ÉDITION SPÉCIALE pour DataCore Software fournie par nt4admins.de Éditorial Le sujet de ce mois concerne la virtualisation du stockage, en particulier le SAN virtuel. Cette année, VMware a lancé un SAN virtuel reposant sur vsphere pour les systèmes de stockage et serveurs convergents, Nutanix a sorti la version 4.0 de son appliance matérielle et logicielle pré-assemblée et DataCore a présenté le logiciel de virtualisation du stockage SANsymphony- V10 et avec lui, un nouvel outil de SAN virtuel conçu pour fonctionner avec tout hyperviseur ou type de stockage. Nous avons donc décidé de comparer ces différentes solutions et les concepts. Notez l intégration d informations utiles d un article connexe figurant dans notre dernier E-Paper. Des parties de cet article, dont le concept sous-jacent du VSAN de VMware, ont été reprises ici pour apporter un contexte. Rainer Huttenloher 1
SAN virtuel : comparaison DataCore et VMware SAN virtuel de DataCore ou de VMware : ce type de comparaison et de question vient aisément à l esprit lorsqu on évalue l utilisation de la virtualisation du stockage. Il faut considérer d autres points clés, comme la facilité de déploiement et la faculté d adapter ces systèmes e n termes d efficacité et de capacité, point mis en lumière par des fournisseurs de systèmes convergents, Nutanix par exemple. Dans ce contexte, avec le lancement de DataCore SANsymphony-V10 et la sortie récente de VMware Virtual SAN, nous avons décidé qu il était opportun de fournir une analyse comparative présentant les SAN virtuels et leurs différences essentielles. Une évolution majeure transforme le monde du stockage, l importance croissante du logiciel et de l agilité qu il offre s affirmant clairement. La tendance actuelle en vogue sur le marché est le «Software-Defined Storage» (SDS). Elle entraîne un changement fondamental dans le mode de déploiement des infrastructures de stockage. Pour le souligner, EMC, spécialiste du stockage, a présenté l an dernier sa technologie VIPR, une solution logicielle qu il affirme avoir conçu pour gérer et intégrer le matériel standard bon marché. développer leurs solutions pour le marché du stockage et doivent donc maintenant acquérir ou créer leur propre logiciel pour gérer et intégrer c es nouveaux périphériques SSD à leurs offres. Ils ne peuvent se limiter au matériel, ils doivent fournir une solution logicielle de stockage complète, gage de leur compétitivité. En effet, même avec des systèmes de stockage Flash, l utilisateur souhaite s affranchir des détails et demande des fonctionnalités comme les snapshots et la capacité de hiérarchiser le stockage entre les Toutefois, avant que des outils de stockage partagé plus abordables ne soient adaptés pour convenir aux applications stratégiques, notamment en termes de haute disponibilité, il faut envisager différents développements. VMware tente de tirer parti de cette tendance et a donc lancé un SAN virtuel (VSAN). Il est conçu pour reposer sur des services clés de la plateforme de virtualisation vsphere et fournir des fonctionnalités de base, notamment pour garantir la haute disponibilité. Ce concept fut annoncé l an passé et une phase bêta alors lancée. Elle a duré plus d un an. Plus tôt cette année, la version 1.0 de VMware VSAN est finalement sortie. Curieusement, VSAN ne place pas la barre particulièrement haut : VMware affirme que VSAN peut gérer deux millions d IOPS et 4,4 pétaoctets de capacité maximale dans un cluster VSAN à 32 nœuds. En outre, la solution est clairement positionnée pour les petites entreprises e t les applications moins exigeantes. Présentation de VMware VSAN Figure 1. L évolutivité est l un des atouts de SANsymphony-V version 10 (Source : DataCore) Cette validation d une solution logicielle reposant sur du matériel standard a conduit de nombreux utilisateurs à repenser leur approche du stockage. Voici le principe : si un leader du stockage comme EMC avance le concept logiciel, il devient opportun d