VMware [Lý thuyết]: Các khái niệm lưu trữ, Fibre Channel, iSCSI, tạo và quản lý VMFS Datastores, NFS Datastores

NMQui

Intern
I. Tổng quan

Trong môi trường ảo hóa VMware vSphere, hệ thống lưu trữ giữ vai trò cung cấp không gian để lưu trữ các máy ảo, hệ điều hành khách, dữ liệu ứng dụng và các tệp cấu hình phục vụ quá trình vận hành của toàn bộ hạ tầng. Không giống như mô hình máy chủ vật lý truyền thống, vSphere sử dụng các Datastore để trừu tượng hóa tài nguyên lưu trữ vật lý thành một không gian lưu trữ thống nhất, giúp quản trị viên dễ dàng triển khai, quản lý và mở rộng hệ thống. Nhờ cơ chế này, các máy ảo không cần quan tâm dữ liệu được lưu trên thiết bị nào mà chỉ cần truy cập thông qua Datastore đã được cấu hình trong hệ thống.

Bên cạnh việc cung cấp không gian lưu trữ, VMware vSphere còn hỗ trợ nhiều công nghệ lưu trữ khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu triển khai từ các hệ thống quy mô nhỏ đến trung tâm dữ liệu doanh nghiệp. Các công nghệ như Fibre Channel SAN, iSCSI SAN, NFS, VMFS, vSAN và vSphere Virtual Volumes đều được tích hợp để mang lại hiệu năng cao, khả năng mở rộng linh hoạt và tính sẵn sàng của dữ liệu. Đồng thời, VMware còn hỗ trợ các cơ chế Multipathing, Raw Device Mapping và Storage Policy nhằm nâng cao hiệu quả khai thác tài nguyên lưu trữ trong môi trường ảo hóa.

Trong bài học này, nội dung tập trung tìm hiểu các khái niệm cơ bản về lưu trữ trong VMware vSphere, nguyên lý hoạt động của Fibre Channel và iSCSI, cách tạo và quản lý VMFS Datastore cũng như cấu hình NFS Datastore. Đây là những kiến thức nền tảng giúp quản trị viên lựa chọn giải pháp lưu trữ phù hợp, xây dựng hệ thống có hiệu năng ổn định, khả năng dự phòng cao và đáp ứng tốt các tính năng quan trọng của vSphere như vMotion, High Availability (HA) và Distributed Resource Scheduler (DRS).

II. Các khái niệm lưu trữ (Storage Concepts)

1. Tổng quan về Datastore


Trong VMware vSphere, Datastore là một đơn vị lưu trữ logic được tạo từ một hoặc nhiều thiết bị lưu trữ vật lý. Datastore đóng vai trò như một vùng lưu trữ tập trung, nơi chứa toàn bộ dữ liệu của các máy ảo, bao gồm tệp cấu hình, ổ đĩa ảo, tệp ISO, template và các dữ liệu phục vụ quá trình vận hành của hệ thống. Việc sử dụng Datastore giúp quản trị viên không cần thao tác trực tiếp với từng thiết bị lưu trữ vật lý mà chỉ làm việc với một lớp lưu trữ logic được VMware quản lý thống nhất. Điều này giúp đơn giản hóa việc triển khai, mở rộng và quản lý hệ thống lưu trữ trong môi trường ảo hóa.

1784864214389.png

VMware vSphere hỗ trợ nhiều loại Datastore khác nhau nhằm đáp ứng các yêu cầu triển khai đa dạng.

VMFS (Virtual Machine File System) là hệ thống tệp được VMware thiết kế riêng cho môi trường ảo hóa. VMFS hoạt động theo mô hình truy cập Block Storage và cho phép nhiều ESXi Host cùng lúc truy cập đến một Datastore mà vẫn đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu. Đây là loại Datastore được sử dụng phổ biến trong các hệ thống SAN hoặc lưu trữ cục bộ.

NFS Datastore sử dụng giao thức Network File System để truy cập dữ liệu theo dạng File Storage thông qua mạng TCP/IP. ESXi Host kết nối đến thiết bị NAS bằng VMkernel Adapter và sử dụng thư mục chia sẻ trên máy chủ NFS như một Datastore dùng chung.

vSAN Datastore là giải pháp lưu trữ định nghĩa bằng phần mềm của VMware. Thay vì sử dụng SAN hoặc NAS truyền thống, vSAN tổng hợp các ổ cứng cục bộ trên nhiều ESXi Host thành một Datastore phân tán duy nhất, vừa đảm bảo hiệu năng vừa tăng khả năng mở rộng của hệ thống.

vSphere Virtual Volumes (vVols) là phương thức quản lý lưu trữ hiện đại, cho phép từng máy ảo được quản lý trực tiếp trên hệ thống lưu trữ thông qua các Storage Policy thay vì phụ thuộc vào LUN hoặc Volume như trước đây. Điều này giúp việc quản trị lưu trữ linh hoạt và hiệu quả hơn trong các trung tâm dữ liệu hiện đại.

