ESXi · Filesystem · Storage

Raw Device Mapping (RDM) versus VMFS

Raw Device Mapping ( RDM ) & VMFS

Literatur

Dokumentaton vSphere 5.5

http://pubs.vmware.com/vsphere-55/index.jsp#com.vmware.vsphere.storage.doc/GUID-9E206B41-4B2D-48F0-85A3-B8715D78E846.html

Dokument VMware vSPhere VMFS – Technical Overview and Best Practices mit Use Cases für RDM und VMFS

http://www.vmware.com/files/pdf/vmfs-best-practices-wp.pdf

Zusätzlich die Dokumentation über Sicherheit des VMware vSphere Hypervisor mit Bemerkungen zu den Sicherheitsaspekten von RDM und VMFS

http://www.vmware.com/files/pdf/techpaper/vmw-wp-secrty-vsphr-hyprvsr-uslet-101.pdf

Die Empfehlung von VMware lautet VMFS/VMDKs zu verwenden.  ( Aus der Dokumentation vSphere 5.5 ).

Die Vorteile von VMFS sind:

  • einfaches Provisionieren und Verwalten von Storage für virtuelle Maschinen. Mit der Anzahl von Hosts und der benötigten Storagekapazität vereinfacht sich auch der Prozess.
  • maximal 64 ESX Server können auf den gleichen VMFS Datastore zugreifen.
  • – VMFS erlaubt den gleichzeitigen Lese- und Schreibzugriff von mehreren virtuellen Maschinen auf ein Dateisystem ( wobei die jeweils für eine virtuelle Maschine spezifischen Dateien automatisch gesperrt werden ).
  • VMFS bietet Sub-Blocks an. Seit der Version VMFS 5 sind diese Blöcke nun 8 KB ( und nicht mehr 64KB ) gross, was bei vielen kleineren Dateien Speicherkapazitäten einspart.
  • Sehr kleine Dateien, < 1KB, werden nicht in Dateiblöcken gespeichert sondern zusammen mit den Metadaten Dies spart auch nochmal sehr viel Speicherplatz ein.
  • Insgesamt ist damit die Verwendung von VMFS effizienter als die Zuweisung von RDMs zu einer virtuellen Maschine. RDMs besitzen eine feste Grösse ( die Grösse der physika. LUN ), die bei der Installation der VM abgeschätzt wird. Diese RDM kann nicht mehr in kleinere Portionen gesplittet werden, um den freien Speicher für andere virtuelle Maschinen zur Verfügung zu stellen, um den Speicherverbrauch ingesamt effizienter zu gestalten. Mit VMFS ist es möglich das VMFS Volume bei Bedarf zu erweitern, und die virtuellen Festplatten ( VMDKs ) können mit dem VMFS Volumen wachsen. Somit ist insgesamt der Speicherbedarf, aber auch der Stromverbrauch für RDMs höher.
  • Der Speicher für die virtuellen Maschinen mit VMDKs ist zentral verwaltbar.
  • Administratoren sind in der Lage pro-aktiv zu reagieren, statt re-aktiv. Bei einer grossen Anzahl virtueller Maschinen mit RDMs ist es schwieriger einen steigenden Bedarf an Speicher umzusetzen. Um RDMs zu vergrössern, muss der Datenbestand kopiert, dann eine grössere LUN erstellt und als RDM der VM zugewiesen werden, um abschliessend die Daten zurück zu kopieren.

Das Speichern virtueller Festplatten und anderer wichtiger Bestandteile der virtuellen Maschinen in einem einzigen Datastore, der von mehreren physischen Hosts gemeinsam genutzt wird, ermöglicht: „

  • Die Verwendung von Funktionen wie VMware DRS (Distributed Resource Scheduling, verteilte Ressourcenplanung) und VMware HA (High Availability Options, Optionen für hohe Verfügbarkeit). „
  • Die Verwendung von VMotion für das Verschieben von aktiven virtuellen Maschinen von einem ESX Server auf einen anderen ohne Unterbrechung des Betriebs. „
  • Die Verwendung von Consolidated Backup, um Backups effizienter durchzuführen. „
  • Besseren Schutz vor geplanten oder ungeplanten Serverausfällen. „
  • Bessere Steuerung des Lastenausgleichs.

Obwohl VMFS für die meisten virtuellen Festplattenspeicher von VMware empfohlen wird, kann es in Einzelfällen erforderlich sein, Raw-LUNs oder logische Festplatten in einem SAN zu verwenden.

So ist es beispielsweise in folgenden Situationen erforderlich, Raw-LUNs zusammen mit zu Raw-Gerätezuordnungen zu verwenden:

■ Wenn in der virtuellen Maschine ein SAN-Snapshot oder auf Ebenen basierende Anwendungen ausgeführt werden. Die Raw-Gerätezuordnung unterstützt Systeme zur Auslagerung von Datensicherungen, indem SAN-eigene Funktionen verwendet werden.