adopter des solutions logicielles qui fonctionnent sur du matériel standard bon marché. Conjugué à toute la dynamique récente de la technologie SDS, ce constat crée une rupture majeure dans le mode de conception du stockage à l avenir. L essor général du stockage Flash sur les serveurs d applications hôtes engendre aussi une autre question. Tous les principaux fabricants de périphériques Flash tentent de ressources Flash et les disques durs existants. La mise en miroir des données pour les protéger s impose aussi. De même, il faut des fonctions pour les clusters étendus et la réplication distante, car elles sont essentielles et attendues à présent. En outre, l intégration à des plateformes de virtualisation nouvelles ou existantes engendre plusieurs défis pour les fabricants de périphériques Flash. L intégration du stockage Flash en plus de l utilisation des disques durs locaux sur les systèmes hôtes virtualisés exécutant des applications sur des serveurs courants s avère une option très rentable pour offrir des services de stockage très performants. Avec VSAN, VMware vise les petites et moyennes entreprises (PME). VMware souhaite permettre à ces PME de virtualiser leurs applications stratégiques et d avoir accès à un stockage local économique et très disponible. Le système VSAN implique l installation directe des périphériques Flash et des disques durs sur les serveurs. Les disques durs procurent la capacité de stockage alors que les périphériques F lash (disques SSD) assurent la mise en cache, d où l obtention de meilleures performances. En principe, le logiciel VSAN combine le stockage disponible sur divers hôtes ESXi (hôtes virtualisés) en un pool réparti de stockage partagé. Les périphériques Flash n ont qu un rôle et qu une fonction. Ils servent d accélérateurs de 2
Figure 2. L auto-tiering fournit jusqu à 16 niveaux de données (Source: DataCore) mémoire cache de lecture-écriture et ne contribuent pas à la capacité de stockage globale du cluster. Au déploiement d une nouvelle machine virtuelle (VM), les disques virtuels (appelés également VMDK) sont assemblés à partir du pool commun. Les disques virtuels sont donc fournis avec différents niveaux de services (performance et disponibilité), selon les profils adéquats attribués aux VMs. Si un cluster vsphere utilise des hôtes déployés uniquement comme des nœuds de calcul (ne contribuant pas à la capacité de stockage du cluster), ces systèmes peuvent alors utiliser le stockage du pool réparti (concept de banque de données). L utilisation et l intégration de VSAN reposent beaucoup sur les autres fonctions et services de vsphere. VSAN met en miroir les VMDKs sur un ou plusieurs serveurs physiques et évite ainsi les scénarios de point unitaire de panne. On peut migrer les VMs d un cluster d un hôte physique vers un autre. À cet effet, VSAN interagit avec les fonctions vmotion et DRS (planification des ressources réparties) de vcenter. Le système ne requiert pas ses propres baies de stockage externe ou serveurs de fichiers dédiés. On peut aussi migrer le contenu du cache pour minimiser l impact sur la performance si les VM continuent à fonctionner sur la cible. Microsoft Hyper-V, Citrix XenServer ou tout autre outil capable d exécuter une machine virtuelle Windows. Comme VMware VSAN, DataCore SANsymphony-V10 (dixième version) utilise entièrement et transforme les ressources de stockage local des serveurs d applications (disques SAS, SATA, SSD, etc.) en pools de stockage partagé. Toutefois, contrairement à VMware VSAN, DataCore Virtual SAN peut gérer et intégrer les ressources des SAN classiques dédiés et les systèmes de stockage direct (DAS), voire du s t o c k a g e d a n s l e cloud. SANsymphony-V10 intègre aussi plusieurs fonctions d optimisation des E/S. Le nombre de nœuds dans un groupe de serveurs SANsymphony-V10 a été doublé à 64 nœuds. D autres technologies réseau, comme 40/56 GigE iscsi et 16 Gbps Fibre Channel sont maintenant prises en charge. La