2. Phương thức truy cập lưu trữ

VMware phân chia các phương thức truy cập lưu trữ thành hai nhóm chính là Block-backed Storage và File-backed Storage. Việc phân chia này dựa trên cách dữ liệu được lưu trữ và truy cập trên hệ thống lưu trữ vật lý.

Chèn Hình 2.2. Datastore Access Methods (Trang 184).

Block-backed Storage lưu trữ dữ liệu theo từng khối dữ liệu (Block). ESXi Host giao tiếp trực tiếp với thiết bị lưu trữ thông qua các giao thức như Fibre Channel hoặc iSCSI và tự quản lý hệ thống tệp VMFS. Phương thức này mang lại hiệu năng cao, phù hợp với các hệ thống yêu cầu tốc độ truy xuất lớn và khả năng xử lý đồng thời nhiều tác vụ.

Ngược lại, File-backed Storage lưu trữ dữ liệu dưới dạng các tệp và thư mục trên hệ thống NAS. ESXi Host không quản lý trực tiếp cấu trúc lưu trữ mà truy cập thông qua giao thức NFS. Cách tiếp cận này giúp việc triển khai đơn giản hơn, đồng thời dễ dàng chia sẻ dữ liệu giữa nhiều máy chủ.

Trong VMware vSphere, VMFS, vSAN và vVols sử dụng cơ chế Block-backed Storage, trong khi NFS và một số triển khai của vVols sử dụng File-backed Storage. Việc lựa chọn phương thức lưu trữ phù hợp phụ thuộc vào hiệu năng, chi phí đầu tư và yêu cầu vận hành của từng hệ thống.

3. Cấu trúc dữ liệu trong Datastore

Mỗi máy ảo trong VMware đều được lưu trữ dưới dạng một tập hợp các tệp trên Datastore. Toàn bộ dữ liệu của máy ảo được đặt trong một thư mục riêng biệt nhằm thuận tiện cho việc quản lý, sao lưu và di chuyển giữa các ESXi Host.

1784865232579.png


Các tệp quan trọng của một máy ảo bao gồm:

  • Tệp .vmx chứa toàn bộ cấu hình của máy ảo như CPU, RAM, Network Adapter và các thiết bị phần cứng.
  • Tệp .vmdk là ổ đĩa cứng ảo chứa hệ điều hành và dữ liệu của máy ảo.
  • Tệp .nvram lưu thông tin BIOS hoặc EFI.
  • Tệp .vswp được tạo khi máy ảo khởi động để hỗ trợ quản lý bộ nhớ.
  • Các tệp .log ghi lại nhật ký hoạt động của máy ảo nhằm hỗ trợ việc giám sát và khắc phục sự cố.
Đối với các Datastore dựa trên vSAN hoặc vVols, máy ảo không còn được lưu dưới dạng các tệp truyền thống mà được chia thành nhiều Object riêng biệt. Mỗi Object có Metadata, dữ liệu và định danh riêng giúp VMware dễ dàng quản lý, sao chép và mở rộng hệ thống lưu trữ phân tán.

4. Tổng quan các công nghệ lưu trữ

VMware vSphere hỗ trợ nhiều công nghệ lưu trữ nhằm đáp ứng các yêu cầu khác nhau về hiệu năng, khả năng mở rộng và chi phí đầu tư. Các công nghệ này bao gồm Direct Attached Storage (DAS), Fibre Channel SAN, Fibre Channel over Ethernet (FCoE), iSCSI SAN và Network Attached Storage (NAS).

Chèn Hình 2.4. Storage Overview (Trang 187).

Direct Attached Storage là phương thức lưu trữ sử dụng ổ cứng gắn trực tiếp vào máy chủ ESXi thông qua các giao tiếp như SATA, SAS hoặc NVMe. Mặc dù có chi phí thấp và triển khai đơn giản nhưng DAS không hỗ trợ khả năng chia sẻ dữ liệu giữa nhiều ESXi Host.

Fibre Channel SAN là hệ thống lưu trữ chuyên dụng có hiệu năng rất cao, thường được triển khai trong các trung tâm dữ liệu doanh nghiệp. Hệ thống sử dụng mạng Fibre Channel riêng biệt để truyền lệnh SCSI giữa máy chủ và thiết bị lưu trữ.

FCoE là giải pháp kết hợp giữa Fibre Channel và Ethernet, cho phép truyền lưu lượng Fibre Channel trên hạ tầng Ethernet tốc độ cao mà vẫn giữ được các ưu điểm của SAN truyền thống.

iSCSI sử dụng mạng TCP/IP tiêu chuẩn để truyền tải lệnh SCSI. Đây là giải pháp có chi phí đầu tư thấp hơn Fibre Channel nhưng vẫn đáp ứng tốt nhu cầu lưu trữ dùng chung của nhiều doanh nghiệp.

