Netwerken en virtuele schijfopslag - dummies

Computers zijn niet de enige dingen die in een virtuele omgeving worden gevirtualiseerd. Naast het maken van virtuele computers, maakt virtualisatie ook virtuele schijfopslag. Met schijfvirtualisatie kunt u verschillende fysieke schijfopslagapparaten combineren om pools met schijfopslag te maken die u vervolgens naar behoefte kunt verdelen over uw virtuele machines.

Virtualisatie van schijfopslag is niets nieuws. In feite zijn er eigenlijk meerdere lagen van virtualisatie betrokken bij een daadwerkelijke opslagomgeving. Op het laagste niveau zijn de daadwerkelijke fysieke schijfstations. Fysieke schijfstations worden meestal samengebundeld in arrays van afzonderlijke schijven. Deze bundeling is een soort virtualisatie omdat het de afbeelding maakt van een enkele grote schijf die er niet echt is. Vier schijfstations van 2TB kunnen bijvoorbeeld in een array worden gecombineerd om een ​​enkele 8TB-schijf te maken.

Merk op dat disk-arrays meestal worden gebruikt om gegevensbescherming te bieden via redundantie. Dit wordt meestal RAID genoemd, wat staat voor Redundant Array of Inexpensive Disks.

Eén veelvoorkomende vorm van RAID, RAID-10 genaamd, laat u gespiegelde paren schijfstations maken, zodat de gegevens altijd naar beide schijven in een spiegelpaar worden geschreven. Dus als een van de schijven in een spiegelpaar faalt, kan het andere station de belasting dragen. Met RAID-10 is de bruikbare capaciteit van de volledige array gelijk aan de helft van de totale capaciteit van de schijven in de array. Een RAID-10-array die uit vier 2TB-schijven bestaat, bevat bijvoorbeeld twee paar gespiegelde 2 TB-schijfstations voor een totale bruikbare capaciteit van 4 TB.

Een andere veel voorkomende vorm van RAID is RAID-5, waarbij schijfstations worden gecombineerd en een van de schijven in de groep wordt gebruikt voor redundantie. Als een van de schijven in de array defect raakt, kunnen de resterende schijfeenheden worden gebruikt om de gegevens opnieuw te maken die zich op de schijf bevinden die niet is gelukt. De totale capaciteit van een RAID-5-array is gelijk aan de som van de capaciteiten van de afzonderlijke schijven, minus een van de schijven. Een array van vier 2TB-schijven in een RAID-5-configuratie heeft bijvoorbeeld een totale bruikbare capaciteit van 6 TB.

In een typische virtuele omgeving kunnen de hostcomputers op verschillende manieren met schijfopslag worden verbonden:

• Lokale schijfopslag: Bij lokale schijfopslag worden schijfstations direct in de hostcomputer en zijn verbonden met de hostcomputer via de interne schijfstationcontrollers. Een hostcomputer kan bijvoorbeeld vier 1TB-schijfstations bevatten die in hetzelfde chassis zijn geplaatst als de computer zelf.Deze vier schijven kunnen worden gebruikt om een ​​RAID-10-array te vormen met een bruikbare capaciteit van 2TB.

  De belangrijkste nadelen van lokale schijfopslag zijn dat deze beperkt is tot de fysieke capaciteit van de hostcomputers en is alleen beschikbaar voor de hostcomputer waarop deze is geïnstalleerd.

• Storage Area Network (SAN): In een SAN, schijfstations bevinden zich in een afzonderlijk apparaat dat via een hogesnelheidregelaar op de host is aangesloten. Het verschil tussen een SAN en lokale opslag is dat de SAN een afzonderlijk apparaat is. De snelle verbinding met de host is vaak net zo snel als de interne verbinding van lokale schijfopslag, maar de SAN heeft een aparte opslagcontroller die verantwoordelijk is voor het beheer van de schijfstations.

  Een standaard-SAN kan een tiental of meer schijfstations bevatten en kan verbindingen met hoge snelheid met meer dan één host toestaan. Een SAN kan vaak worden uitgebreid door een of meer uitbreidingschassis toe te voegen, die elk twaalf of meer schijfstations kunnen bevatten. Een enkele SAN kan dus honderden terabytes aan schijfgegevens beheren.

