Изграждаме мрежово хранилище за нуждите на виртуализацията

За да се извърши проста виртуализация, е достатъчно да се използва файл с изображение на динамично блоково устройство. При използване на блоков файл скоростта на дисковата подсистема на виртуалната машина е много по-ниска от скоростта на дисковата подсистема на хоста. Това се дължи на увеличаването на броя на нивата по пътя на дисковата подсистема: За разлика от хост, който взаимодейства само с дисковата си система, виртуалната машина трябва да взаимодейства с дисковата си система, както и с файловата система на хоста, което естествено се отразява на производителността.

За да увеличите скоростта на виртуалната машина, можете да направите следното:

  1. Можете да се откажете от блоковите файлове с изображения на устройства, като преминете към използване на цели дискове, дялове или логически томове от виртуални машини.
  2. Възможно е да се прехвърли изчислителното натоварване, свързано с достъп до диска на ниско ниво, от хоста към друг компютър, като по този начин се увеличи скоростта на виртуалната машина поради освободеното процесорно време.
  3. Можете да смените физическия носител на по-бърз.

За да ускорим дисковата подсистема на виртуалната машина, нека създадем мрежово хранилище (NAS - Network Attached Storage).

Първо, нека да разгледаме основните аспекти на конфигурацията на абстрактно мрежово хранилище.

Аспекти на конфигурацията

Разпределение

Има специални дистрибуции, предназначени за управление на мрежово съхранение, като FreeNAS и OpenFiler.

В допълнение към функциите на NAS, компютърът може да се използва и като рутер, печат и USB сървър, в този случай е възможно да се използва комплект за дистрибуция на Linux / BSD. Въпреки че, ако желаете, мрежовото хранилище може да бъде поставено във виртуална машина, при условие че е напълно прехвърлено към неядискове.

Локалната мрежа

За висококачествена работа с мрежово съхранение е необходима високоскоростна мрежова връзка. Честотната лента на обикновена Fast Ethernet мрежа (100 Mbps) няма да е достатъчна. Поради тази причина е необходимо използването на GBE.

GBE - Gigabit Ethernet, осигуряващ трансфер на данни със скорост от 1024 Gb / s или повече. и в двете посоки в дуплексен режим. GBE може да се реализира на базата на оптично влакно, както и на базата на усукана двойка. Тъй като използването на оптично влакно е много скъпо, ще използваме усукана двойка. Поддръжката на GBE е налична в много вградени мрежови карти.

Теоретично можете да използвате една мрежова карта за достъп до мрежово хранилище, но на практика мрежата се задръства и удобното свързване на няколко машини в мрежата става невъзможно. Поради тази причина е необходимо локалната мрежа да се раздели на две: едната ще се използва за пренос на данни между компютри (Local Area Network - LAN), а другата ще се използва за работа със съхранение (Storage Area Network - SAN).

На пазара има GBE мрежови карти, които работят както с оптично влакно, така и с усукана двойка. Използването на усукана двойка налага ограничение на честотната лента на канала, но от друга страна е по-достъпно и по-малко травматично (небрежното използване на оптични влакна може да доведе до нараняване на органите на зрението).

RAID (на английски излишен масив от независими дискове - излишен масив от независими твърди дискове) е масив от няколко диска, управлявани от контролер, свързани помежду си с високоскоростни канали и възприемани от външна система като едно цяло. В зависимост от вида на използвания масив, той може да осигури различна степен на устойчивост на грешки и производителност. Служи за повишаване на надеждността на съхранение на данни и/или за увеличаванескорост на четене/запис на информация.

Най-често срещаните RAID нива

  • RAID 0 (striping - "стрипинг") - дисков масив от два или повече твърди диска без излишък. Информацията се разделя на блокове данни и се записва на двата/няколко диска едновременно.
  • RAID 1 (mirroring - “mirroring” (Mirror)) - дисков масив от два или повече диска, в който данните се записват едновременно на няколко диска. При четене данните се четат едновременно и от няколко диска. Този тип масив осигурява по-голяма надеждност и скорост на четене в сравнение с други видове RAID масиви, които осигуряват излишна надеждност.
  • RAID 5 - дисков масив от три или повече диска, в които данните и контролните суми се записват последователно на дисковете на масива. Контролните суми са резултат от операцията XOR (изключително или).

Контролери

Като RAID контролер можете да изберете вградения контролер, както и външен контролер на PCI/PCI-E шината.

Повечето интегрирани в дънната платка RAID контролери първоначално поддържат нива 0/1/5, но за съжаление понякога броят на портовете е ограничен и не позволява създаването на множество масиви. За да използвате множество масиви, Mirror може да бъде поставен на външен RAID контролер, а RAID-5 на вградения. Бюджетните RAID контролери първоначално нямат поддръжка на RAID-5 поради недостатъчен брой портове, но ако е свързан множител на SATA порт, се появява такава възможност.

Когато създавате RAID дисков масив, използвайте идентични твърди дискове. Някои производители предлагат специални серии дискови модели с повишена устойчивост на износванеизползване в мрежови хранилища.

LVM - принципът на оформление на диска, при който неговите данни не са разделени на физически дялове, а на логически томове. Използването на логически томове е подобно на използването на отделни дискови дялове, като единствената разлика е, че логическите томове са групирани в групи томове (Volume Groups) и могат да използват дисковото пространство на няколко физически тома (носители, специално подготвени от LVM) и не подлежат на ограничения, наложени на дяловете от таблицата на дяловете на DOS.

Важно предимство на LVM е механизмът за моментна снимка, който ви позволява да правите резервно копие от логически томове в движение, т.е. без да ги спира.

iSCSI (Internet Small Computer System Interface) е протокол за достъп на ниско ниво за блокиране на устройства в мрежа. Тъй като взаимодействието с устройствата се извършва на ниско ниво, подобно на SCSI, използвайки TCP / IP протокола, този метод с право може да се нарече интернет SCSI.

iSCSI може да се използва не само за предоставяне на дисково пространство на виртуални машини, но може да се използва и за осигуряване на достъп до физически машини. Тъй като самият хост за виртуализация представлява физическа машина, възможно е да го стартирате в мрежа, без да използвате твърд диск!

Ако няколко хоста за виртуализация взаимодействат с iSCSI-активирано хранилище, е възможна миграция на живо на виртуални машини от един хост към друг.

Live Migration е метод за мигриране на работеща виртуална машина от хост на хост, без да я изключвате.

изпитвателен стенд

Конфигурация

Като операционна система е използван комплектът за разпространение Ubuntu 10.04.1 LTS Amd64.

Да се ​​минимизираразходи и оставяме възможността за създаване на RAID 5 масив, ние ще създадем огледало на базата на външен контролер "Silicon Image, Inc. SiI 3132 Serial ATA Raid II Controller" и два твърди диска на специална RAID версия на Enterprise Storage от компанията Western Digital, управлявана от хардуерен RAID.

Тестовете показват, че на някои дънни платки RAID контролерът не открива дискове на етапа на зареждане, което предотвратява образуването на дисков масив. В конкретния случай горният контролер не откри устройства при зареждане, когато е свързан към дънна платка GigaByte GA-M56S-S3.

Локалната мрежа

Локалната мрежа е разделена на две подмрежи: LAN - fast ethernet, SAN - GBE. Като мрежови интерфейси в SAN мрежата са използвани мрежови карти D-link DGE-528T, които, както се оказа, са базирани на чипсета Realtek 8169 и се разпознават автоматично от операционната система.

Целият дисков масив беше използван като физически том.