VMware [Lab 7]: Accessing iSCSI Storage, Managing VMFS Datastores, Accessing NFS Storage

I. MÔ TẢ YÊU CẦU CỦA BÀI LAB
1. Mô tả sơ bộ
Bài thực hành Lab 7 giải quyết bài toán cốt lõi của trung tâm dữ liệu ảo hóa: Xây dựng hệ thống lưu trữ dùng chung (Shared Storage) cho các cụm máy chủ VMware ESXi thông qua hai giao thức mạng lưu trữ phổ biến là iSCSI (Block Storage) và NFS (File Storage), kết hợp định dạng hệ thống tập tin cụm VMFS (Virtual Machine File System).

2. Vấn đề kỹ thuật cần giải quyết​

Khi triển khai các bài lab từ 1 đến 6, máy ảo vCenter và các máy ảo nghiệp vụ đều được lưu trên ổ đĩa cục bộ (Local Datastore) của ESXi host 10.30.194.15. Cách làm này dẫn đến những điểm nghẽn nghiêm trọng:

1. Rào cản tính sẵn sàng cao (High Availability - HA) và vMotion: Nếu máy chủ vật lý gặp sự cố phần cứng (cháy nguồn, chết mainboard), toàn bộ máy ảo lưu trên ổ cứng cục bộ đó sẽ chết theo. Để vMotion có thể di chuyển máy ảo đang chạy sang host khác mà không ngắt quãng dịch vụ, hoặc để vSphere HA tự động bật lại VM trên host còn sống, tất cả các host trong cụm bắt buộc phải cùng nhìn thấy chung một phân vùng lưu trữ.
2. Khác biệt cốt lõi giữa iSCSI (Block) và NFS (File):
   • iSCSI (Internet Small Computer System Interface): Đóng gói lệnh SCSI truyền qua hạ tầng mạng TCP/IP (cổng mặc định 3260). ESXi coi các LUN nhận được qua iSCSI hệt như một ổ cứng vật lý gắn trực tiếp vào máy. Do đó, ESXi phải tự tay phân vùng và định dạng hệ thống tệp tin chuyên biệt của VMware là VMFS lên LUN đó.
   • NFS (Network File System): Là giao thức lưu trữ dạng tệp tin (File-level) chạy qua cổng 2049. Máy chủ NAS đã tự định dạng sẵn ổ cứng bằng ext4/ZFS và chỉ chia sẻ một thư mục qua mạng. ESXi chỉ việc kết nối vào thư mục đó và lưu thẳng các file máy ảo (.vmx, .vmdk) mà không cần format VMFS.
3. Bài toán mở rộng dung lượng Datastore không downtime: Khi máy ảo sinh thêm dữ liệu và làm đầy Datastore, quản trị viên cần biết cách mở rộng dung lượng ổ đĩa (Expand Datastore) bằng cách kéo giãn phân vùng hiện tại hoặc ghép thêm LUN mới (Extent) mà không phải tắt máy ảo.

II. GIẢI PHÁP VÀ TRIỂN KHAI THỰC TẾ​

Quy trình giải quyết gồm bốn khối công việc chính:

• Phần 1: Cấu hình VMkernel Adapter chuyên dụng cho lưu trữ và kích hoạt iSCSI Software Adapter.
• Phần 2: Khám phá iSCSI Target, gắn LUN và tạo mới VMFS Datastore.
• Phần 3: Quản lý và mở rộng dung lượng VMFS Datastore (Expand/Extent).
• Phần 4: Kết nối bộ lưu trữ chia sẻ qua giao thức NFS.

1. CẤU HÌNH MẠNG LƯU TRỮ VÀ KÍCH HOẠT ISCSI INITIATOR
Lưu lượng lưu trữ (IP Storage Traffic) đòi hỏi độ trễ cực thấp và băng thông lớn. Do đó, không bao giờ dùng chung cổng quản trị vmk0 cho iSCSI mà phải tạo riêng một cổng VMkernel chuyên dụng.