Network Attached Storage sử dụng giao thức NFS để chia sẻ dữ liệu ở cấp độ tệp thông qua mạng IP. Đây là giải pháp dễ triển khai, phù hợp với các môi trường cần chia sẻ dữ liệu giữa nhiều ESXi Host.

Loại DatastorePhương thức truy cậpNội dung lưu trữ
VMFSTruy cập theo khối (Block Access)Tệp (Files)
NFSTruy cập theo tệp (File Access)Tệp (Files)
vSANTruy cập theo khối (Block Access)Đối tượng (Objects)
vSphere Virtual Volumes (vVols)Truy cập theo khối hoặc theo tệp (Block or File Access)Đối tượng (Objects)

Bảng này tổng hợp các loại Datastore được VMware hỗ trợ, phương thức truy cập lưu trữ, công nghệ nền tảng và khả năng tích hợp với các tính năng của vSphere. Đây là bảng quan trọng giúp so sánh nhanh VMFS, NFS, vSAN và vVols, đồng thời hỗ trợ lựa chọn giải pháp lưu trữ phù hợp cho từng môi trường triển khai.

5. Quy ước đặt tên thiết bị lưu trữ

Để quản lý hiệu quả các thiết bị lưu trữ trong hệ thống, VMware sử dụng nhiều phương thức định danh khác nhau. Mỗi phương thức phục vụ cho một mục đích quản trị riêng và giúp ESXi Host nhận diện chính xác các thiết bị lưu trữ đang kết nối.

Chèn Hình 2.5. Storage Device Naming Conventions (Trang 189).

Thiết bị lưu trữ được nhận dạng bằng Runtime Name theo định dạng vmhba:C:T:L, trong đó mỗi thành phần đại diện cho bộ điều hợp lưu trữ, kênh kết nối, thiết bị đích và Logical Unit Number. Tuy nhiên Runtime Name có thể thay đổi sau khi khởi động lại hệ thống nên không được sử dụng làm định danh lâu dài.

Đối với Fibre Channel, VMware sử dụng Worldwide Port Name (WWPN) để định danh duy nhất từng cổng kết nối trên toàn cầu. Trong khi đó, iSCSI sử dụng hai định dạng phổ biến là IQN và EUI để nhận diện các thiết bị Initiator và Target.

Ngoài ra, mỗi thiết bị lưu trữ còn được gán một Logical Unit Number (LUN). Đây là số định danh giúp ESXi phân biệt từng vùng lưu trữ được cung cấp từ hệ thống SAN và là cơ sở để tạo VMFS Datastore sau này.

6. Raw Device Mapping (RDM)

Raw Device Mapping là cơ chế cho phép một máy ảo truy cập trực tiếp đến thiết bị lưu trữ vật lý thông qua một tệp ánh xạ được lưu trên VMFS Datastore. Thay vì lưu toàn bộ dữ liệu trong tệp VMDK thông thường, dữ liệu sẽ được ghi trực tiếp lên LUN vật lý của hệ thống SAN.

Chèn Hình 2.6. About Raw Device Mapping (Trang 199).

VMware hỗ trợ hai chế độ hoạt động của RDM. Chế độ Virtual Compatibility cho phép máy ảo sử dụng hầu hết các tính năng của VMware như Snapshot hoặc Clone trong khi vẫn truy cập đến thiết bị lưu trữ vật lý. Chế độ Physical Compatibility cho phép hệ điều hành khách giao tiếp gần như trực tiếp với thiết bị SAN, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu truy cập mức thấp đến phần cứng lưu trữ.

Việc sử dụng Raw Device Mapping thường được áp dụng trong các hệ thống cơ sở dữ liệu hoặc các ứng dụng doanh nghiệp yêu cầu hiệu năng cao và khả năng tương thích với các giải pháp lưu trữ chuyên dụng.

phần 2

III. Fibre Channel Storage

1. Tổng quan về Fibre Channel


Fibre Channel (FC) là công nghệ mạng lưu trữ chuyên dụng được sử dụng phổ biến trong các trung tâm dữ liệu nhằm cung cấp khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao giữa máy chủ và hệ thống lưu trữ. Trong VMware vSphere, Fibre Channel được sử dụng để kết nối các ESXi Host với hệ thống Storage Area Network (SAN), cho phép nhiều máy chủ cùng truy cập vào một vùng lưu trữ dùng chung. Nhờ sử dụng hạ tầng mạng riêng biệt, Fibre Channel có độ trễ thấp, băng thông lớn và độ ổn định cao, đáp ứng tốt các yêu cầu của môi trường ảo hóa doanh nghiệp. Theo tài liệu LEC, VMware vSphere 8 hỗ trợ Fibre Channel với tốc độ lên đến 32 Gbps và đồng thời hỗ trợ Fibre Channel over Ethernet (FCoE) nhằm tận dụng hạ tầng mạng Ethernet tốc độ cao hiện có.

