VMware VVOLs im praktischen Einsatz - Vorteile und Restriktionen

Starnberg, 26. Febr. 2016 - VM-Storage spezifisch an die SLA- und QoS-Anforderungen von virtualisierten Systemen und Anwendungen anpassen...

Um was es hier geht: Mit vSphere 6.0 hat VMware eine deutlich erweiterte Storage-Unterstützung mit Hilfe von sog. Virtual Volumes (VVOLs) angekündigt. VVOLs gehen über die bisherige Storageunterstützung funktional hinaus* und setzen VASA 2.0 voraus. vSAN verwendet intern übrigens ein auf den ersten Blick ähnliches Konzept wie VVOL (virtual container model), benutzt intern aber eigene vSAN APIs, um virtuelle Disks zu verwalten. VVOL bietet ein granulares, policy-basiertes Management für den Storage einzelner virtueller Maschinen (def. vmware: manage storage SLAs on a per object-level - basis via SPBM = storage policy based management); dies wird auf der Host- und nicht auf der Datenspeicher-Ebene initiiert, muss also Array-seitig erst unterstützt werden (noch nicht überall der Fall).

Gegenüber vSphere 5.5 stellt dies eine entscheidende Verbesserung dar, denn der externe Speicher kann nun VM- und SLA-bezogen besser verwaltet werden. Allgemein gesprochen abstrahieren VVOLs den angeschlossenen SAN- oder NAS-Storage innerhalb des virtuellen datastores in vSphere; es findet analog zu Software Defined Storage damit eine Trennung in Control- und Dataplane statt; nur ist diese Architektur integriert in VMware vSphere.

Unabhängig davon, ob block- (iSCSI, FC) oder filebasierte Protokolle zur Verfügung stehen, werden in VMware vSphere alle virtuelle Maschinen innerhalb eines logischen Objektes (vmware object datastore) gespeichert. NFS-Storage verwendet das Filesystem der NAS-Plattform selbst, während Block-level Storagekonfigurationen das VMware VMFS (Virtual Machine File System) verwenden. VMFS unterstützt eine bestimmte Anzahl von VMDKs und kann über VAAI und weiteren Optimierungsfunktionen an die jeweiligen Applikations- und Storageanforderungen angepasst werden.

  • Ein Problem ohne den Einsatz von VVOL besteht darin, dass beim externen, an VMs / Hostumgebungen angeschlossenen shared storage der datastore immer als ganzes Volumen bzw. auf LUN-Ebene repräsentiert wird.

VMware Storage DRS ermöglicht Speicher I/O Load-balancing, um die Performance- und Kapazitätsauslastung eines dafür zugewiesenen Datastore-Pools zu überwachen und zu optimieren. Um jedoch QoS pro VM darzustellen, muss pro virtueller Maschine jedoch eine eigene LUN bereitgestellt werden.

Diese auf LUN-Level beschränkte Granularität ist dafür verantwortlich, dass jede VM einen identischen level-of-service (QoS) zugewiesen bekommt; alle teilen ja dieses eine Storage-Volumen. Nun ist besonders bei hochgradig virtualisierten Umgebungen mit einer Vielzahl von VMs ein QoS auf LUN-Ebene ein Nachteil, da bei QoS-Änderungen jeweils die betroffene VM dann zu einem anderen datastore mit neuen QoS-Parametern migriert werden muss.

* Mit VVOLs ist das wie beschrieben anders: jedes VVOL adressiert einen spezifischen Parameter einer VM wie z.B. VMDK, swap-/config.  fileconfig file etc.). Mehrere VVOLs zusammen repräsentieren ein sog. virtual machine object, was aber auch bedeutet, dass für jede VM mehr als ein VVOL erforderlich ist.

Achtung: Die Anzahl der unterstützten VMs pro Array ist damit u.U. kleiner als die Anzahl der erzeugten VVOLs. Neue All-Flash-Systeme mit einer sehr hohen I/O-Dichte erlauben es bereits, sehr viele VMs pro Array zu unterstützen, was der genannten VVOL-Beschränkung entgegensteht. Dies und auch der Array-Support von VASA 2.0 (z.B. ist für das Array zusätzliche SW notwendig?) ist deshalb vorher zu prüfen.


Fazit: VVOLs sind auf Grund des granularen Ansatzes in der Lage, den Storage genauer an die SLA- und QoS-Anforderungen von virtualisierten Systemen und Anwendungen anzupassen. Das bislang existierende Limitierung von LUNs (256) per ESXi Host wird damit adressiert und die Skalierbarkeit in Bezug auf Leistung und Storage Kapazitäten gesteigert. Allerdings trifft dies nur für größer und komplexe Konfigurationen zu, wo sich die o.g. Nachteile ja derzeit bemerkbar machen. VVOLs setzen anderseits ein vertieftes Storage Know-How und die entsprechende technische Unterstützung der externen Storage-Systemanbieter voraus; dies kann auch mit zusätzlichen Kosten verbunden sein. Bislang jedenfalls ist in der Praxis der Einsatz von VVOLs noch relativ begrenzt, obwohl die Vorteile der neuen Technologie natürlich nicht vorn der Hand zu weisen sind.

 

Abb. 1: Bildquelle VMware VVOL, Architekturübersicht