Netzwerk und Virtual Disk Storage - Dummies

Computer sind nicht die einzigen Dinge, die in einer virtuellen Umgebung virtualisiert werden. Die Virtualisierung erstellt nicht nur virtuelle Computer, sondern auch einen virtuellen Plattenspeicher. Mit der Festplattenvirtualisierung können Sie eine Vielzahl von physischen Plattenspeichereinheiten kombinieren, um Plattenspeicherpools zu erstellen, die Sie dann bei Bedarf auf Ihre virtuellen Maschinen verteilen können.

Virtualisierung von Plattenspeicher ist nichts Neues. Tatsächlich sind in einer tatsächlichen Speicherumgebung tatsächlich mehrere Ebenen der Virtualisierung beteiligt. Auf der untersten Ebene befinden sich die tatsächlichen physischen Laufwerke. Physikalische Laufwerke werden normalerweise in Arrays von einzelnen Laufwerken gebündelt. Diese Bündelung ist eine Art von Virtualisierung, bei der das Abbild eines einzelnen großen Laufwerks erstellt wird, das nicht wirklich vorhanden ist. Beispielsweise können vier 2-TB-Festplattenlaufwerke in einem Array kombiniert werden, um ein einzelnes 8-TB-Festplattenlaufwerk zu erstellen.

Beachten Sie, dass Disk-Arrays normalerweise verwendet werden, um durch Redundanz einen Datenschutz zu gewährleisten. Dies wird allgemein als RAID bezeichnet, was für Redundant Array of Inexpensive Disks steht.

Eine gängige Form von RAID, genannt RAID-10, ermöglicht es Ihnen, gespiegelte Plattenlaufwerkspaare zu erstellen, sodass Daten immer auf beide Laufwerke in einem Spiegelpaar geschrieben werden. Wenn eines der Laufwerke in einem Spiegelpaar ausfällt, kann das andere Laufwerk die Last übertragen. Bei RAID-10 entspricht die nutzbare Kapazität des gesamten Arrays der Hälfte der Gesamtkapazität der Laufwerke im Array. Zum Beispiel enthält ein RAID-10-Array, das aus vier 2-TB-Laufwerken besteht, zwei gespiegelte 2-TB-Festplattenlaufwerke für eine nutzbare Gesamtkapazität von 4 TB.

Eine weitere verbreitete Form von RAID ist RAID-5, bei der Festplattenlaufwerke kombiniert werden und eines der Laufwerke in der Gruppe zur Redundanz verwendet wird. Wenn dann eines der Laufwerke im Array ausfällt, können die verbleibenden Laufwerke zum erneuten Erstellen der Daten verwendet werden, die sich auf dem ausgefallenen Laufwerk befanden. Die Gesamtkapazität eines RAID-5-Arrays entspricht der Summe der Kapazitäten der einzelnen Laufwerke minus einem der Laufwerke. Zum Beispiel hat ein Array von vier 2-TB-Laufwerken in einer RAID-5-Konfiguration eine nutzbare Gesamtkapazität von 6 TB.

In einer typischen virtuellen Umgebung können die Host-Computer auf verschiedene Arten mit dem Festplattenspeicher verbunden werden:

• Lokaler Festplattenspeicher: Im lokalen Festplattenspeicher werden Festplattenlaufwerke direkt in der Host-Computer und sind über seine internen Plattenlaufwerk-Controller mit dem Host-Computer verbunden. Zum Beispiel kann ein Host-Computer vier 1-TB-Festplatten enthalten, die im selben Gehäuse wie der Computer selbst installiert sind.Diese vier Laufwerke könnten verwendet werden, um ein RAID-10-Array mit einer nutzbaren Kapazität von 2 TB zu bilden.

  Die Hauptnachteile des lokalen Festplattenspeichers bestehen darin, dass er auf die physische Kapazität der Host-Computer beschränkt ist und nur dem Host-Computer zur Verfügung steht, auf dem er installiert ist.

• Storage Area Network (SAN): SAN-Laufwerke sind in einem separaten Gerät enthalten, das über einen Hochgeschwindigkeits-Controller mit dem Host verbunden ist. Der Unterschied zwischen einem SAN und einem lokalen Speicher besteht darin, dass das SAN ein separates Gerät ist. Seine Hochgeschwindigkeitsverbindung zum Host ist oft genauso schnell wie die interne Verbindung des lokalen Plattenspeichers, aber das SAN enthält einen separaten Speichercontroller, der für die Verwaltung der Festplatten verantwortlich ist.