Bước 1.1: Thao tác kiểm tra cấu hình Storage Adapters trên ESXi Host

• Trên cây phân cấp Inventory bên trái (góc nhìn Hosts and Clusters), điều hướng mở rộng Datacenter Lab và nhấp chọn máy chủ ESXi cần kiểm tra: esxi.uyenthy.local.
• Chuyển sang tab Configure ở màn hình chính -> cuộn xuống nhóm danh mục Storage -> chọn mục Storage Adapters.

• Bảng điều khiển sẽ liệt kê toàn bộ các bộ điều khiển lưu trữ mà nhân kernel của ESXi nhận diện được, bao gồm:
  • vmhba0: Bộ điều khiển lưu trữ vật lý hoặc controller ảo (ví dụ: LSI Logic / VMware Paravirtual SCSI / RAID Controller) chịu trách nhiệm kết nối trực tiếp với các ổ cứng cục bộ (Local Disks).
  • vmhba1, vmhba2,...: Các adapter lưu trữ phụ trợ khác nếu có.
  • vmhba64 (hoặc vmhba65): Thiết bị đại diện cho iSCSI Software Adapter (nếu máy chủ đã được kích hoạt module iSCSI từ trước).
• Đối chiếu cột Type để phân định công nghệ kết nối: Block SCSI, iSCSI Software Adapter, NVMe Controller hoặc Fibre Channel.
• Quan sát cột Status của từng adapter.
• Trong điều kiện máy chủ vật lý thực tế, trạng thái bình thường sẽ hiển thị là Online hoặc Connected.
• Lưu ý: Do hệ thống lab đang được triển khai theo mô hình ảo hóa lồng ảo hóa (Nested Virtualization), máy chủ ESXi chạy dưới dạng máy ảo trên một nền tảng hypervisor khác nên một số adapter có thể hiển thị trạng thái là Unknown. Đây là hiện tượng bình thường khi driver của ESXi không thể đọc trực tiếp các tín hiệu phần cứng tầng thấp (raw hardware telemetry) từ controller vật lý bên dưới.
• Nhấp chọn từng adapter trong danh sách, quan sát các thẻ thông tin chi tiết ở khung hiển thị phía dưới:
  • Tab Properties: Cung cấp thông tin nhận diện phần cứng, tên model, loại driver đang nạp vào kernel, phiên bản firmware, và đặc biệt là chuỗi định danh iSCSI Name (IQN) nếu đang chọn adapter iSCSI.

Bước 1.2: Tạo VMkernel Adapter trên một Standard Switch mới​

• Chọn tab Configure -> nhóm Networking -> chọn Virtual Switches.

• Nhấp vào ADD NETWORKING...:
  • Select connection type: Chọn VMkernel Network Adapter -> bấm Next.

• Create a Standard Switch:
  • Assigned adapters: Nhấp vào biểu tượng dấu cộng (+) để gán một card mạng vật lý phụ làm Uplink cho switch mới này. Lưu ý tuyệt đối không chọn vmnic0 vì card này đang gánh mạng quản lý của host.
  • Bấm Next.

• Port properties:
  • Network label: Đặt tên nhận diện cho cổng là iSCSI-Storage-A.
  • VLAN ID: Chọn None (0) hoặc điền VLAN chuyên dụng cho luồng dữ liệu lưu trữ nếu hạ tầng có phân chia VLAN.
  • IPv4 / IPv6: Giữ mặc định IPv4.
  • Available services: Bỏ trống toàn bộ các ô (không tích vào vMotion, Provisioning, Management network,...). Bấm Next.

• IPv4 settings:

• Kiểm tra lại bảng tổng hợp cấu hình tại màn hình Ready to complete -> bấm Finish.

Tương tự như vậy, gán thêm 1 card vật lý phụ làm Uplink cho switch mới.



