntica de dicha VM en otro host. En el caso de una falla inesperada de hardware, FT automáticamente dispara el mecanismo de failover y la copia toma el control asegurando un tiempo de recuperación de caída cero. Las versiones anteriores de FT soportaban solamente VM’s de 1 vCPU, pero ahora eso cambió en vSphere 6.0 ya que se soportan hasta 4 vCPU y 64 GB de memoria. Las APIs de VMware vSphere Storage Data Protection también se pueden utilizar en VM’s protegidas por FT, aunque con la instalación de un agente en dichas VM. vSphere FT 6.0 también le permite a los administradores utilizar herramientas basadas en instantáneas para hacer backups de máquinas virtuales y hacer copias de seguridad de dichas máquinas protegidas por FT, facilitando las tareas de backup y protección.

También hay mejoras en como FT maneja el almacenamiento. Ahora se crea una copia completa de la máquina virtual, lo que implica mantener seguro también el almacenamiento además del estado y la memoria de la VM. 

Por último, en las versiones anteriores de FT las VM tenían que utilizar el tipo de disco eager-zeroed Thick, lo que limitaba y mucho la compatibilidad de las VM’s a proteger. Ahora, la versión 6.0 de FT soporta eager-zeroed thick, Thick y Thin. Y para terminar, también una máquina virtual protegida por FT puede ser movida con vMotion.

Biblioteca de Contenidos multisitio

La Content Library o Biblioteca de Contenidos simplifica el manejo de templates de máquinas virtuales y la distribución para aquellas empresas que tengan esquemas de múltiples vCenter Servers en lugares geográficos distribuidos. Al manejar templates, imágenes ISO y scripts y manejarlos como contenido de un catálogo, los diferentes sitios pueden suscribirse a dicho catálogo y consumir los contenidos. Si esos contenidos se actualizan, los suscriptores son notificados automáticamente y ya tienen acceso al contenido actualizado. Esto permite mantener siempre actualizado el contenido de los templates en todos los sitios haciendo mucho más flexible su administración.

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