Căn bản về Storage

1. Overview- Datastore: 

• là một khái niệm trừu tượng. Nó gộp tất cả các thiết bị lưu trữ bên dưới hạ tầng của bạn thành một datastore đại diện duy nhất.
• Đối với máy ảo, chúng không cần biết hệ thống lưu trữ của bạn là loại gì mà chỉ cần kết nối tới datastore.
• Datastore giống như một lớp trung gian giữa máy ảo và các thiết bị lưu trữ, giúp làm giảm độ phức tạp về vấn đề giao tiếp.

- Cluster 

• Là một nhóm các máy chủ riêng biệt được kết nối với nhau nhằm cung cấp khả năng quản lý và chia sẻ các tài nguyên như một hệ thống duy nhất nhằm mục đích tăng khả năng hoạt động của toàn hệ thống.
• Các máy chủ trong cluster được gọi là các node.

​- Datastore cluster:

• Nhiều datastore gộp lại thành một datastore cluster.
• Ưu điểm của datastore cluster là giúp cân bằng tải (load-balance) giữa các datastore thông qua các tính năng như Storage I/O, Storage vMotion….

• Điểm quan trọng là các client không cần phải quan tâm tới các hệ thống phần cứng vật lý của cluster. Điều này có nghĩa là các client được cô lập và được bảo vệ khỏi các thay đổi về phần cứng vật lý của cluster.

- Giải pháp Cluster đã mang lại nhiều lợi điểm cho các hệ thống thông tin như:

• Khả năng thực thi: Với cluster, ta có thể thực hiện phân tải các công việc, các dịch vụ tới các node khác nhau trên hệ thống, giúp cho tăng khả năng phục vụ đối với người sử dụng.
• Khả năng sẵn sàng cao: Nếu một node trong cluster bị sự cố, toàn bộ công việc mà nó đang đảm nhiệm lập tức được chuyển tới một hoặc nhiều node khác trong cluster. Điều này không thể có đối với các hệ thống riêng lẻ như trước đây. Các giải pháp Cluster cho phép hệ thống đạt mức sẵn sàng cao tới 99,99% với chi phí thấp hơn nhiều so với các giải pháp được xây dựng đặc biệt và có độ dự phòng lớn.
• Khả năng mở rộng: Khi khối lượng công việc đối với hệ thống tăng lên đòi hỏi yêu cầu tăng trưởng, với cluster chỉ cần cấu hình và thêm vào các node mới là có thể đáp ứng được yêu cầu và đạt hiệu quả cao hơn nhiều so với các hệ thống không dùng cluster (chỉ có thể tăng CPU, bộ nhớ của hệ thống SMP trong khi các khả năng công nghệ này có một giới hạn nhất định, ví dụ bộ nhớ chỉ có thể tăng đối đa bằng khả năng hổ trợ của phần cứng máy chủ và hệ điều hành).
• Giảm chi phí: Hệ thống cluster hiện nay đang là một trong các giải pháp có chi phí thấp mà lại có khả năng đạt được khả năng sẵn sàng và khả năng thực thi cao.
• Khả năng quản trị: Hoàn toàn có thể sử dụng các công cụ quản trị đồ hoạ trong việc quản trị hệ thống, di chuyển các tài nguyên giữa các node.

2. Datastore- Datastore là nơi lưu trữ vật lý được dùng để lưu trữ các file của máy ảo cũng như các loại dữ liệu khác. Tùy vào dạng storage mà ta sử dụng, datastore có thể chia thành hai định dạng sau:

• VMFS
• NFS

2.1. VMFS volume:

• VMware vStorage VMFS: là một hệ thống file cluster, nó cho phép nhiều máy chủ vật lý có thể truy cập vào cùng một thiết bị lưu trữ tại cùng một thời điểm.
• Trong một VMFS volume thì có thể có nhiều LUNs đĩa như DAS SCSI, FC SAN, iSCS. VMFS volume có thể mở rộng dung lượng mà không làm gián đoạn hệ thống, ví dụ như bạn thêm LUNs mới vào hoặc mở rộng (span) thêm dung lượng cho LUNs. Với VMFS ta có thể mở rộng phân vùng một cách dễ dàng và kích thước của một block là 8MB cùng với các subblock cho phép lưu trữ file từ lớn đến nhỏ một cách hiệu quả.
• VMFS cũng giúp thực hiện các công việc liên quan đến ảo hóa như: di chuyển máy ảo (vMotion, SvMotion), tự khởi động lại máy ảo khi máy chủ bị lỗi (HA, FT)...
• Khi có một trong LUNs nào chết, thì các máy ảo của LUNs đó bị ảnh hưởng, các LUNs khác trong VMFS volume vẫn hoạt động bình thường.

2.2. NFS:

• NFS datastore được sử dụng để kết nối các máy chủ với các thiết bị NAS thông qua giao thức chia sẽ file NFS
• Các ESXi host kết nối tới NFS Server bằng giao thức NFS.
• NFS Server cũng có đầy đủ tính chất như VMFS và cũng có tính năng vMotion giữa 2 ESXi host dùng chung NFS Storage Server

• Virtual machine: Các máy ảo kết nối tới các virtual disk trong LUNs của VMFS thông qua virtual SCSI Controller. Các SCSI controller chứa (BusLogic Parallel, LSI Logic Parallel, LSI Logic SAS và VMware Paravirtual). Các Virtual SCSI controller được tạo ra từ datastore.
• Một vài công nghệ được hỗ trợ bởi Vmware ESXi trong môi trường Vmware Vsphere
  
  • DAS - Direct-attached storage:
  • Fibre Channel:
  • FCoE – Fibre Channel
  • iCSI
  • NAS – Network Attached Storage

• iCSI, NAS và FCoE có thể chạy trên 1Gbps hoặc 10 Gbps.