Khi này ở vSwitch2 và vSwitch3 đều được gán vmk1 và vmk2


Xác minh các cổng VMkernel vừa tạo:

• Điều hướng tới Configure > Networking > VMkernel adapters.
• Kiểm tra sự hiện diện và thông số IP/Subnet Mask của từng port:
  • iSCSI-Storage-A → 172.20.10.61/24
  • iSCSI-Storage-B → 172.20.10.62/24

Bước 1.3: Kích hoạt iSCSI Software Adapter trên ESXi​

• Vẫn tại tab Configure của host esxi.uyenthy.local, cuộn xuống nhóm Storage -> chọn Storage Adapters.
• Nhấp vào ADD SOFTWARE ADAPTER (hoặc biểu tượng dấu cộng +).
• Chọn Add iSCSI adapter -> bấm OK.

• Trên bảng danh sách sẽ xuất hiện thêm một thiết bị lưu trữ mới tên là vmhba65 với trạng thái Enabled. Đây chính là card HBA ảo dùng để gửi/nhận lệnh iSCSI qua card mạng Ethernet thông thường.

• Nhấp chọn adapter vmhba64 (hoặc vmhba65) vừa tạo trong bảng Storage Adapters.
• Ở khung thông tin bên dưới, chuyển sang tab Properties:
  • Tìm đến dòng iSCSI Name: Chuỗi này có định dạng chuẩn toàn cầu dạng iqn.1998-01.com.vmware:esxi... (ví dụ: iqn.1998-01.com.vmware:esxi.uyenthy.local-xxxxxxxx).
  • Thực hiện sao chép và lưu lại chuỗi IQN này. Đây là mã định danh đại diện cho vai trò Initiator của máy chủ ESXi, bắt buộc phải cung cấp cho quản trị viên lưu trữ để cấu hình cấp quyền trên máy chủ iSCSI Target (SAN/NAS).
  • Lưu ý: Mặc dù VMware cho phép chỉnh sửa IQN, nhưng trong hầu hết các môi trường triển khai thực tế, khuyến cáo là giữ nguyên giá trị mặc định do hệ thống tự sinh để tránh xung đột định danh.
• Vẫn tại phần thông tin chi tiết của adapter vmhba65, chuyển sang tab Network Port Binding.
• Nhấn vào nút Add... (hoặc biểu tượng +).

• Trong hộp thoại danh sách các VMkernel hiện có trên host, tích chọn cả hai cổng VMkernel đã được chuẩn bị riêng cho lưu trữ:
  • iSCSI-Storage-A (vmk1)
  • iSCSI-Storage-B (vmk2)

• Nhấn OK để hoàn tất việc liên kết cổng.

Quan sát bảng hiển thị trong tab Network Port Binding:

• Cả hai cổng VMkernel (vmk1 và vmk2) đều được liệt kê đầy đủ.
• Cột Path Status hiển thị trạng thái ban đầu là "Not Used": Điều này là bình thường vì tại thời điểm này máy chủ ESXi chưa khai báo địa chỉ IP của iSCSI Target nào.
• Cột Port Group Policy (hoặc Compliance Status) bắt buộc phải hiển thị trạng thái "Compliant".

2. KHÁM PHÁ TARGET VÀ TẠO MỚI VMFS DATASTORE

Bước 2.1: Cấu hình địa chỉ Discovery cho iSCSI Target

• Chọn adapter vmhba64 vừa tạo trong danh sách Storage Adapters.
• Ở khung thông tin chi tiết bên dưới, chuyển sang tab Dynamic Discovery.

• Nhấp vào nút Add...:
  • iSCSI Server: Nhập địa chỉ IP của máy chủ SAN/iSCSI Target.
  • Port: Giữ nguyên cổng tiêu chuẩn 3260.

• Bấm OK.
• Sau khi nhập xong, hệ thống xuất hiện cảnh báo yêu cầu quét lại thiết bị: Nhấp vào nút Rescan Storage... ở thanh công cụ phía trên để ESXi phát đi gói tin truy vấn IQN (iSCSI Qualified Name) và tìm kiếm các LUN được chia sẻ từ Target.