Để sử dụng Fibre Channel, mỗi ESXi Host phải được trang bị Host Bus Adapter (HBA) chuyên dụng. HBA đóng vai trò là bộ điều hợp giúp máy chủ giao tiếp với hệ thống SAN thông qua giao thức Fibre Channel. Khi ESXi Host khởi động, HBA sẽ phát hiện các thiết bị lưu trữ được cấp quyền truy cập và hiển thị chúng dưới dạng các LUN để quản trị viên tạo VMFS Datastore hoặc sử dụng cho các dịch vụ khác của VMware.

Chèn Hình 3.1. About Fibre Channel (Trang 204).

Hình minh họa thể hiện mô hình kết nối giữa ESXi Host, Fibre Channel HBA, FC Switch và hệ thống lưu trữ SAN, giúp người đọc hình dung được cách dữ liệu được truyền qua mạng Fibre Channel.



2. Các thành phần của Fibre Channel SAN

Một hệ thống Fibre Channel SAN bao gồm nhiều thành phần phối hợp với nhau để tạo thành một mạng lưu trữ hiệu suất cao. Thành phần đầu tiên là ESXi Host, nơi các máy ảo đang hoạt động và phát sinh các yêu cầu truy cập dữ liệu. Mỗi ESXi Host được trang bị một hoặc nhiều Fibre Channel HBA để kết nối với mạng SAN.

Thành phần tiếp theo là Fibre Channel SAN Switch, có nhiệm vụ kết nối các Host với hệ thống lưu trữ. Các FC Switch hoạt động tương tự switch mạng nhưng được thiết kế riêng cho giao thức Fibre Channel, hỗ trợ truyền tải dữ liệu với tốc độ rất cao và đảm bảo độ tin cậy trong quá trình vận hành.

Các FC Switch liên kết với nhau tạo thành một Fabric. Fabric là toàn bộ phần mạng của hệ thống SAN, cho phép các thiết bị lưu trữ và các máy chủ giao tiếp với nhau. Một hệ thống SAN có thể bao gồm một hoặc nhiều Fabric nhằm tăng khả năng dự phòng khi xảy ra sự cố.

Ở phía lưu trữ là Storage Processor, chịu trách nhiệm quản lý các ổ đĩa vật lý và cung cấp các Logical Unit Number (LUN) cho các ESXi Host. Storage Processor giao tiếp với FC Switch thông qua các cổng Fibre Channel chuyên dụng.

Chèn Hình 3.2. Fibre Channel SAN Components (Trang 206).

Hình minh họa mô tả đầy đủ các thành phần của một hệ thống SAN gồm ESXi Host, HBA, FC Switch, Fabric và Storage Array, đồng thời thể hiện đường truyền dữ liệu từ máy chủ đến hệ thống lưu trữ.



3. Địa chỉ Fibre Channel và kiểm soát truy cập

Để các thiết bị trong hệ thống SAN có thể nhận diện và giao tiếp với nhau, Fibre Channel sử dụng Worldwide Port Name (WWPN) làm định danh duy nhất cho từng cổng Fibre Channel. WWPN được nhà sản xuất cấp phát và không thay đổi trong suốt vòng đời của thiết bị. Khi một HBA hoặc Storage Processor kết nối vào SAN, FC Switch sẽ nhận diện thiết bị thông qua WWPN và gán địa chỉ tương ứng để thiết lập đường truyền dữ liệu.

Chèn Hình 3.3. Fibre Channel Addressing and Access Control (Trang 207).

Để tăng cường bảo mật và quản lý truy cập, Fibre Channel SAN sử dụng hai cơ chế chính là Zoning và LUN Masking.

Zoning là kỹ thuật phân chia mạng SAN thành nhiều vùng (Zone) khác nhau. Chỉ những thiết bị nằm trong cùng một Zone mới có thể giao tiếp với nhau. Cơ chế này giúp giảm lưu lượng không cần thiết trên SAN và hạn chế việc các máy chủ truy cập nhầm vào thiết bị lưu trữ của hệ thống khác.

Bên cạnh đó, LUN Masking được thực hiện trên Storage Array nhằm kiểm soát quyền truy cập vào từng LUN. Quản trị viên có thể chỉ định LUN nào được phép hiển thị cho từng ESXi Host. Nhờ đó, ngay cả khi Host nhìn thấy Storage Array, nó cũng chỉ truy cập được những LUN đã được cấp quyền.

Việc kết hợp Zoning và LUN Masking giúp tăng cường tính bảo mật, hạn chế truy cập trái phép và đảm bảo dữ liệu luôn được cô lập giữa các hệ thống khác nhau.



4. Multipathing với Fibre Channel

Trong các hệ thống doanh nghiệp, VMware khuyến nghị triển khai nhiều đường truyền giữa ESXi Host và Storage Array nhằm đảm bảo tính sẵn sàng cao và tối ưu hiệu năng. Cơ chế này được gọi là Multipathing.

Chèn Hình 3.4. Multipathing with Fibre Channel (Trang 208).

Multipathing cho phép một ESXi Host có nhiều đường dẫn vật lý đến cùng một LUN. Mỗi đường dẫn được tạo thành từ HBA của máy chủ, FC Switch và Storage Processor của hệ thống lưu trữ.

