VMware Triển khai vSAN Cluster trên môi trường lab & Tạo và áp dụng vSAN Storage Policy, kiểm tra compliance

I. MÔ TẢ YÊU CẦU CỦA BÀI LAB​

1. Mô tả sơ bộ​

• Lab 1 - Triển khai vSAN Cluster: Cấu hình hạ tầng mạng vSAN (VMkernel Network), khởi tạo vSAN Cluster, khai báo đĩa cho Cache Tier & Capacity Tier (vSAN OSA) hoặc Storage Pool (vSAN ESA).
• Lab 2 - Storage Policy Based Management (SPBM): Định nghĩa các quy tắc lưu trữ (RAID-1 Mirroring, RAID-5 Erasure Coding, FTT) dưới dạng Policy, gán Policy cho Virtual Machine và kiểm tra trạng thái tuân thủ (Compliance Check).

2. Vấn đề kỹ thuật cần giải quyết​

• Loại bỏ phụ thuộc SAN/NAS truyền thống: Tận dụng tối đa đĩa cục bộ trên từng Host để tạo Datastore phân tán có tính sẵn sàng cao mà không cần mua thiết bị lưu trữ ngoài đắt đỏ.
• Đảm bảo tính chịu lỗi (Fault Tolerance): Đảm bảo máy ảo vẫn tiếp tục hoạt động an toàn kể cả khi có 1 ESXi Host hoặc 1 ổ đĩa vật lý bị hỏng đột ngột.
• Quản trị lưu trữ linh hoạt theo mức dịch vụ (SLA): Thay vì phân chia LUN/Datastore thủ công, hệ thống tự động điều phối vị trí dữ liệu của từng VM dựa trên Storage Policy được gán.

II. GIẢI PHÁP VÀ TRIỂN KHAI THỰC TẾ​

1. Thêm đĩa ảo & Đánh dấu loại đĩa SSD qua ESXi Shell​

esxcli storage hpp device set -d mpx.vmhba0:C0:T1:L0 --mark-device-ssd=true

esxcli storage core device list -d mpx.vmhba0:C0:T1:L0

2. Cấu hình Hạ tầng Mạng vSAN​

• Port binding: Static binding
• Number of ports: 8
• VLAN ID: 3150

• Select target device: Chọn Select an existing network -> Chọn Port Group DVPG-vSan thuộc Switch DSwitchLab.

• Port properties: Đặt tên DVPG-vSan (DSwitchLab), IPv4 settings, và tích chọn ô vSAN trong mục Enabled services.
• Gán địa chỉ IP tĩnh (IPv4 static) tương ứng cho giao diện vSAN của Host.

3. Khởi tạo vSAN Cluster, Cấu hình vSphere DRS & Claim Disks​

• vSphere DRS: Gạt nút sang màu xanh (ON).
• Automation Level: Chọn Fully Automated.
  (Giải thích: vCenter sẽ tự động tính toán vị trí đặt VM khi bật nguồn và tự động thực hiện vMotion di chuyển VM giữa các ESXi Host để tối ưu hóa việc tiêu thụ CPU/RAM mà không cần xác nhận thủ công từ Admin).
• Migration Threshold: Để mức mặc định Priority 3 (Slider nằm ở giữa - Default) để vCenter đưa ra khuyến nghị và thực hiện di chuyển VM khi tài nguyên giữa các Host mất cân bằng ở mức trung bình.
• Virtual Machine Automation: Tích chọn Enable.
• Nhấn OK để áp dụng.

• Trình cài đặt thực hiện kiểm tra tương thích vSAN Express Storage Architecture (vSAN ESA).
• Do môi trường Lab không dùng phần mềm quản lý vòng đời vLCM (vSphere Lifecycle Manager) và phần cứng ảo hóa không thỏa mãn chuẩn ESA, vCenter đưa ra cảnh báo: "Based on the prechecks your hardware compatibility or cluster configuration is not eligible for vSAN ESA."
• Giữ nút gạt vSAN ESA ở trạng thái OFF để hệ thống chạy theo kiến trúc chuẩn vSAN OSA (Original Storage Architecture). Nhấn NEXT.

• Space efficiency: Chọn None.
• Encryption (Data-At-Rest / Data-In-Transit): Đèn tắt (OFF).
• Nhấn NEXT.