Bước 2.2: Khởi tạo phân vùng lưu trữ VMFS Datastore mới​

• Sau khi Rescan thành công, các đĩa LUN vật lý từ xa sẽ hiển thị trong mục Storage Devices. Tiến hành định dạng hệ thống tệp tin VMFS:
  • Nhấp chuột phải vào host esxi.uyenthy.local -> chọn Storage -> New Datastore...

• Name and device selection:
  • Datastore name: Đặt tên nhận diện.
  • Chọn ổ đĩa LUN xuất hiện trong bảng danh sách (hiển thị loại kết nối là iSCSI Disk với dung lượng tương ứng).
  • Bấm Next.

Chờ quá trình tạo datastore hoàn tất. Kiểm tra trong Tasks pane để đảm bảo không có lỗi.



3. QUẢN LÝ VÀ MỞ RỘNG DUNG LƯỢNG VMFS DATASTORE
Khi một phân vùng lưu trữ sắp cạn kiệt dung lượng, VMware cung cấp hai phương án mở rộng mà không làm gián đoạn máy ảo đang chạy:

Bước 3.1: Mở rộng dung lượng trên chính LUN hiện tại (Increase Datastore Capacity)
Đây là phương án chuẩn nhất khi quản trị viên Storage vừa tăng dung lượng của LUN trên tủ đĩa SAN vật lý.

• Trên thanh điều hướng vSphere Client, chuyển sang góc nhìn Storage (biểu tượng chồng ổ đĩa).
• Nhấp chuột phải vào iSCSI-Datastore-01 -> chọn Increase Datastore Capacity....

• Tại bước Device Selection: Chọn chính thiết bị LUN đang chứa Datastore này (hệ thống sẽ hiển thị dung lượng chưa phân bổ - Free Space mới được nới rộng).

• Bấm Next.
• Tại bước Specify Configuration: Kéo thanh trượt hoặc nhập số dung lượng muốn mở rộng thêm để gộp vào Datastore.

• Bấm Next -> bấm Finish. Dung lượng tổng thể của iSCSI-Datastore-01 sẽ tăng lên ngay tức thì.

Bước 3.2: Ghép thêm LUN mới vào Datastore (Spanning Extents)
Đây là phương án cứu cánh khi LUN hiện tại đã chạm kịch trần phần cứng nhưng bạn vẫn còn một LUN trống khác.

• Trong wizard Increase Datastore Capacity, thay vì chọn ổ cũ, chọn sang một LUN iSCSI hoàn toàn mới chưa được định dạng.

• Hệ thống sẽ gộp LUN mới này làm một Extent (phân vùng mở rộng) gắn liền với Datastore ban đầu.

• Cảnh báo kỹ thuật: Hạn chế tối đa việc lạm dụng cơ chế Extent trong môi trường thực tế. Bởi vì nếu một trong hai LUN cấu thành bị lỗi vật lý, toàn bộ Datastore sẽ có nguy cơ sập và mất dữ liệu của tất cả máy ảo bên trong.

4. QUY TRÌNH HỦY KẾT NỐI (UNMOUNT) VÀ XÓA (DELETE) DATASTORE
Khi một phân vùng lưu trữ không còn nhu cầu sử dụng, cần thu hồi LUN để cấp phát cho hệ thống khác hoặc thay thế phần cứng lưu trữ, quản trị viên phải thực hiện gỡ bỏ Datastore khỏi vCenter.

VMware cung cấp hai phương thức gỡ bỏ với mức độ tác động hoàn toàn khác nhau:

• Unmount Datastore (Hủy gắn kết): Ngắt kết nối logic giữa ESXi host và Datastore. Dữ liệu bên trong LUN vẫn còn nguyên vẹn, bạn có thể mount lại vào bất kỳ lúc nào hoặc mount sang một cụm ESXi khác.
• Delete Datastore (Xóa hoàn toàn): Phá hủy toàn bộ bảng phân vùng hệ thống tệp tin VMFS trên LUN, xóa sạch toàn bộ dữ liệu máy ảo bên trong và đưa LUN trở về trạng thái trống (Unformatted).

