Hyperkonvergente Infrastruktur (HCI) mit VMware vSAN
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Software Defined Storage ist auch 2020 noch ein großes Thema für viele Unternehmen. Sebastian Köbke aus unserem Presales-Team stellt in diesem Artikel eine Möglichkeit hyperkonvergenter Infrastrukturen (kurz HCI für hyper-converged Infrastructure) vor: vSAN von VMware. Dabei geht es um die Produktlizenzierung genauso wie um Funktionsweise und Betriebsvoraussetzungen des Produkts.
VMware vSAN Lizenzierung
Hyperkonvergente Infrastruktur mit VMware vSAN gibt es in verschiedenen Lizenzierungen. Wichtig hierbei ist, dass bei VMware vSAN pro CPU-Sockel lizenziert wird, die sich in den Nodes des Clusters befinden. Sind beispielsweise insgesamt drei Nodes mit jeweils zwei CPU-Sockeln in einem Cluster, werden insgesamt sechs vSAN-Lizenzen benötigt.
*Update: ab April 2020 gibt eine Änderung bei der Lizenzierung mit einer vSphere Lizenz bis zu 32 Cores; effektiv bedeutet das, dass es pro Lizenz und CPU maximal 32 Cores sind. Hat die CPU mehr als 32 Cores muss eine weitere Lizenz gekauft werden.
VMware bietet vSAN in den Versionen „Standard“, „Advanced“, „Enterprise“ und „Enterprise Plus“ an. Bereits in der Standard-Version sind alle grundlegenden Features für den Betrieb eines vSAN Standard Clusters enthalten, auch eine All-Flash-Konfiguration ist bereits mit der Standard-Lizenzierung möglich. Für eine höhere Dichte an virtuellen Maschinen sind ab der vSAN Advanced Edition die Features Deduplication und Compression, sowie die RAID5 / RAID6 Erasure Coding Option für die All-Flash Konfiguration verfügbar.
Die Enterprise-Edition eignet sich für alle Kunden, die einen vSAN-Cluster über zwei Brandabschnitte aufbauen möchten, diese Konfiguration wird mit dem Enterprise Feature Stretched Cluster realisiert. VMware vRealize Operations ist für ein umfangreiches Monitoring und Kapazitätsplanung in der vSAN Enterprise Plus Edition enthalten.
Die HCI-Bundle von VMware bieten für den Aufbau eines neuen Clusters eine kostengünstigere Option, da in diesem Bundle bereits VMware vSphere Standard, ein vCenter Server Standard sowie vSAN in der Standard-Edition für eine gewisse Anzahl von CPU-Sockeln enthalten ist. Für den Aufbau einer Virtual Desktop Infrastructure (VDI) ist vSAN bereits in der VMware Horizon Advanced Edition verfügbar, somit kann sehr kosteneffizient ein VDI-Cluster aufgebaut und lizenziert werden.
Alle Funktionsunterschiede der einzelnen VMware vSAN Editionen finden Sie auch noch einmal zusammengefasst in unserem Thomas-Krenn-Wiki.
VMware vSAN-Voraussetzungen
Nachdem nun die Lizenzierungsvarianten von vSAN geklärt sind, wollen wir uns die Voraussetzungen ansehen, unter denen das Produkt eingesetzt werden kann:
Die Software Defined Storage (SDS) Lösung vSAN wurde mit vSphere 5.5 Update1 veröffentlicht und bis zur aktuellen vSphere 6.7U3 Version stetig verbessert. VMware vSphere in Verbindung mit vSAN bildet die Grundlage einer aktuellen und performanten VMware Hyper Converged Infrastructure, da die Compute-Komponente mit vSphere und die Storage-Komponente mit vSAN verbunden wird. Somit ist die Anschaffung eines externen shared Storages nicht mehr nötig.
Für den Aufbau eines vSAN Standard Clusters werden mindestens drei Nodes mit jeweils einem Flash Device (SATA SSD, SAS SSD, NVMe) für die Cache-Ebene und mindestens eine SSD/HDD für die Capacity-Ebene benötigt. Die Nodes selbst müssen über keinerlei RAID-Funktion verfügen, aber es müssen alle Datenträger an einen Host Bus Adapter (HBA) angebunden werden. vSAN unterstützt eine hybride Konfiguration aus Cache-SSD und Capacity-HDD sowie All-Flash-Konfiguration in allen Versionen, es werden keine zusätzlichen Lizenzen benötigt.