Lợi ích đầu tiên của Multipathing là High Availability. Khi một HBA, FC Switch hoặc đường truyền gặp sự cố, ESXi sẽ tự động chuyển sang đường truyền còn lại mà không làm gián đoạn hoạt động của máy ảo.

Bên cạnh khả năng dự phòng, Multipathing còn hỗ trợ Load Balancing, cho phép phân phối lưu lượng I/O qua nhiều đường truyền khác nhau nhằm khai thác tối đa băng thông của hệ thống SAN.

Trong Fibre Channel tồn tại hai mô hình hoạt động chính. Đối với Active-Active, tất cả các đường truyền đều có thể đồng thời xử lý dữ liệu, giúp tăng hiệu năng truy cập lưu trữ. Trong khi đó, mô hình Active-Passive chỉ sử dụng một đường truyền chính, các đường truyền còn lại ở trạng thái chờ và chỉ được kích hoạt khi đường truyền chính gặp sự cố.

Nhờ cơ chế Multipathing, VMware vSphere đảm bảo các máy ảo luôn có thể truy cập dữ liệu ngay cả khi một thành phần của hệ thống SAN bị lỗi, đồng thời nâng cao hiệu suất truy xuất trong các môi trường có khối lượng công việc lớn.

IV. iSCSI Storage

1. Tổng quan về iSCSI


iSCSI (Internet Small Computer Systems Interface) là giao thức cho phép truyền tải các lệnh SCSI thông qua mạng TCP/IP tiêu chuẩn. Không giống Fibre Channel phải sử dụng hạ tầng SAN chuyên dụng, iSCSI tận dụng chính hệ thống mạng Ethernet hiện có để kết nối máy chủ với thiết bị lưu trữ. Nhờ đó, chi phí đầu tư được giảm đáng kể trong khi vẫn đáp ứng tốt các yêu cầu lưu trữ dùng chung của môi trường VMware vSphere.

Trong VMware, iSCSI được triển khai thông qua hai thành phần chính là Initiator và Target. Initiator nằm trên ESXi Host và có nhiệm vụ gửi các lệnh SCSI đến thiết bị lưu trữ, trong khi Target nằm trên Storage Array và chịu trách nhiệm tiếp nhận các yêu cầu truy cập dữ liệu cũng như cung cấp các LUN cho máy chủ.

Chèn Hình 4.1. iSCSI Components (Trang 212).

Hình minh họa mô tả kiến trúc kết nối giữa ESXi Host, mạng Ethernet và hệ thống iSCSI Storage, đồng thời thể hiện vai trò của Initiator và Target trong quá trình truyền dữ liệu.



2. Các loại iSCSI Initiator

VMware vSphere hỗ trợ ba loại iSCSI Initiator nhằm đáp ứng nhiều nhu cầu triển khai khác nhau.

Loại đầu tiên là Software iSCSI Initiator. Đây là phương thức phổ biến nhất, sử dụng card mạng Ethernet thông thường và CPU của máy chủ để xử lý các lệnh iSCSI. Do không yêu cầu phần cứng chuyên dụng nên giải pháp này có chi phí thấp và dễ triển khai.

Loại thứ hai là Dependent Hardware iSCSI Adapter. Card mạng được tích hợp khả năng giảm tải một phần quá trình xử lý iSCSI nhưng vẫn phụ thuộc vào ngăn xếp mạng của ESXi.

Loại cuối cùng là Independent Hardware iSCSI Adapter, sử dụng HBA chuyên dụng có khả năng tự xử lý toàn bộ giao thức iSCSI mà không cần CPU của máy chủ hỗ trợ. Đây là giải pháp có hiệu năng cao nhất nhưng cũng đòi hỏi chi phí đầu tư lớn hơn.

3. Địa chỉ iSCSI

Để nhận diện các thiết bị trong hệ thống iSCSI, VMware sử dụng hai định dạng địa chỉ chính là IQN (iSCSI Qualified Name) và EUI (Extended Unique Identifier).

Chèn Hình 4.2. iSCSI Addressing (Trang 213).

IQN là định dạng phổ biến nhất, được xây dựng theo cấu trúc gồm năm tạo, tên miền đảo ngược của tổ chức và chuỗi định danh duy nhất cho thiết bị. Trong khi đó, EUI sử dụng mã định danh theo chuẩn IEEE nhằm đảm bảo mỗi thiết bị có một địa chỉ duy nhất trên toàn cầu.

Việc sử dụng các định danh này giúp ESXi Host và Storage Array dễ dàng nhận diện lẫn nhau trong quá trình thiết lập kết nối iSCSI.