fonction d association de cartes réseau iscsi est disponible. Ces améliorations ont pour résultat un stockage nettement plus efficace. SANsymphony-V10 permet de créer des environnements de SAN virtuel qui atteignent des débits de 100 millions d IOPS et gèrent jusqu à 64 pétaoctets de capacité. Des outils spéciaux comme la cartographie de l utilisation pour le suivi des performances permettent à l administrateur système de visualiser rapidement le placement en temps réel des données actives et inactives sur les disques du pool de stockage correspondant. En outre, l auto-tiering (migration et répartition automatiques des données sur les périphériques de stockage adéquats, celles le plus souvent utilisées allant sur les unités les plus rapides) a été amélioré davantage, pour mieux exploiter les ressources plus coûteuses, de type stockage Flash. La redistribution des données, par exemple, s il faut retirer certains disques durs des pools de stockage, e st automatique et ne nécessite pas d interruption. En outre, DataCore a amélioré ses algorithmes de cache pour mieux tirer parti des dernières technologies de serveur. Le but est de mieux exploiter les ressources Flash, notamment pour l'accès en écriture, clé de nombreuses applications de base de données et transactionnelles (ERP, SAP, Oracle, Microsoft SQL, Exchange et SharePoint). DataCore Virtual SAN offre des fonctionnalités complètes. Toutefois, la richesse fonctionnelle rend en général l installation assez complexe. SANsymphony-V10 présente des améliorations majeures en la matière. Un assistant de déploiement intelligent offre des modèles pour diverses options, comme SAN virtuel, SAN haute disponibilité ou serveur de fichiers NAS. On peut ensuite démarrer la configuration voulue d un seul clic sur le modèle. Les modèles offrent aux administrateurs système un point de départ clairement défini et les guident dans les scénarios de déploiement, leur permettant d ajouter si nécessaire d autres fonctions. Présentation de DataCore Virtual SAN Avec SANsymphony-V et Virtual SAN, DataCore, l un des leaders et pionniers des logiciels de virtualisation du stockage, a dévoilé une solution qui convient aussi bien aux environnements virtuels vsphere qu aux autres hyperviseurs comme Figure 3. DataCore assure une intégration facile des périphériques Flash et offre des algorithmes de cache pour optimiser et accélérer les E/S (Source: DataCore) 3
VMware VSAN et DataCore Virtual SAN : différences Lorsqu on compare DataCore SANsymphony- V10 Virtual SAN et VMware VSAN, un point frappe en particulier : VSAN ne convient qu aux hôtes ESXi ayant un système de stockage direct, disques durs ou périphériques mémoire SSD/Flash. À l inverse, SANsymphony-V convient tant aux environnements physiques qu aux infrastructures virtualisées. Cette solution gère d autres environnements d hyperviseur, comme Hyper-V, XenServer, etc. Les fonctions de stockage des systèmes «normaux» et les ressources existantes sont donc disponibles et utilisables (à savoir, environnements non virtualisés fonctionnant sous des systèmes d exploitation Windows, Linux, Unix ou MacOS). Un autre avantage de DataCore Virtual SAN sur VMware VSAN réside dans la capacité de tirer parti du stockage local, ainsi que des systèmes de stockage externe et des SAN classiques qui sont connectés au serveur via les interfaces standard (Ethernet, Fibre Channel). Cette faculté d utiliser des services de stockage universels et des fonctions couvrant toute l infrastructure simplifie la gestion globale de l environnement pour les utilisateurs. Dans SANsymphony-V10, toutes les actions (provisionnement, allocation, protection et gestion du stockage) sont réalisables dans une seule console. L administrateur n a donc pas besoin d utiliser les outils de différents fournisseurs pour divers matériels (périphériques Flash, baies de stockage et disques), d où un apprentissage accéléré, notamment dans des environnements de stockage très