17/12/2023
С выходом в 2022 году vSphere vSAN версии 8 компания VMware решила кардинально поменять архитектуру своего HCI решения. Появилась, так называемся vSAN ESA – Express Storage Architecture. Данный тип гиперконвергентного хранилища очень сильно меняет идеологию работы по сравнению со стандартным HCI VMware vSAN, которое теперь стало называться vSAN OSA – Original Storage Architecture. Мое первое впечатление от данного нового решения VMware было таким, что оно предназанчено строго для топовых конфигураций и будет суммарно стоить гораздно больше классического HCI. Однако, рекомендации от разработчиков говорят, что vSAN ESA нужно применять везде где это возможно, и только в исключительных ситуациях смотреть в сторону vSAN OSA. Хотелось бы обобщить мое личное независимое видение по обоим представленным архитектурам, а также сделать выводы действительно ли нужно смотреть при проектировании новых кластеров гиперконвергенции только в сторону ESA.
Основные моменты
Лицензирование
Для обоих архитектур в общем случае работают одни и те же принципы лицензирования VMware vSAN. Нет необходимости приобретать специализированные лицензии, если Вы решили использовать Express Storage Architecture. Однако, функционал vSAN ESA включен только в лицензии Advanced, Enterprise, а также Enterprise Plus. То есть с базовой лицензией vSAN Standard создать ESA HCI кластер не получится. Во всем остальном лицензирование vSAN OSA и vSAN ESA остается идендичным и базируется на Мануале по лицензированию vSAN. Например, если при создании гиперконвергентного кластера потребуется функционал шифрования данных Data at Rest Encryption, то для обоих архитектур нужна будет лицензия vSAN Enterprise. Таким образом, стоимость лицензий VMware как на базе vSAN ESA, так и на базе vSAN OSA будет идентичной при одинаковом функционале. Исключение составляет базовая лицензия vSAN Standard, которая поддерживает только OSA архитектуру без каких-либо расширенных возможностей.
Распределение данных по физическим дискам
В новой архитектуре распределенного хранилища от VMware есть несколько ключевых особенностей, которые значительно меняют принципы работы кластера vSAN.
Во-первых, нивелируется использование отдельных дисков для кеширования данных. Теперь все диски в кластере vSAN ESA используются для хранения данных. Само понятие дисковых групп в новой архитектуре утратило свое значение. В терминологии vSAN ESA диски объединяются в storage pool, при этом имеется Storage Leg и Performance Leg, которые позволяют обеспечить как непосредственное хранение данных, так и необходимое кеширование. При этом со стороны VMware декларируется использование обновленной файловой системы Log-Structured Filesystem (LFS), которая заметно повышает в целом производительность HCI.
Во-вторых, новая архитектура vSAN также, как и vSAN OSA поддерживает механизмы защиты данных такие, как RAID-1, RAID-5, RAID-6. Однако изменения в файловой системе, а также в принципах обработки хранимых данных привели к ряду модификаций в используемых механизмах Erasure Coding. Так по заверениям VMware использование RAID-5/RAID-6 в vSAN ESA не приводит к какому-либо ухудшению производительности по сравнению с RAID-1. При этом использование технологий RAID-5/RAID-6 в оригинальной архитектуре vSAN вело к определенному падению производительности дисковой системы. То есть, новая архитектура vSAN позволяет получить большую производительность при исползовании механизмов Erasure Coding для хранения данных.
Также стоит упомянуть о появлении адаптивного RAID-5 в новой архитектуре vSAN ESA. Теперь при использовании RAID-5 система автоматически выбирает схему распределения чанков 2+1 или 4+1 в зависимости от имеющегося количества нод в кластере. Так, минимальное количество нод для распределения по схеме 4+1 – это 5 штук, однако, стабильная постоянная работа по такой схеме доступна только при количестве нод в кластере 6 и более. Если это количество по каким-то причинам уменьшается, то кластер автоматически по прошествии 24 часов перестраивается на работу по схеме 2+1. То есть, при большом количестве нод в кластере vSAN ESA и задействовании RAID-5 обеспечивается коэффициент 1.25x использования дискового пространства, если же количество нод в кластере от 3 до 5 – данный показатель возрастает до 1.5x. В оригинальной архитектуре vSAN OSA RAID-5 может использовать только схему записи данных 3+1 с коэффиценитом 1.33x.
Аппаратное обеспечение
Важная особенность новой архитектуры vSAN ESA в том, что она требует для своей работы диски NVMe, а также в общем случае необходима сеть 25G Ethernet. Все диски в Storage Pool, которые будут использоваться в кластере vSAN ESA, должы быть совместимыми NVMe SSD накопителями. Не допускается использование SSD дисков через SAS или SATA интерфейсы. Также не получится задействовать HDD диски в новой архитектуре. С другой стороны оригинальная архитектура vSAN не накладывает таких строгих ограничений и позволяет использовать как конфигруации со шпиндельными дисками, так и полностью флешовые накопители. При этом SSD диски могут быть как NVMe, так и нет. Так же, у vSAN OSA меньшие требования к сетевой части кластера. При использовании гибридных дисковых групп минимальное требование – это гигабитная сеть, а для полностью SSD дисковых групп – 10G Ethernet.
Однако, по моим впечатлениям эволюция серверного и сетевого оборудования идет таким образом, что уже сейчас стоимость NVMe дисков не намного превышает обычные SSD накопители, а коммутаторы с 25G портами можно найти за приемлимые деньги. Судя по всему в ближайшие 2-3 года использование технологии NVMe станет преобладающей в серверной инфраструктуре, а 25G/100G сети будут еще более распространенными в корпоративном сегменте. Таким образом, с аппаратной точки зрения уже в самом ближайшем будущем рациональнее будет использовать новую архитектуру vSAN ESA, чем оригинальную vSAN OSA.
Заключение
Подводя общий итог сравнению двух архитектур HCI VMware я для себя делаю следующие выводы. Уже сейчас vSAN ESA в случаях, когда требуется высокая производительность на кластерах средней и большой емкости, особенно с повышенным требованиям к функционалу, является предпочтительным вариантом. При этом стоимость решения на базе vSAN ESA для такого уровня задач не будет сколько-то заметно выше, чем аналогичный кластер на базе vSAN OSA. При дальнейшем развитии технологий, судя по всему, именно новая архитектура будет основным преобладающим решением при развертывании новых виртуальных дата центров VMware. vSAN OSA остается актуальным для кластеров начального уровня, которые не используют функционал дедупликации, RAID-5/RAID-6, шифрацию, а также кластеров с дисками HDD или обычными SSD накопителями. С каждым годом такие решения на базе оригинальной архитектуры vSAN в глобальном масштабе будут становиться все более нишевыми решениями.