Bước 4.1: Kiểm tra các điều kiện tiên quyết bắt buộc
Trước khi Unmount hoặc Delete bất kỳ Datastore nào, VMware vCenter sẽ thực hiện kiểm tra tính hợp lệ. Quản trị viên bắt buộc phải đảm bảo thỏa mãn tất cả các điều kiện sau:

1. Không còn máy ảo hay bản mẫu (Templates) lưu trữ trên Datastore: Tất cả máy ảo phải được tắt nguồn và di chuyển (Storage vMotion) sang Datastore khác, hoặc xóa vĩnh viễn khỏi đĩa.
2. Không chứa file hoán đổi bộ nhớ (Swapfile): Đảm bảo host không cấu hình đường dẫn lưu swap file của hệ thống lên Datastore này.
3. Không chứa file Dump hoặc System Logs: Đảm bảo dịch vụ syslog và phân vùng chẩn đoán lỗi (Diagnostic coredump partition) của ESXi không trỏ vào Datastore cần xóa.
4. Không nằm trong cụm Datastore Cluster (Storage DRS): Nếu Datastore đang thuộc một Datastore Cluster, phải đưa Datastore vào chế độ bảo trì (Maintenance Mode) và tách ra khỏi cụm trước.
5. Không dùng làm vSphere HA Heartbeat Datastore: Đảm bảo tính năng vSphere High Availability không chọn Datastore này làm kênh kiểm tra nhịp tim dự phòng giữa các host.

Bước 4.2: Thao tác thực hiện chi tiết

• Tại góc nhìn Storage, nhấp chuột phải vào Datastore cần xóa vĩnh viễn.
• Chọn Delete Datastore.

• Hộp thoại cảnh báo bảo mật màu đỏ xuất hiện
• Kiểm tra kỹ lại tên Datastore hiển thị trong thông báo để tránh xóa nhầm sang Datastore chứa máy ảo nghiệp vụ quan trọng.
• Bấm OK (hoặc Delete) để xác nhận.
• Hệ thống chạy tác vụ xóa phân vùng VMFS trên đĩa:
  • Datastore biến mất hoàn toàn khỏi danh mục Storage trên vSphere Client.
  • Ổ đĩa LUN trên thiết bị SAN/NAS được giải phóng, quay trở lại trạng thái thiết bị thô (Unconsumed / Free Space) sẵn sàng cho việc tái sử dụng.

5. KẾT NỐI VÀ QUẢN LÝ NFS STORAGE
NFS là phương thức lưu trữ mạng rất phổ biến nhờ chi phí thấp, triển khai linh hoạt và cực kỳ phù hợp để lưu trữ file ảnh ISO, sao lưu máy ảo (Backup) hoặc dùng cho các hệ thống NAS như Synology, TrueNAS hay NetApp.

Bước 5.1: Khởi tạo kết nối NFS Datastore

• Nhấp chuột phải vào Datacenter Lab -> chọn Storage -> New Datastore....
• Type: Chọn NFS -> bấm Next.

• NFS version: Chọn NFS 4.1 (hỗ trợ bảo mật Kerberos và cơ chế chịu lỗi nhiều đường truyền Multipathing) hoặc NFS 3 (chuẩn truyền thống, cấu hình đơn giản). Trong bài lab này chọn NFS 3 -> bấm Next.

• Name and configuration:
  • Datastore name: Đặt tên nhận diện.
  • Folder: Nhập đường dẫn thư mục chia sẻ trên máy chủ NAS.
  • Server: Nhập địa chỉ IP hoặc FQDN của máy chủ NFS Server.

• Kiểm tra thông tin tại trang tổng kết -> bấm Finish.