hétérogènes. Autre point clé, les plug-ins VMware vcenter, VAAI et Microsoft System Center sont disponibles pour simplifier la gestion du stockage et l intégration des hyperviseurs. La question du débit des données est une différence majeure. Dans VSAN, les vitesses de lecture et d écriture indiquées sont atteintes en utilisant du stockage SSD comme tampon. SANsymphony-V10 se distingue en gardant les tampons en mémoire vive (DRAM). De plus, l accès à la DRAM est bien plus rapide que celui à la mémoire Flash. SANsymphony- V rend donc facultative l utilisation de systèmes de stockage Flash afin d obtenir un débit de données élevé (atteindre plus d un million d IOPS par nœud est courant et viable). Le résultat obtenu avec DataCore Virtual SAN surpasse nettement le débit de VMware VSAN. La solution est donc plus économique que VSAN tout en offrant de meilleures performances. VSAN oblige à réaliser les écritures répliquées en mémoire Flash ou SSD sur différents hôtes avant de renvoyer une confirmation de la transaction aux applications. SANsymphony-V10 fonctionne différemment : la confirmation est plus rapide, car elle repose sur une technologie de mise en miroir entre mémoires. En outre, les administrateurs doivent certainement envisager la présence possible en cache. Si les données sont présentes lors de l accès en lecture, SANsymphony-V10 recherche les blocs directement dans la DRAM. Ainsi, le système n'a pas à attendre la réponse de la mémoire Flash, voire des disques durs. La mise en cache des données en mémoire vive a un autre effet positif : elle réduit le nombre de cycles de lecture-écriture à exécuter directement sur le support SSD. On améliore ainsi la durée de vie des périphériques mémoire Flash coûteux et on diminue les délais associés en général au besoin d écraser en mémoire d anciens blocs. En ce qui concerne la haute disponibilité, SANsymphony-V10 fonctionne selon le principe N+1. Il est donc possible d appliquer la solution à un seul nœud, mais sans disposer alors d une résilience aux pannes. La haute disponibilité nécessite un nœud supplémentaire. Figure 4. SANsymphony-V combine les environnements SAN virtuels et physiques (Source: DataCore) 4
Contrairement à DataCore, toutes les solutions de stockage convergent, dont VMware VSAN, exigent au moins deux nœuds plus un servant de témoin (parfois appelé nœud quorum). Il faut donc au moins un autre nœud afin de garantir la haute disponibilité, ce qui accroît le coût et la complexité. Cette méthode est logiquement moins efficace que celle N+1 qui permet de répartir les données sur tous les nœuds (aucun nœud témoin à rôle spécial n est requis). Dans SANsymphony-V10, par exemple, la haute disponibilité ne demande que deux nœuds et peut évoluer actuellement jusqu à un maximum de 64 nœuds. Un autre avantage de la solution de haute disponibilité de DataCore en comparaison Comparaison avec Virtual SAN Le concept VSAN de VMware cible une clientèle très spécifique. Il s agit des entreprises qui ne veulent pas utiliser des baies de stockage coûteuses, autonomes, mais préfèrent combiner plusieurs serveurs à des périphériques de stockage en connexion directe pour former un système convergent. De nombreuses petites et moyennes entreprises ne veulent pas engager les coûts l iés à l achat et l exploitation de baies de stockage dédiées ou de SAN classiques complexes. Chaque système de stockage utilise ses propres outils exclusifs pour exploiter le stockage et gérer des fonctions de la baie. Si l entreprise possède des marques ou modèles différents, elle se trouve confrontée à des besoins spécifiques en formation et support. La gestion de ces systèmes devient assez vite très compliquée. En général, il semble donc que VMware avec son offre actuelle ait suivi la voie des grands acteurs et fabricants de matériel de stockage sur le marché comme EMC, Netapp, HP ou IBM, mais en évitant la concurrence. Remarques : Un cluster présente actuellement une limite de 32 hôtes ESXi