■ In allen MSCS-Clusterszenarien, die sich über mehrere physische Hosts erstrecken (in Virtuell-zu-Virtuell-Clustern und in Physisch-zu-Virtuell-Clustern). In diesem Fall sollten Clusterdaten und Quorumfestplatten vorzugsweise als Raw-Gerätezuordnungen konfiguriert werden und nicht als virtuelle Festplatten auf einem freigegebenen VMFS.

Stellen Sie sich eine RDM als eine symbolische Verknüpfung zwischen einem VMFS-Volume und einer Raw-LUN vor. Die Zuordnung zeigt die LUNs wie Dateien auf einem VMFS-Volume an. In der Konfiguration der virtuellen Maschine wird auf die Raw-Gerätezuordnung und nicht auf die Raw-LUN verwiesen. Die Raw-Gerätezuordnung enthält einen Verweis auf die Raw-LUN.

Mithilfe von Raw-Gerätezuordnungen ist Folgendes möglich:

■ Migrieren virtueller Maschinen mit vMotion über Raw-LUNs.

■ Hinzufügen von Raw-LUNs zu virtuellen Maschinen mithilfe des vSphere Web Client

■ Verwenden von Dateisystemfunktionen wie verteilte Dateisperrung, Berechtigungen und Benennung

Für Raw-Gerätezuordnungen gibt es zwei Kompatibilitätsmodi:

■ Mit dem Modus „Virtuelle Kompatibilität“ kann sich eine Raw-Gerätezuordnung ebenso wie eine virtuelle Festplattendatei verhalten. Dies umfasst auch die Verwendung von Snapshots.

Zusätziche Informationen Im Modus „Physische Kompatibilität“ können Anwendungen, die eine hardwarenähere Steuerung benötigen, direkt auf das SCSI-Gerät zugreifen.

RDM-Überlegungen und -Einschränkungen

Bei der Verwendung von Raw-Gerätezuordnungen gelten bestimmte Überlegungen und Einschränkungen.

■ Die RDM steht für direkt verbundenen Blockgeräte oder gewisse RAID-Geräte nicht zur Verfügung. Die RDM verwendet eine SCSI-Seriennummer, um das zugeordnete Gerät zu identifizieren. Da Block- und bestimmte direkt angeschlossene RAID-Geräte Seriennummern nicht exportieren, können sie nicht in Raw-Gerätezuordnungen verwendet werden.

■ Wenn Sie die RDM im physischen Kompatibilitätsmodus verwenden, können Sie keinen Snapshot mit der Festplatte verwenden. Im physischen Kompatibilitätsmodus kann die virtuelle Maschine eigene, speicherbasierte Snapshots oder Spiegelungsoperationen durchführen.

Snapshots virtueller Maschinen stehen für RDMs mit virtuellem Kompatibilitätsmodus zur Verfügung.

■ Eine Festplattenpartition kann nicht zugeordnet werden. Für RDMs ist es erforderlich, dass das zugeordnete Gerät eine vollständige LUN ist.

■ Wenn Sie vMotion zum Migrieren von virtuellen Maschinen mit RDMs verwenden, stellen Sie sicher, dass die LUN-IDs für RDMs auf allen teilnehmenden ESXi-Hosts konsistent bleiben.

■ RDMs im physischen Kompatibilitätsmodus werden vom Flash-Lesecache nicht unterstützt. RDMs mit virtueller Kompatibilität werden vom Flash-Lesecache unterstützt.

Des Weiteren geltenden die folgenden Einschränkungen für die Kompatibilitätsmodi von RDMs:

Physisch Ermöglicht es dem Gastbetriebssystem, auf die Hardware direkt zuzugreifen. Der physische Kompatibilitätsmodus bietet sich an, wenn Sie SAN-fähige Anwendungen in der virtuellen Maschine einsetzen. Eine virtuelle Maschine, die für einen physischen Kompatibilitätsmodus für die Raw-Gerätezuordnung konfiguriert ist, kann jedoch weder geklont noch in eine Vorlage umgewandelt noch migriert werden, wenn für die Migration die Festplatte kopiert werden muss.

Virtuell Ermöglicht es der RDM, sich wie eine virtuelle Festplatte zu verhalten, sodass Sie Funktionen wie Snapshot-Erstellung, Klonen usw. verwenden können. Wenn Sie die Festplatte klonen oder eine Vorlage daraus erstellen, wird der Inhalt der LUN in eine virtuelle Festplattendatei .vmdk kopiert. Wenn Sie eine RDM im virtuellen Kompatibilitätsmodus migrieren, können Sie die Zuordnungsdatei migrieren oder den Inhalt der LUN in eine virtuelle Festplatte kopieren.

