Pamięć masowa w wirtualizacji: iSCSI Target – VAAI

W obliczu rosnącego zapotrzebowania na wirtualizację, producenci serwerów sieciowych starają się jak najbardziej wzmocnić swoje produkty w tym zakresie. Do 9 Lipca 2012 roku tylko 19 firm otrzymały certyfikat zgodności z vSphere 5.0. Nie trudno wywnioskować, że Certyfikat pozostaje bariera techniczna dla wielu firm. Jeszcze mniej firm otrzymała potwierdzenie, że ich produkty są zgodne z VAAI.

DSM 4.1 Beta otrzymał zarówno certyfikat dla VMware vSphere 5.0, jak również dla vSphere 5.0 VAAI. Tak dogłębna kompatybilność ułatwia komunikację pomiędzy urządzeniem pamięci masowej i serwerami wirtualnymi, dzięki czemu użytkownicy mogą budować środowisko wirtualizacji w sposób bardziej płynny niż dotychczas. W innym artykule pokazaliśmy jak ATS pozwalał dla kliku serwerów ESXi na dostęp do tego samego LUN w tym samym czasie, przez co zminimalizowano czas wykonywania pewnych operacji i zwiększono efektywność całego systemu. ATS to jedna z funkcji VAAI, wspierana przez DSM już od wersji 4.0.

Podczas tworzenia DSM 4.1, z góry założono, że powinien on w pełni obsługiwać wszystkie funkcje jakie wchodzą w skład VAAI. W tym artykule wyjaśnimy pozostałe funkcjonalności VAAI i przedstawimy korzyści jakie przynoszą dla środowiska wirtualnego.

Pełna Kopia – Rozszerzona Kopia

Dla administratorów IT, którzy codziennie zarządzają bardzo dużą ilością wirtualnych maszyn (VM), klonowanie VM to bardzo przydatna funkcjonalność. Jednak duże obrazy wirtualne potrzebują sporo czasu na sklonowanie. Rozszerzona Kopia może załagodzić tą sytuację poprzez wykonanie tej czynności na poziomie pamięci masowej. Polecenie określa źródło i miejsce przeznaczenie klonowania, długość łańcucha i inne istotne informacje. Poprzez wykonania tego zadania na poziomie pamięci masowej, ilość danych przesyłanych pomiędzy serwerem ESXi, a DiskStation, który w tym przypadku pełni rolę pamięci masowej jest bardzo znacząco zredukowana.

Rozszerzone Kopiowanie zwiększa wydajność zapisu danych. Aby zwiększyć wydajność i zmniejszyć wykorzystywanie wirtualnych zasobów serwerowych, do vSphere 5.0 VAAI została dodana funkcja “Write Same”.

Block Zeroing – Write Same Zero (Zapis Samych Zer)

Block Zeroing został wdrożony już w vSphere 4.1. Umożliwia to macierzy dyskowej na zerowanie dużej ilości bloków. Inicjowanie VMDK wymaga zapisu wielu zer na każdy blok, co jest bardzo obciążającym zadaniem dla serwera ESXi. Write Same to polecenia SCSI instruujące urządzenie pamięci masowej, które bloki muszą zostać wyzerowane, jednocześnie odciążając serwer ESXi z wykonywania tych zadań. W praktyce redukuje to ilość nadmiarowych danych przesyłanych między serwerami ESXi i DiskStation. W ten sposób zaoszczędzone pasmo i moc obliczeniową możemy wykorzystać na inne zadania.

Write Same upraszcza oryginalne zbędne zadania i uwalnia zarezerwowane bloki do ponownego wykorzystania. Powoduje to, że powierzchnia do przechowywania danych jest efektywniej wykorzystywana. Dzięki temu administratorzy IT w szybszym czasie mogą utworzyć maszynę wirtualną (VM).

Test wydajności VAAI:

Poniżej informacje o środowisku testowym:

Specyfikacja serwera ESXi:

• CPU: Intel(R) Core(TM) i5-2400 CPU @3.10GHz 4 Core
• RAM: 8GB RAM
• NIC: Intel 82574L Gigabit x 2
• OS: ESX 5.0.0 504890
• Dysk twardy: Hitachi HDS721050CLA662
• Płyta główna: MSI MS-7740

Jako pamięć masową wykorzystaliśmy DiskStation DS3611xs w konfiguracji jak poniżej:

• Dyski: WD 2TB WD2002FAEX-007BA x 2
• Dyski: WD 2TB WD20EARS-60MVWB0 x 2
• Tryb Raid: RAID 5 (4-dyski)
• File-based iSCSI VAAI LUN
• File-based iSCSI None-VAAI LUN

Test Block Zeroing:

Test ma za zadanie porównać długość czasu jaki jest potrzebny na utworzenie maszyny wirtualnej o wielkości 80GB, która wymaga zerowania bloków, na LUN-ie obsługującym VAAI i na LUN-ie nie wspierającym VAAI. W pierwszym przypadku zajęło to 8 sekund w drugim 1116 sekund, jak widać obsługa VAAI przez LUN, powoduje, że ta sama operacja jest wykonana 140 razy szybciej. Ta wielka różnica jest wkładem właśnie polecenia Write Same. Poniżej wykres prezentujący wyniki naszego testu.

Full Copy (Pełna Kopia)

Testowaliśmy Pełną Kopię na wirtualnej maszynie, która zawierała 10 GB danych. Test ma pokazać czas jaki wymagany jest na sklonowanie VM na inny VM. Gdy klonowaliśmy na LUN bez wsparcia dla VAAI trwało to 208 sekund. W przypadku LUN-a ze wsparciem dla VAAI czas ten był znacznie mniejszy, bo było to tylko 6 sekund. Poniżej wykres prezentujący wyniki naszego testu.

Czego dowodzą te dwa testy? Klonowanie VM oraz vMotion to dwie najczęściej wykorzystywane funkcjonalności przy zarządzaniu VM. Maszyna wirtualna o wielkości 1TB bez obsługi VAAI potrzebuje 5.9 godziny na sklonowanie, z obsługą VAAI zajmuje to raptem 10 minut. Więc można sobie wyobrazić, jak znacznie lepiej pracuje się z obsługą vSphere 5.0 VAAI.

Podsumowanie:

Obecnie jednym z kryteriów rozwoju firmy i jej konkurencyjności jest to czy wspiera wirtualizację i w jakim stopniu. Biorąc pod uwagę tylko takie kryterium można bez wątpienia powiedzieć, że Synology jest bardzo konkurencyjną firmą. Produkty z serii XS w pełni obsługują VAAI. Użytkownicy serwerów Synology mają możliwość przyspieszenia tworzenia maszyn wirtualnych dzięki wykorzystaniu polecenia Write Same upraszczającego proces zerowania bloków; funkcja ATS pozwala iSCSI LUN na udostępnienie danych w tym samym czasie dla kliku serwerów ESXi ; Full Copy przyspiesza vMotion oraz klonowanie VM. Firmy korzystają na lepszym wykorzystaniu pamięci masowych oraz większej wydajności całego systemu VMware.

Ponieważ coraz więcej firm chwali się, że obsługują wirtualizację, to właśnie obsługę VAAI można uznać za wskaźnik ich poziomu wiedzy i możliwości technicznych. W tym aspekcie DSM 4.1 Beta może być postrzegany jako kamień milowy w ciągłym rozwój firmy Synology.