4. Cấu hình mạng cho Software iSCSI

Trước khi kích hoạt Software iSCSI Initiator, quản trị viên cần cấu hình VMkernel Adapter dành riêng cho lưu lượng iSCSI. VMware khuyến nghị mỗi card mạng vật lý nên được ánh xạ với một VMkernel Port để tối ưu hiệu năng và hỗ trợ Multipathing. Đồng thời, mạng iSCSI nên được tách biệt với các lưu lượng khác như NFS hoặc Management nhằm giảm độ trễ và tránh ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống.

Chèn Hình 4.3. ESXi Network Configuration for Software iSCSI (Trang 215).

Sau khi hoàn thành cấu hình mạng, quản trị viên tiến hành kích hoạt Software iSCSI Adapter trong vSphere Client để hệ thống có thể gửi các lệnh SCSI thông qua giao thức TCP/IP.

Chèn Hình 4.4. Activating Software iSCSI Adapter (Trang 217).

Tiếp theo, ESXi Host sẽ thực hiện quá trình Discovery nhằm tìm kiếm các iSCSI Target trong hệ thống lưu trữ. Khi quá trình này hoàn tất, các LUN được cấp quyền sẽ xuất hiện trong danh sách thiết bị lưu trữ của ESXi và có thể sử dụng để tạo VMFS Datastore.

Chèn Hình 4.5. Discovering iSCSI Targets (Trang 218).

5. Bảo mật iSCSI bằng CHAP


Để tăng cường bảo mật cho kết nối iSCSI, VMware hỗ trợ cơ chế xác thực Challenge-Handshake Authentication Protocol (CHAP). Đây là phương thức xác thực dựa trên cơ chế bắt tay giữa ESXi Host và Storage Target nhằm đảm bảo chỉ các thiết bị hợp lệ mới được phép truy cập hệ thống lưu trữ.

Chèn Hình 4.6. iSCSI Security: CHAP (Trang 220).

VMware hỗ trợ hai chế độ xác thực. Unidirectional CHAP chỉ yêu cầu ESXi Host xác thực với Storage Target. Trong khi đó, Bidirectional (Mutual) CHAP yêu cầu cả ESXi Host và Storage Target xác thực lẫn nhau trước khi thiết lập kết nối, từ đó nâng cao mức độ an toàn của hệ thống.

Việc áp dụng CHAP giúp hạn chế nguy cơ truy cập trái phép vào SAN, đồng thời bảo vệ dữ liệu trước các cuộc tấn công giả mạo hoặc đánh cắp thông tin trên mạng IP.

V. Tạo và quản lý VMFS Datastores

1. Tổng quan về VMFS Datastore


VMware Virtual Machine File System (VMFS) là hệ thống tệp hiệu suất cao được VMware thiết kế dành riêng cho môi trường ảo hóa. VMFS cho phép nhiều ESXi Host đồng thời truy cập và ghi dữ liệu lên cùng một Datastore mà vẫn đảm bảo tính nhất quán và toàn vẹn dữ liệu. Đây là nền tảng để triển khai các tính năng quan trọng của VMware như vSphere vMotion, High Availability (HA) và Distributed Resource Scheduler (DRS), bởi các ESXi Host đều có thể truy cập chung vào dữ liệu của máy ảo.

Chèn Hình 5.1. About VMFS Datastores (Trang 228).

VMFS được xây dựng dưới dạng một Cluster File System, cho phép nhiều máy chủ cùng truy cập đến một vùng lưu trữ mà không xảy ra xung đột dữ liệu. Hệ thống sử dụng cơ chế khóa phân tán ở mức block (On-disk Locking) để đảm bảo chỉ một tiến trình được phép ghi dữ liệu vào một vùng lưu trữ tại cùng một thời điểm, trong khi các máy chủ khác vẫn có thể truy cập các vùng dữ liệu còn lại.

Ngoài khả năng truy cập đồng thời, VMFS còn hỗ trợ mở rộng dung lượng trực tiếp khi hệ thống đang hoạt động. Quản trị viên có thể tăng kích thước Datastore mà không cần tắt các máy ảo đang sử dụng. Theo tài liệu LEC, VMware vSphere hỗ trợ VMFS với dung lượng tối đa 64 TB, trong khi kích thước tối đa của một ổ đĩa ảo VMDK có thể đạt 62 TB.

Chèn Bảng 5.1. So sánh VMFS5 và VMFS6 (Trang 228).

Bảng này trình bày những điểm khác biệt giữa VMFS5 và VMFS6 về khả năng quản lý dung lượng, hỗ trợ thiết bị lưu trữ và các tính năng mới. Đây là bảng nên đưa vào báo cáo để minh họa sự phát triển của hệ thống tệp VMFS.

2. Tạo VMFS Datastore

Sau khi ESXi Host phát hiện được thiết bị lưu trữ thông qua Fibre Channel, iSCSI hoặc Local Storage, quản trị viên có thể tạo VMFS Datastore để lưu trữ máy ảo. VMware cung cấp trình hướng dẫn New Datastore Wizard giúp việc tạo Datastore trở nên đơn giản và trực quan.

Chèn Hình 5.2. Creating a VMFS Datastore (Trang 229).

