vSAN：技術原理、存儲特性及部署方法
vSAN 技術原理
SAN 是 VMware 提供的一種分布式存儲解決方案，通過聚合 ESXi 主機的本地存儲資源（HDD、SSD）創建共享存儲池，用于支持虛擬機的高性能和高可用性存儲需求。
分布式 RAID
VSAN的關鍵特性包括：
- 自動分層存儲：根據數據的活躍程度自動將數據放置在不同類型的存儲介質上。
- 復制和故障切換：為確保數據的高可用性，VSAN會在集群中的不同節點之間復制數據。
- 性能優化：通過智能的數據布局和緩存機制，VSAN能夠提供卓越的性能。
- 易于管理和部署：VSAN的配置和管理非常直觀，可以通過vSphere Web Client進行。
- 數據冗余方式：
RAID-1（同步鏡像）：性能優先，每個存儲對象有多個副本。
RAID-5/6（校驗模式）：容量優先，通過校驗數據保護存儲對象。
存儲策略
存儲策略是 vSAN 的核心功能之一，允許管理員為每個虛擬機甚至虛擬磁盤單獨設置性能和可用性要求：
- 容忍主機或磁盤故障數。
- 數據條帶數（提高性能）。
- 容錯方法（RAID 模式選擇）。
vSAN 存儲特性
RAID-5 和 RAID-6 支持
RAID-1 和 RAID-5/6 的存儲機制對比
- RAID-1（鏡像模式）
例如：存儲一個 100GB 的虛擬磁盤需要 200GB 的總容量。
每一份數據都需要完整的副本，冗余度高。
容忍 1 次主機或磁盤故障的情況下，存儲需求是數據大小的 2 倍。
- RAID-5（單校驗模式）
例如：存儲 100GB 的虛擬磁盤，需要 75% 的容量，即 133.33GB，節省了約 33% 的空間。
數據以條帶形式分布在 3 臺主機上，第 4 臺主機存儲校驗數據。
糾刪碼（Erasure Coding）：VSAN 引入了糾刪碼技術，類似于 RAID-5 的奇偶校驗機制，但更為靈活和高效。糾刪碼可以在單個磁盤故障的情況下保護數據完整性。
校驗數據占用 1/n 的容量（n 是主機總數），因此實際數據只需占用 n-1/n 的容量。
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RAID-6（雙校驗模式）
例如：存儲 100GB 的虛擬磁盤，需要 66.67% 的容量，即 150GB，節省了約 50% 的空間。
數據分布在 4 臺主機上，另外 2 臺主機存儲校驗數據。
雙重冗余：VSAN 可以配置為在多個磁盤上存儲多個副本或使用更復雜的糾刪碼方案，以提供類似于 RAID-6 的雙重冗余保護。這通常通過配置存儲策略來實現，確保數據在多個節點上分布并具有足夠的冗余。
校驗數據占用 2/n 的容量，因此實際數據只需占用 n-2/n 的容量。
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存儲策略 | RAID模式 | FTT | 條帶寬度 | 占用空間 |
高性能策略 | RAID-1 | 1 | 1 | 200GB |
節省空間策略（1） | RAID-5 | 1 | 1 | 133.33GB |
節省空間策略（2） | RAID-6 | 2 | 1 | 150GB |
無容錯策略 | 無 | 0 | 1 | 100GB |
為什么 RAID-5 和 RAID-6 節省空間
- RAID-1 是完全復制機制，需要完整的鏡像副本，存儲效率最低。相比之下，RAID-5 和 RAID-6 通過校驗數據替代部分鏡像數據，大幅減少了冗余占用空間。
- 冗余校驗比率的降低：
RAID-5 每寫入 3 份數據只需 1 份校驗數據（25% 冗余）。
RAID-6 每寫入 4 份數據只需 2 份校驗數據（33.33% 冗余）。
性能與容量的權衡
性能優先：選擇 RAID-1，可以提供更高的 I/O 性能。
容量優先：選擇 RAID-5/6，可在性能稍作犧牲的情況下大幅節約存儲空間。
條帶化增強性能vSAN
支持 RAID-0 條帶化，虛擬磁盤數據可分布到多個物理磁盤上，提升性能。但條帶化并非所有場景都需要，適用場景需根據業務需求評估。
vSAN 的部署方法
部署前準備
1.硬件要求
- 每臺主機至少 1 塊 SSD（緩存層）和 1 塊 HDD/SSD（容量層）。
- 網絡連接：推薦 10Gbps 網絡，保證主機間數據傳輸性能。
2.集群需求
- RAID-1：至少 3 臺主機。
- RAID-5：至少 4 臺主機。
- RAID-6：至少 6 臺主機。
3.環境要求
- vSphere 環境：安裝并配置 vCenter 和 ESXi 主機。
- 許可：確保 vSAN 許可激活。
配置步驟
- 啟用 vSAN 功能
在 vCenter 中創建或編輯集群，勾選 vSAN 選項。
- 檢查硬件和磁盤兼容性
確保主機中的磁盤滿足 vSAN 的硬件兼容性要求，可以通過 VMware Compatibility Guide 檢查。
- 在 vCenter 中配置 vSAN 存儲池
標記磁盤用途：標記合適的磁盤為緩存層或容量層。
創建磁盤組：每個磁盤組由 1 塊緩存層磁盤和最多 7 塊容量層磁盤組成。
- 配置存儲策略
設置容錯方式（RAID 模式）、容錯數（FTT）、條帶寬度及預留容量。
- 應用存儲策略
在虛擬機部署或磁盤配置時直接選擇存儲策略。
- 測試與驗證
使用 vSAN 健康檢查工具驗證配置是否符合最佳實踐。
總 結
vSAN 通過分布式存儲架構將性能與容量需求相結合，為虛擬化環境提供高效的存儲解決方案。其靈活的存儲策略和多種容錯方式使其在高可用性、擴展性和性能上具備顯著優勢。企業可以根據業務需求，合理規劃和部署 vSAN，充分發揮其技術潛能。