  Ein typisches SAN kann ein Dutzend oder mehr Festplattenlaufwerke aufnehmen und kann Hochgeschwindigkeitsverbindungen zu mehr als einem Host ermöglichen. Ein SAN kann oft erweitert werden, indem ein oder mehrere Erweiterungschassis hinzugefügt werden, die jeweils ein Dutzend oder mehr Plattenlaufwerke enthalten können. Somit kann ein einzelnes SAN Hunderte von Terabyte an Festplattendaten verwalten.

• Network Accessible Storage (NAS): Dieser Speichertyp ähnelt einem SAN, aber anstatt über einen Hochgeschwindigkeits-Controller mit den Hosts verbunden zu sein, verbindet sich ein NAS über Standard-Ethernet-Verbindungen und TCP mit den Host-Computern. / IP. NAS ist die kostengünstigste Form aller Plattenspeicher, aber auch die langsamste.

Unabhängig davon, wie der Speicher mit dem Host verbunden ist, konsolidiert der Hypervisor seinen Speicher und erstellt virtuelle Pools von Plattenspeichern, die normalerweise als Datenspeicher bezeichnet werden. Beispielsweise kann ein Hypervisor, der Zugriff auf drei 2-TB-RAID5-Festplattenarrays hat, diese konsolidieren, um einen einzelnen 6-TB-Datenspeicher zu erstellen.

Von diesem Datenspeicher können Sie Volumes erstellen, , bei denen es sich im Wesentlichen um virtuelle Laufwerke handelt, die einer bestimmten virtuellen Maschine zugewiesen werden können. Wenn dann ein Betriebssystem in einer virtuellen Maschine installiert wird, kann das Betriebssystem die Volumes der virtuellen Maschine bereitstellen, um Laufwerke zu erstellen, auf die das Betriebssystem zugreifen kann.

Betrachten Sie beispielsweise eine virtuelle Maschine, auf der Windows Server ausgeführt wird. Wenn Sie sich mit der virtuellen Maschine verbinden, sich anmelden und den Windows-Explorer verwenden, um den für den Computer verfügbaren Plattenspeicher einzusehen, wird möglicherweise ein Laufwerk C: mit einer Kapazität von 100 GB angezeigt. Das Laufwerk C: ist ein 100-GB-Volume, das vom Hypervisor erstellt und an die virtuelle Maschine angehängt wird. Das 100-GB-Volume wird wiederum aus einem Datenspeicher zugewiesen, der 4 TB groß sein kann. Der Datenspeicher wird aus einem Plattenspeicher erstellt, der in einem mit dem Host verbundenen SAN enthalten ist und aus einem RAID-10-Array bestehen kann, das aus vier physischen 2-TB-Festplatten besteht.

Sie sehen also, dass mindestens vier Virtualisierungsebenen erforderlich sind, um den rohen Speicher auf den physischen Laufwerken verfügbar zu machen, die dem Gastbetriebssystem zur Verfügung stehen:

• Physikalische Laufwerke werden mit RAID-10 aggregiert, um ein einheitliches Festplatten-Image mit integrierter Redundanz. RAID-10 ist in der Tat die erste Virtualisierungsschicht. Diese Schicht wird vollständig vom SAN verwaltet.

• Der im SAN verfügbare Speicher wird vom Hypervisor abstrahiert, um Datenspeicher zu erstellen. Dies ist effektiv eine zweite Virtualisierungsebene.

• Teile eines Datenspeichers werden zum Erstellen von Datenträgern verwendet, die dann virtuellen Maschinen präsentiert werden. Volumes stellen eine dritte Virtualisierungsebene dar.

• Das Gastbetriebssystem betrachtet die Volumes als physische Geräte, die gemountet und dann formatiert werden können, um nutzbaren Plattenspeicher zu erstellen, der für den Benutzer zugänglich ist. Dies ist die vierte Virtualisierungsschicht.

Obwohl es übermäßig kompliziert erscheinen mag, bieten Ihnen diese Virtualisierungsebenen viel Flexibilität bei der Speicherverwaltung. Neue Festplatten-Arrays können zu einem SAN hinzugefügt werden, oder es kann ein neues NAS zum Netzwerk hinzugefügt werden, und dann können neue Datenspeicher aus ihnen erstellt werden, ohne bestehende Datenspeicher zu unterbrechen. Volumes können von einem Datenspeicher in einen anderen verschoben werden, ohne die virtuellen Maschinen zu unterbrechen, an die sie angeschlossen sind. In der Tat können Sie die Größe eines Volumes im laufenden Betrieb erhöhen, und die virtuelle Maschine wird sofort die erhöhte Speicherkapazität ihrer Plattenlaufwerke sehen, ohne auch nur einen Neustart zu benötigen.