Bước 5.2: Xem và kiểm tra thông tin NFS Datastore
Sau khi hoàn tất việc kết nối phân vùng lưu trữ NFS, việc xác nhận các thông số vận hành và kiểm tra tình trạng dịch vụ từ cả giao diện quản trị đồ họa vSphere Client lẫn giao diện dòng lệnh ESXi là bước bắt buộc nhằm bảo đảm tính thông suốt trước khi đưa vào lưu trữ máy ảo.

• Trên thanh điều hướng vSphere Client, chuyển sang góc nhìn Storage.
• Mở rộng cấu trúc Datacenter Lab, nhấp chọn Datastore NFS vừa tạo.
• Chuyển sang tab Summaryở màn hình chính và kiểm tra các trường thông tin cốt lõi:
  • Type: Xác nhận phiên bản giao thức đang chạy là NFS (NFS version 3).
  • Capacity: Tổng dung lượng của phân vùng chia sẻ từ máy chủ NFS (NAS).
  • Free Space: Dung lượng thực tế còn trống khả dụng.
  • URL: Đường dẫn định danh duy nhất (Unique Resource Locator) của volume NFS trên hệ thống file nội bộ của ESXi (dạng ds:///vmfs/volumes/...).
  • Hosts: Số lượng và danh sách các máy chủ ESXi đang mount thành công Datastore này.

• Chuyển sang tab Files: Giao diện đóng vai trò như một trình quản lý tệp (File Browser) trực quan.
• Upload dữ liệu: Nhấp vào nút Upload Files để tải các file ảnh đĩa (.iso), file cấu hình hoặc OVF template phục vụ triển khai máy ảo.
• Tạo thư mục: Nhấp vào New Folder để cấu trúc cây thư mục lưu trữ (ví dụ tạo thư mục ISOs, Templates).
• Tải xuống / Thao tác tệp: Nhấp chuột phải vào một tệp tin bất kỳ để chọn Download, Move to... hoặc Delete.

• Chuyển sang tab Hosts:
• Kiểm tra danh sách toàn bộ các máy chủ ESXi (như esxi.uyenthy.local).
• Cột trạng thái kết nối hiển thị tình trạng truy cập bình thường, không có dấu hiệu ngắt kết nối (Disconnected) hay mất quyền đọc/ghi.

• Mở terminal hoặc công cụ SSH (PuTTY, PowerShell/CMD) kết nối vào ESXi host 10.30.194.15 với tài khoản root.
• Đối với NFS phiên bản 3: Thực thi lệnh: esxcli storage nfs list
• Đầu ra hiển thị bảng thông số: Volume Name, Host (Địa chỉ IP/FQDN của máy chủ NFS), Share (đường dẫn thư mục mount, ví dụ /nfs_storage), Accessible (true), Mounted (true), Read-Only (false).

IV. KẾT LUẬN​

Bài lab số 7 đã giải quyết hoàn toàn mắt xích then chốt trong chuỗi bài thực hành VMware vSphere:

1. Chuyển đổi từ hạ tầng lưu trữ đơn lẻ sang lưu trữ chia sẻ: Cụm máy chủ giờ đây không còn bị giới hạn bởi các ổ đĩa cục bộ, cho phép dữ liệu máy ảo tồn tại độc lập với phần cứng máy chủ vật lý.
2. Làm chủ cả hai mô hình Block và File Storage: Nắm vững cách thức vận hành của iSCSI kết hợp với hệ thống tệp cụm VMFS 6 cho các ứng dụng đòi hỏi hiệu năng I/O cao, đồng thời tận dụng sự linh hoạt của NFS cho mục đích chia sẻ và lưu trữ mở rộng.
3. Sẵn sàng cho các bài thực hành nâng cao: Việc đưa thành công hai Datastore iSCSI-Datastore-01 và NFS-Datastore-Share vào hoạt động là điều kiện cần bắt buộc để triển khai di chuyển máy ảo sống (vMotion), tính năng chịu lỗi tự động (vSphere HA), cân bằng tải tài nguyên (vSphere DRS) và quản lý bản mẫu máy ảo (Content Library/Templates) ở các bài lab tiếp theo.