• Trên màn hình Claim disks, hệ thống quét toàn bộ ổ đĩa vật lý khả dụng trên 3 ESXi Host.
• Cấu hình gán đĩa (Claim For):
  • Cache Tier: Chọn đĩa SSD được đánh dấu (Marked as Flash) làm bộ đệm đọc/ghi (Ví dụ: Ổ 10 GB/40 GB tổng).
  • Capacity Tier: Chọn các ổ đĩa HDD còn lại làm dung lượng lưu trữ dữ liệu thực tế (Ví dụ: Ổ 20 GB/90 GB tổng).
• Tổng dung lượng phân bổ ghi nhận: Total Claimed 130.00 GB (trong đó 90.00 GB Capacity Tier và 40.00 GB Cache Tier).
• Nhấn NEXT -> FINISH để vCenter định dạng và tạo vSAN Datastore.

• Chuyển sang tab Datastores trên vCenter Client.
• Kho lưu trữ chung vsanDatastorexuất hiện với thông số chi tiết:
  • Type: vSAN
  • Hosts: 3 (Đã gộp tài nguyên của cả 3 ESXi Host)
  • Capacity: 89.98 GB capacity (Dung lượng trống khả dụng 88.61 GB free).

4. Tạo vSAN Storage Policy & Kiểm tra Compliance của Máy ảo​

• Name: vSAN-FTT1-Policy
• Policy structure: Tích chọn ô Enable rules for vSAN storage (Cho phép áp dụng các quy tắc quản lý riêng cho vsanDatastore).

• Site disaster tolerance: None - standard cluster (Áp dụng cho Cụm vSAN đơn vùng).
• Failures to tolerate (FTT):
  • Chọn 1 failure - RAID-1 (Mirroring) -> Tạo 2 bản sao dữ liệu (Data Mirroring) trên 2 Host riêng biệt và 1 đối tượng chứng thực (Witness Component) trên Host thứ 3.

• Màn hình Storage compatibility tự động xác nhận kho lưu trữ vsanDatastore báo trạng thái Compatible.
• Nhấn FINISH để khởi tạo Policy.

5. Áp dụng Storage Policy cho Máy ảo​

• Tại mục VM Storage Policy, chọn policy vừa tạo.
• Nhấn OK để vCenter bắt đầu tái cấu trúc/phân bổ lại các thành phần dữ liệu (Components) trên vSAN.

• Khi cấu hình Policy với thuộc tính Failures to tolerate = 2 failures - RAID-1 (Mirroring), hệ thống yêu cầu hạ tầng phải có tối thiểu 5 ESXi Hosts và tiêu tốn 300% dung lượng.
• Do cụm vSAN trong bài Lab hiện tại có quy mô 3 ESXi Hosts, vCenter tự động đánh giá vsanDatastore vào mục INCOMPATIBLE do không đủ số lượng Host vật lý để đáp ứng quy tắc nhân bản.

III. KẾT LUẬN​

• Chuẩn hóa & Chuẩn bị hạ tầng đĩa vật lý:
  • Thêm thành công các ổ đĩa ảo trên từng ESXi Host.
  • Sử dụng thành thạo CLI (esxcli storage hpp device set) để chuyển đổi thuộc tính đĩa vật lý thành SSD (Is SSD: true), đáp ứng đúng yêu cầu nhận diện phần cứng cho kiến trúc vSAN OSA trên môi trường Lab/Nested Virtualization.
• Xây dựng đường truyền mạng vSAN chuyên dụng:
  • Triển khai thành công DVPG-vSan trên Distributed Switch (DSwitchLab) độc lập với VLAN ID 3150.
  • Cấu hình VMkernel Adapter (vmk4) kích hoạt dịch vụ vSAN và kiểm tra thông suốt bằng lệnh vmkping -I vmk4 đạt độ trễ cực thấp (0.090 ms, 0% packet loss).
• Khởi tạo vSAN Datastore & Tích hợp vSphere DRS:
  • Kích hoạt thành công tính năng vSphere DRS ở chế độ Fully Automated giúp tự động hóa việc cân bằng tải tài nguyên compute trong cụm.
  • Gom nhóm đĩa vật lý (Claim Disks) trên cả 3 ESXi Host để tạo kho lưu trữ siêu hội tụ tập trung vsanDatastore đạt dung lượng khả dụng ~90 GB.
• Quản trị Storage Policy (SPBM) & Phân tích tính chịu lỗi:
  • Làm chủ cơ chế SPBM bằng việc tạo quy tắc lưu trữ vSAN-Policy-RAID1-FTT1 (RAID-1 Mirroring, FTT=1).
  • Gán thành công Policy cho máy ảo Ubuntu-1, đạt trạng thái kiểm tra Compliant.
  • Phân tích sơ đồ vị trí khối dữ liệu thực tế (Physical Disk Placement), xác nhận đúng cơ chế FTT=1: dữ liệu được nhân bản trên 2 Host riêng biệt (Component 1 & 2) kèm 1 Witness Component nằm trên Host thứ 3, đảm bảo hệ thống an toàn khi có 1 ESXi Host bị sự cố đột ngột.