Quá trình tạo Datastore bao gồm việc lựa chọn loại Datastore là VMFS, đặt tên cho Datastore, lựa chọn thiết bị lưu trữ (LUN), xác nhận mã định danh NAA, lựa chọn phiên bản VMFS và cấu hình phân vùng lưu trữ. VMware khuyến nghị sử dụng VMFS 6 đối với các hệ thống mới nhằm tận dụng các tính năng quản lý hiện đại và khả năng tương thích với vSphere 8.

Sau khi hoàn tất quá trình cấu hình, Datastore sẽ xuất hiện trong mục Storage của vSphere Client và sẵn sàng cho việc triển khai máy ảo, lưu trữ template hoặc các tệp ISO phục vụ cài đặt hệ điều hành.

3. Quản lý VMFS Datastore

Sau khi Datastore được tạo, VMware cung cấp nhiều chức năng giúp quản trị viên theo dõi và quản lý dữ liệu trong quá trình vận hành hệ thống.

Đầu tiên là chức năng Browsing Datastore Contents, cho phép xem toàn bộ cấu trúc thư mục và các tệp của máy ảo đang lưu trên Datastore. Thông qua Datastore Browser, quản trị viên có thể tải lên hoặc tải xuống tệp ISO, di chuyển dữ liệu và kiểm tra các thư mục của từng máy ảo.

Chèn Hình 5.3. Browsing Datastore Contents (Trang 230).

Trong quá trình sử dụng, khi dung lượng lưu trữ không còn đáp ứng nhu cầu, VMware cho phép mở rộng VMFS Datastore mà không cần dừng hoạt động của các máy ảo. Quản trị viên có thể mở rộng trực tiếp LUN hiện tại hoặc bổ sung thêm Extent để tăng dung lượng lưu trữ.

Chèn Hình 5.4. Increasing the Size of VMFS Datastores (Trang 231).

Khi cần bảo trì hệ thống lưu trữ, VMware hỗ trợ đưa Datastore vào Maintenance Mode. Trước khi kích hoạt chế độ này, tất cả các máy ảo và dữ liệu phải được di chuyển sang Datastore khác nhằm đảm bảo không còn tiến trình nào sử dụng vùng lưu trữ đang bảo trì.

Chèn Hình 5.5. Datastore Maintenance Mode (Trang 232).

Trong trường hợp không còn nhu cầu sử dụng, Datastore có thể được Unmount hoặc Delete. Unmount chỉ ngắt kết nối Datastore khỏi ESXi Host nhưng dữ liệu vẫn còn trên thiết bị lưu trữ. Ngược lại, Delete sẽ xóa hoàn toàn Datastore cùng toàn bộ dữ liệu bên trong và không thể khôi phục.

Chèn Hình 5.6. Deleting or Unmounting a VMFS Datastore (Trang 233).

4. Chính sách lựa chọn đường dẫn lưu trữ


Trong các hệ thống có nhiều đường truyền đến cùng một thiết bị lưu trữ, VMware sử dụng các thuật toán Path Selection Policy nhằm lựa chọn đường truyền phù hợp cho việc truy cập dữ liệu.

Chèn Hình 5.7. Multipathing Algorithms (Trang 235).

Ba chính sách được VMware hỗ trợ bao gồm:

Fixed luôn ưu tiên sử dụng một đường truyền chính đã được chỉ định. Nếu đường truyền này gặp sự cố, hệ thống sẽ chuyển sang đường dự phòng và tự động quay trở lại đường chính khi kết nối được khôi phục.

Most Recently Used (MRU) sử dụng đường truyền gần nhất đang hoạt động. Khi xảy ra lỗi, hệ thống chuyển sang đường truyền khác nhưng không tự động quay lại đường truyền ban đầu.

Round Robin phân phối các yêu cầu đọc và ghi dữ liệu qua tất cả các đường truyền khả dụng. Phương pháp này giúp cân bằng tải và tận dụng tối đa băng thông của hệ thống lưu trữ.

Để cấu hình chính sách cân bằng tải, VMware cung cấp giao diện Storage Load Balancing trong vSphere Client.

Chèn Hình 5.8. Configuring Storage Load Balancing (Trang 236).

Việc lựa chọn thuật toán phù hợp giúp tăng hiệu năng truy xuất dữ liệu, đồng thời đảm bảo hệ thống vẫn hoạt động ổn định khi xảy ra sự cố trên một trong các đường truyền lưu trữ.

VI. NFS Datastores

1. Tổng quan về NFS Datastore


Network File System (NFS) là giao thức chia sẻ tệp qua mạng TCP/IP, cho phép ESXi Host truy cập trực tiếp đến thư mục chia sẻ trên thiết bị NAS để sử dụng như một Datastore. Khác với VMFS sử dụng Block Storage, NFS hoạt động theo mô hình File Storage, trong đó toàn bộ dữ liệu được lưu trữ dưới dạng các tệp và thư mục trên máy chủ NFS.

Chèn Hình 6.1. NFS Components (Trang 240).

