VMware Virtual SAN (vSAN) - Speicher virtualisieren

Eine wesentliche Neuerung von vSphere 5.5 ist ein Feature namens Virtual SAN (vSAN). Es vereint Direct Attached Storage aller Hosts in einem Cluster zu einem Pool, der sich dann als Shared Storage nutzen lässt. Diese Speichervirtualisierung ist Teil der VMware-Strategie für das Software Defined Data Center.

VMware vSAN ist nicht der erste Anlauf des Herstellers zur Virtualisierung von Speicher-Ressourcen. Bereits mit vSphere 5 brachte die Firma das Virtual Storage Appliance (VSA) auf den Markt. Auch diese diente dem Zweck, lokale Disks zu einem Verbund zusammenschließen, der sich gegenüber den Hosts als Shared Storage präsentiert. Allerdings richtete sich das VSA explizit an kleinere Firmen, weil es nur den Speicher von maximal 3 Servern zusammenfassen kann. Wie der Name nahelegt, handelt es sich beim VSA um eine Virtual Appliance, die als virtuelle Maschine auf allen beteiligten ESXi-Hosts laufen muss.

Virtual SAN soll künftig die VSA ersetzen und aufgrund seiner höheren Leistungsfähigkeit auch neue Einsatzgebiete erschließen. Es unterstützt in seiner ersten Ausführung die Einrichtung von Storage-Clustern mit mindestens 3 und bis zu 8 Knoten. Das Management erfolgt ausschließlich über den vSphere Web Client, wobei auch die vCenter Server Appliance für diese Aufgabe geeignet ist. Bei der Installation eines vSAN-Clusters kann vSphere auf Wunsch alle leeren Disks automatisch ermitteln und in den Pool aufnehmen.

Implementierung im ESXi-Kernel

Im Gegensatz zur Virtual Storage Appliance läuft vSAN nicht in virtuellen Maschinen, sondern wurde in Form von Kernel-Modulen direkt im Hypervisor implementiert. Deshalb setzt es auch die Version 5.5 von ESXi voraus. Ein weiterer Unterschied besteht in der Anforderung, dass jeder Host neben Disk-Laufwerken auch über mindestens eine SSD (Solid State Disk) verfügen muss.

Diese schnellen Medien erhöhen nicht die Speicherkapazität des Gesamtsystems, sondern dienen der Performance-Verbesserung. Sie fungieren als Cache für Lese-Zugriffe und als Puffer für Schreiboperationen, so dass jeder Speichervorgang erst auf einer SSD erfolgt, bevor die Daten schließlich auf Plattenlaufwerken landen.

Ein verteiltes Storage-System wie vSAN stellt erwartungsgemäß auch hohe Anforderungen an das Netzwerk, so dass VMware die Verwendung von 10 GBit NICs empfiehlt, die auf Host-Ebene zudem über Teaming gebündelt werden können.

Die Kommunikation innerhalb des Clusters umfasst nicht nur den permanenten Abgleich von Metadaten zwischen den Knoten, sondern je nach geforderter Redundanz bewegt ein vSAN auch große Mengen an Nutzdaten zwischen den Hosts. Hinzu kommt, dass auch Server in ein vSAN-Cluster aufgenommen werden dürfen, die über keinen Massenspeicher verfügen. Sie bedienen sich dann aus dem Storage-Pool der anderen Hosts.