• Netwerktoegankelijke opslag (NAS): Dit type opslag is vergelijkbaar met een SAN, maar in plaats van via een hogesnelheidcontroller verbinding te maken met de hosts, maakt een NAS verbinding met de hostcomputers via standaard Ethernet-verbindingen en TCP /IK P. NAS is de minst dure van alle vormen van schijfopslag, maar het is ook de langzaamste.

Ongeacht de manier waarop de opslag aan de host is gekoppeld, consolideert de hypervisor de opslagruimte en maakt het virtuele pools van schijfopslag die doorgaans gegevensopslag worden genoemd. Een hypervisor die toegang heeft tot drie 2TB RAID5-schijfarrays, kan deze consolideren om een ​​enkele 6TB-gegevensopslag te maken.

Vanuit deze gegevensopslag kunt u volumes, maken. Dit zijn in feite virtuele schijfstations die aan een bepaalde virtuele machine kunnen worden toegewezen. Wanneer een besturingssysteem vervolgens in een virtuele machine is geïnstalleerd, kan het besturingssysteem de volumes van de virtuele machine koppelen om schijven te maken waartoe het besturingssysteem toegang heeft.

Overweeg bijvoorbeeld een virtuele machine waarop Windows Server wordt uitgevoerd. Als u verbinding maakt met de virtuele machine, meldt u zich aan en Windows Explorer gebruikt om te kijken naar de schijfopslag die beschikbaar is voor de machine, ziet u mogelijk een C: schijf met een capaciteit van 100 GB. Dat C: -station is eigenlijk een volume van 100 GB dat is gemaakt door de hypervisor en is gekoppeld aan de virtuele machine. Het volume van 100 GB wordt op zijn beurt toegewezen aan een gegevensopslag, die 4TB groot kan zijn. Het gegevensarchief wordt gemaakt van schijfopslag in een SAN dat is aangesloten op de host en dat kan bestaan ​​uit een RAID-10-array die bestaat uit vier fysieke 2TB-schijfstations.

U kunt dus zien dat er ten minste vier lagen virtualisatie nodig zijn om de onbewerkte opslagruimte beschikbaar te maken op de fysieke schijfstations die beschikbaar zijn voor het gastbesturingssysteem:

• Fysieke schijfstations worden geaggregeerd met RAID-10 om te maken een uniform schijfimage met ingebouwde redundantie. RAID-10 is in feite de eerste laag van virtualisatie. Deze laag wordt volledig beheerd door de SAN.

• De beschikbare opslagruimte op het SAN wordt door de hypervisor geabstraheerd om datastores te maken. Dit is in feite een tweede niveau van virtualisatie.

• Delen van een gegevensarchief worden gebruikt om volumes te maken die vervolgens worden gepresenteerd aan virtuele machines. Volumes vertegenwoordigen een derde laag virtualisatie.

• Het gastbesturingssysteem ziet de volumes als fysieke apparaten, die kunnen worden gekoppeld en vervolgens kunnen worden geformatteerd om een ​​bruikbare schijfopslag te creëren die toegankelijk is voor de gebruiker. Dit is de vierde laag van virtualisatie.

Hoewel het lijkt te ingewikkeld, bieden deze virtualisatie-lagen u veel flexibiliteit als het gaat om opslagbeheer. Nieuwe schijfarrays kunnen aan een SAN worden toegevoegd, of er kan een nieuwe NAS aan het netwerk worden toegevoegd en vervolgens kunnen nieuwe datastores daaruit worden gemaakt zonder bestaande datastores te verstoren. Volumes kunnen van de ene datastore naar de andere worden verplaatst zonder de virtuele machines waaraan ze zijn gekoppeld te verstoren. In feite kunt u de grootte van een volume meteen vergroten en de virtuele machine ziet meteen de verhoogde opslagcapaciteit van zijn harde schijven, zonder zelfs maar een reboot nodig te hebben.