3. Storage Technology
3.1. Direct Attached

• DAS - Direct-attached storage: Các thiết bị lưu trữ internal hoặc external (các HDD, thiết bị lưu trữ) được gắn trực tiếp vào máy chủ qua các cổng SATA, SAS, SCSI... cung cấp hiệu suất truy cập cao.

• Ví du: Mỗi server, PC đều có các HDD bên trong. Khi các bạn truy xuất dữ liệu trực tiếp lên HDD của chính Server hay PC đó thì nó gọi là DAS
• ​DAS thường được thiết kế cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ

• Ưu điểm: chi phí thấp, dễ lắp đặt, tốc độ truy xuất tương đối tốt.
• Nhược điểm: khó mở rộng, và không có tính linh hoạt.

2.2. Fibre Channel

• Fibre Channel là 1 giao thức tầng transport tốc độ cao được sử dụng trong SAN.
• Việc truyền dữ liệu từ Server đến hệ thống lưu trữ SAN được sử dụng dựa trên các cổng quang để truyền dữ liệu : 1 GBb/s Fiber Channel , 2 GBb/s Fiber Channel , 4 GBb/s Fiber Channer , 8 GBb/s Fiber Channer , 1 GBb/s iSCSI ,.....
• Chi phí triển khai hệ thống SAN cực kỳ đắt, nó đòi hỏi phải dùng các thiết bị Fiber Chennel Networking, Fiber Channel Swich...
• Các ổ đĩa chạy trong hệ thống lưu trữ SAN thường được dùng: FIBRE CHANNEL , SAS , SATA,....
• Tính năng :
  
  • ​Lưu trữ được truy cập theo Block qua SCSI
  • Khả năng I/O với tốc độ cao
  • Tách biệt thiết bị lưu trữ và Server

2.3. FCoE

• Với việc sử dụng rộng rãi công nghệ Ethernet 10Gbps chi phí thấp kết hợp với trung tâm lưu trữ dữ liệu và công nghệ kênh quang trên nền Ethernet (FCoE) đã tạo ra sự hội tụ giữa mạng nội bộ và mạng lưu trữ (LAN/SAN). Nó đem lại nhiều lợi ích.
• FCoE là 1 công nghệ mạng máy tính, nó thực hiện đóng gói đóng gói Fibre Channel over Ether (FCoE) frames. Điều này cho phép Fibre channel sử dụng mạng Ethernet có tốc độ 10 Gigabit (hoặc cao hơn) trong khi vẫn giữ được giao thức Fibre channel
  
  • Data centers sử dụng Ethernet trên TCP/IP
  • Fibre channel cho Storage Area Networks (SAN)
• Những frames FCoE được truyền đi trên mạng cùng với lưu lượng networking.
• Đã có khá nhiều hãng hỗ trợ thiết bị chuyển mach chuẩn FCoE như Brocade, Cisco, HP và Mellanox…

• Với 1 đường Ethernet bạn có thể truyền cả traffic Fibre channel và Ethernet.

• Hợp nhất kết nối LAN và SAN: Việc sử dụng công nghệ FCoE và các cạc mạng ảo hóa hợp nhất giúp cắt giảm đáng kể các chi phí về :
  
  • ​Chi phí cho thiết bị chuyển mạch, cạc NIC, HBA, cáp mạng khi không còn phải sử dụng hạ tầng LAN và SAN tách biệt
  • Điện năng tiêu thụ, nguồn, làm mát, khi số lượng thiết bị được giảm bớt
  • Chi phí về không gian

2.4. iSCSI

• iSCSI – (Internet Small Computer System Interface) là một chuẩn công nghiệp cho phép truyền tải các lệnh SCSI qua mạng IP hiện có bằng cách sử dụng giao thức TCP/IP.
• Các lệnh SCSI được đóng gói cùng với dữ liệu có thể truyền qua mạng cục bộ ( mạng LAN ) hoặc qua cả mạng diện rộng ( WAN ) mà không cần một Fiber Chennel mạng riêng biệt
• iSCSI SAN cũng như Fiber Channer SAN là hệ thống lưu trử hiện sẵn trong Server như là những ổ cứng cục bộ
• Không như Fiber Channel (FC) SAN là phải xây dựng hạ tầng mạng mới, iSCSI SAN tận dụng hạ tầng LAN sẵn có (các thiết bị mạng, Swich... trên nền IP).

2.5. NAS – Network Attached Storage:

• NAS – Network Attached Storage là một hệ thống lưu trữ qua mạng. NAS là thiết bị có thể gắn ổ cứng và có thể truy xuất qua mạng IP
• NAS là công nghệ lưu trữ cho phép các thiết bị lưu trữ được gắn trực tiếp vào mạng IP và sử dụng các giao thức chia sẻ file (NFS, CIFS) để cho phép các thiết bị trên mạng IP truy cập vào.
• Giao thức NFS không hỗ trợ SCSI

- Ưu điểm:

• khả năng mở rộng tương đối dễ dàng

- Nhược điểm:

• Việc truy xuất dữ liệu phụ thuộc vào đường truyền mạng nội bộ. Nếu dữ liệu lớn sẽ làm nghẽn đường truyền.
• Hỗ trợ lưu trữ theo dạng file chứ không phải dạng block nên không đáp ứng được các dịch vụ cần cấu trúc lưu trữ theo dạng Block