VMFS-Datenspeicher Eigenschaften und Limitierungen

aus Wikipedia

  • Allows access by multiple ESX servers at the same time by implementing per-file locking. SCSI reservations are only implemented when logical unit number (LUN) metadata is updated (e.g. file name change, file size change, etc.)
  • Add or delete an ESX server from a VMware VMFS volume without disrupting other ESX servers.
  • With ESX/ESXi4, VMFS volumes can also be expanded using LUN expansion.
  • Optimize virtual machine I/O with adjustable volume, disk, file and block sizes.

••Recover virtual machines faster and more reliably in the event of server failure with Distributed Journaling.Limitations[edit] • Can be shared with up to 64 ESX Servers.[5]

  • Maximum filesystem size is 50 TB as of VMFS3, and 64 TB as of VMFS5.[5]
  • Maximum LUN size of 2 TB as of VMFS3[5] and 62 TB as of VMFS5.[1]
  • In VMFS3 and VMFS5 prior to vSphere 5.1, the maximum number of hosts which can share a read-only file is 8. This affects the scalability of linked clones sharing the same base image. In vSphere 5.1, this limit is increased to 32 with the introduction of a new locking mechanism.[6][7]
  • VMFS3 limits files to 262,144 (218) blocks, which translates to 256 GB for 1 MB block sizes (the default) up to 2 TB for 8 MB block sizes.[5]
  • VMFS5 uses 1 MB blocks throughout (with block suballocation for small files), and has a file size limit of 62 TB,[2] though the VMDK size is restricted to 2 TB – 512 B in ESXi versions earlier than 5.5[4] due to a limitation in the version of SCSI emulated.
  • There is also a limit of approx 30,720 files (using MBR) on a single VMFS3 datastore. This has been raised to 130,690 files (using GPT) on VMFS5 [4]

VMFS3 und VMFS5 im Vergleich

Capability                                          VMFS 3                                                         VMFS 5


Maximum single Extend size   2 TB  less 512 bytes                                       64 TB

Partition Style                                 MBR (Master Boot Record)                         style GPT (GUID Partition Table)

Available Block Size                     1MB/2MB/4MB/8MB                                  only 1 MB

Maximum size of RDM

in Virtual Compatibiltiy              2 TB  less 512 bytes                                      2 TB  less 512 bytes

Maximum size of RDM

in Phsical Compatibiltiy             2 TB  less 512 bytes                                     64 TB

Supported Hosts versions         ESX/ESX 3.X, 4.X & 5.x                            Only ESXi 5 is supported

Spanned Volume size                  64 TB (32 extends with max

                                                               size of extent is 2 TB)                                64 TB (32 extends with

                                                                                                                                      any size combination)

Upgrade path                                 VMFS 3 to VMFS 5 Latest Version.        NO upgrade available yet

File Limit                                          30,000                                                         100,000

Sub-Block size                               64 KB                                                             8 KB

Die vom Host unterstützten Speichergeräte können sowohl das Format Master Boot Record (MBR) als auch das Format GUID-Partitionstabelle (GPT) verwenden. Bei ESXi 5.0 und höher wird beim Erstellen eines neuen VMFS5-Datenspeichers das Gerät mit GPT formatiert. Das GPT-Format erlaubt das Erstellen von Datenspeichern in der Größe zwischen 2 TB und 64 TB für eine einzelne Erweiterung.

VMFS3 nutzen für ihre Speichergeräte weiterhin das MBR-Format. Beachten Sie beim Umgang mit VMFS3-Datenspeichern folgende Punkte:

■ Für VMFS3-Datenspeicher gilt das 2 TB-Limit auch dann, wenn das Speichergerät eine Kapazität von mehr als 2 TB hat. Um die gesamte Speicherkapazität nutzen zu können, führen Sie ein Upgrade des VMFS3-Datenspeichers auf VMFS5 durch. Die Konvertierung des MBR-Formats in GPT erfolgt erst, nachdem Sie den Datenspeicher auf über 2 TB erweitert haben.

■ Wenn Sie ein Upgrade des VMFS3-Datenspeichers auf VMFS5 durchführen, verwendet der Datenspeicher das MBR-Format. Die Konvertierung in GPT erfolgt erst, nachdem Sie den Datenspeicher auf über 2 TB erweitert haben.

■ Entfernen Sie beim Upgrade eines VMFS-Datenspeichers alle Partitionen des Speichergeräts, die von ESXi nicht erkannt werden, beispielsweise Partitionen in den Formaten EXT2 oder EXT3. Andernfalls kann der Host die Geräte nicht mit GPT formatieren und das Upgrade schlägt fehl.

■ VMFS3-Datenspeicher auf Geräten mit GPT-Partitionsformat können nicht erweitert werden.

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