Trong VMware vSphere, NFS Datastore hỗ trợ lưu trữ máy ảo, template, tệp ISO và các dữ liệu khác tương tự VMFS. Đồng thời, NFS cũng tương thích với các tính năng như vSphere vMotion, High Availability và Distributed Resource Scheduler khi được triển khai trên hệ thống lưu trữ dùng chung.

2. So sánh NFS phiên bản 3 và NFS 4.1

VMware vSphere hỗ trợ hai phiên bản của giao thức NFS là NFS 3NFS 4.1. Mỗi phiên bản có những đặc điểm và khả năng khác nhau nhằm đáp ứng yêu cầu của từng môi trường triển khai.

Chèn Bảng 6.1. NFS 3 and NFS 4.1 (Trang 241).

Theo tài liệu LEC, NFS 4.1 bổ sung nhiều tính năng mới như hỗ trợ Session, khả năng Multipathing gốc (Native Multipathing) và cơ chế xác thực Kerberos giúp tăng cường bảo mật. Tuy nhiên, VMware lưu ý rằng không được để các ESXi Host cùng truy cập một NFS Datastore bằng các phiên bản khác nhau vì có thể dẫn đến hỏng dữ liệu và mất tính nhất quán của hệ thống.

3. Cấu hình NFS Datastore

Để sử dụng NFS Datastore, trước tiên cần tạo VMkernel Adapter dành riêng cho lưu lượng NFS. VMware khuyến nghị tách riêng mạng NFS và mạng iSCSI nhằm giảm độ trễ cũng như tránh ảnh hưởng đến hiệu năng của hệ thống lưu trữ.

Chèn Hình 6.2. Configuring NFS Datastores (Trang 244).

Trong quá trình cấu hình, quản trị viên cần cung cấp các thông tin gồm phiên bản NFS, tên Datastore, địa chỉ IP hoặc FQDN của máy chủ NFS, đường dẫn thư mục chia sẻ và quyền truy cập. Đối với NFS 4.1, VMware còn cho phép khai báo nhiều địa chỉ IP nhằm hỗ trợ Native Multipathing.

Sau khi hoàn tất cấu hình, Datastore sẽ được mount vào ESXi Host và xuất hiện trong danh sách Storage của vSphere Client để phục vụ việc triển khai máy ảo.

4. Xác thực Kerberos cho NFS 4.1

Để nâng cao tính bảo mật, VMware hỗ trợ sử dụng Kerberos khi triển khai NFS 4.1. Việc xác thực này yêu cầu ESXi Host tham gia vào miền Active Directory, cấu hình Kerberos Credentials và đồng bộ thời gian chính xác giữa các máy chủ thông qua dịch vụ NTP.

Chèn Hình 6.3. Configuring ESXi Host Authentication and NFS Kerberos Credentials (Trang 245).

Sau khi hoàn thành cấu hình xác thực trên ESXi Host, quản trị viên tiếp tục cấu hình Datastore sử dụng Kerberos để đảm bảo quá trình truy cập dữ liệu được xác thực trước khi thiết lập kết nối.

Chèn Hình 6.4. Configuring the NFS Datastore to Use Kerberos (Trang 246).

VMware hỗ trợ hai chế độ bảo mật gồm Kerberos5 (krb5) chỉ thực hiện xác thực người dùng và Kerberos5i (krb5i) vừa xác thực vừa kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu nhằm hạn chế các cuộc tấn công giả mạo trên mạng.

Ngoài ra, VMware cũng hỗ trợ Multipathing cho NFS 4.1, giúp hệ thống tự động chuyển đổi giữa các đường truyền khi xảy ra lỗi và tăng khả năng khai thác băng thông của hạ tầng mạng.

Chèn Hình 6.5. Configuring Multipathing for NFS 4.1 (Trang 250).

VII. Kết luận


Qua nội dung lý thuyết của Module 6 có thể thấy hệ thống lưu trữ là một trong những thành phần quan trọng nhất của hạ tầng VMware vSphere. Việc hiểu rõ các khái niệm về Datastore, Fibre Channel, iSCSI, VMFS và NFS giúp quản trị viên lựa chọn giải pháp lưu trữ phù hợp với yêu cầu triển khai của doanh nghiệp. Đồng thời, việc nắm vững quy trình tạo và quản lý VMFS Datastore, cấu hình NFS Datastore cũng như các cơ chế Multipathing và bảo mật lưu trữ sẽ góp phần nâng cao hiệu năng, tính sẵn sàng và khả năng mở rộng của toàn bộ hệ thống ảo hóa. Những kiến thức này là nền tảng để triển khai hiệu quả các tính năng quan trọng của VMware vSphere như vMotion, High Availability (HA), Distributed Resource Scheduler (DRS) và các giải pháp quản lý trung tâm dữ liệu hiện đại.
 

Đính kèm

  • 1784865081671.png
    1784865081671.png
    46.6 KB · Lượt xem: 0
Sửa lần cuối:
Back
Top