Für die Netzwerkanbindung der Nodes wird mindestens eine 10 Gbit/s-Verbindung empfohlen, ideal wäre eine 10 Gbit/s Dual-Port-Netzwerkkarte für eine redundante Verbindung und Load-Balance. Mehr Informationen zur VMware vSAN Konfiguration gibt es auch noch einmal in unserem Thomas-Krenn-Wiki.
vSAN Features – how it works
vSAN von VMware bietet zahlreiche praktikable Features, die die Verwaltung sehr einfach machen. Auf einige davon soll im Folgenden eingegangen werden.
In Hinblick auf die Verwaltung und Konfiguration der Redundanz unterscheidet sich vSAN zu herkömmlichen Storage-Systemen durch das Storage Policy Based Management (SPBM). Bei einem vSAN-Datenspeicher werden alle verfügbaren Capacity Devices zu einem Gesamtpool zusammengefasst, sind beispielsweise insgesamt 12 x 10 TB HDDs verfügbar ist die Gesamtkapazität des vSAN Datenspeichers knapp 120 TB. Die Kapazität der Flash Devices wird nicht zur Gesamtkapazität hinzugefügt, es sollten circa 10 % der Gesamtkapazität als Cache eingeplant werden.
Durch das Storage Policy Management kann die gewünschte Redundanz mit Failures to Tolerate (FTT) für jede VM individuell konfiguriert werden. Somit ist es ohne weiteres möglich, kritische VMs durch ein RAID1 oder RAID5/6 mit All-Flash redundant zu konfigurieren und nicht kritische VMs gänzlich ohne Redundanz im RAID0. Über die Richtlinie lässt sich auch die VMDK-Bereitstellung (Thin Provisioned oder Thick Provisioned) sowie ein Striping für bessere Performance konfigurieren.
vSAN überprüft selbstständig den Systemzustand und informiert den User über mögliche Probleme direkt im VMware Webclient. Zudem bietet das System zu den meisten Problemen einen direkten Link zu einem VMware KB Artikel. Die eigenen Checks sind umfangreich und beinhalten unter anderem:
- Ping zwischen allen Cluster Nodes mit kleinen und großen Paketen
- Auslastung und Füllgrad der Datenträger aller Nodes
- HCL-Kompatibilität (Treiber und Firmware)
- Datenintegrität und Redundanz
vSAN Health Check Oberfläche
vSAN 2-Node und Stretched Cluster
Zum Abschluss dieses Überblickartikels zu HCI mit VMware wollen wir noch auf die 2-Node-Variante von vSAN eingehen, denn sie ist gerade für kleinere Unternehmen ein kostengünstiger HCI-Einstieg. Für diese Konfiguration werden nur zwei baugleiche Server benötigt, die Daten werden untereinander gespiegelt. Dafür ist ein Witness-Node erforderlich, damit im Falle eines Split-Brain Szenarios keine Daten verloren gehen oder inkonsistent werden. Die Witness wird in der Regel immer als virtual Appliance auf einem dritten ESXi Host, im besten Fall an einem dritten Standort, bereitgestellt. Für diesen dritten Host ist eine kostenlose ESXi Hypervisor-Lizenz ausreichend und auch die Hardwareanforderungen sind minimal, da mit der Witness-Appliance nur eine VM auf diesem Host betrieben wird.
Durch ein vSAN Stretched Cluster besteht die Möglichkeit, das vSAN über zwei Brandabschnitte zu konfigurieren. Für dieses Cluster werden mindestens vier Nodes (zwei pro Brandabschnitt) und die vSAN Enterprise-Lizenz benötigt. Bei dieser Konfiguration werden alle Daten von vSAN über beide Abschnitte verteilt, damit ein Ausfall eines Brandabschnittes ohne Datenverlust verkraftet werden kann. Auch für das Stretched Cluster wird eine Witness benötigt, im besten Fall wieder an einem dritten Standort. Die Anforderungen der Witness unterscheiden sich ansonsten nicht zur 2-Node-Variante.
Insgesamt bietet vSAN vielfältige Möglichkeiten, hyperkonvergente Infrastruktur zu nutzen. Schon kleine und mittelständische Unternehmen können somit von HCI profitieren. Ein genauer Blick auf dieses Produkt lohnt sich daher auf jeden Fall.