autorisés, d où un débit relativement modeste de deux millions d IOPS. En général, un cluster requiert au moins trois hôtes (avec chacun a u m o ins u n disque dur et un périphérique SSD). Chaque hôte qui souhaite ajouter ses disques durs au pool VSAN doit aussi posséder un périphérique mémoire F lash/ssd. Les périphériques mémoire Flash ou SSD n e s e r vent que de cache de lectureécriture. directe avec la méthode convergente réside dans la fonctionnalité de mise en miroir étendue qu offre DataCore. Le logiciel peut s exécuter sur une VM ou un serveur et les deux instances peuvent résider dans deux racks, deux salles ou deux sites différents. Cette configuration offre d autres avantages, car elle permet de mettre en miroir un site entier, et sur des distances supérieures. Si SANsymphony-V10 utilise plusieurs nœuds, la procédure d accès en écriture est la suivante : le système écrit en mémoire cache (DRAM) sur un nœud, puis écrit dans le cache situé sur un second nœud. En configuration de haute disponibilité, ces deux nœuds résident en général sur deux sites différents. Le système Seuls les périphériques connectés en local via les interfaces SATA, SAS ou PCIe sont pris en charge. Seuls les hôtes ESXi du cluster VSAN peuvent utiliser le stockage ainsi c réé. La taille maximale d un VMDK (disque dur virtuel dans une banque de données VSAN) est limitée à 2 To. ESXi permet une taille maximale d e 62 To pour un VMDK, mais uniquement dans un périphérique de stockage non-vsan. Une seule banque de données VMware peut être créée avec un stockage VSAN. On crée une banque de données VSAN par cluster. On peut ensuite la subdiviser en cinq groupes de disques au maximum pour optimiser la résilience aux pannes. Chaque groupe consiste en un périphérique SSD et entre un et sept disques durs. La disponibilité exacte par VM est définie par la gestion des règles (orientée VM). Toutefois, dans un objet vcenter, on peut créer plusieurs clusters, et donc plusieurs clusters VSAN. La migration de VM entre ces banques de données VSAN est possible. S il faut transférer un hôte ESXi en mode maintenance, cette action peut être assez longue à configurer dans VSAN. VMware recommande d effectuer une migration complète des données VSAN sur les autres hôtes ESXi d un cluster VSAN avant de passer en mode maintenance. Il existe d autres options plus rapides, mais avec des risques de perte de données pour les administrateurs. Trois scénarios se présentent en cas de maintenance. Le premier : l hôte est brièvement désactivé ou redémarré ; dans ce cas, il faut utiliser la variante de maintien d accessibilité. On garantit ainsi que les VM, qui accèdent aux données dans la banque de données VSAN ou qui s exécutent sur l hôte, effectue une réécriture en mémoire, une confirmation, puis une validation complète. Il garantit ainsi que les informations se trouvent bien aux deux endroits et évite un scénario de point unitaire de panne. Cette configuration, la plus efficace, est celle utilisée dans tous les contrôleurs et baies de stockage d entreprise haut de gamme. Cette méthode de base, aussi appelée validation en deux phases, est mise en œuvre par EMC, IBM, Hitachi et d autres. Elle a fait ses preuves dans le monde réel. Un autre concept des architectures de stockage modernes reste à considérer. Dans VMware Virtual SAN, la virtualisation du stockage forme un élément de l hyperviseur. restent disponibles pendant le redémarrage. Le système effectue automatiquement une migration de données partielle, ce qui constitue la méthode la plus rapide de garantir la disponibilité. Toutefois, il est recommandé de ne considérer réellement une telle action que comme temporaire car, bien qu elle assure une disponibilité effective des VM, il n existe plus alors de protection complète contre une panne matérielle. S il faut retirer un hôte du cluster, la variante de migration des données complète doit être utilisée. Ce processus peut prendre du temps, selon le nombre de VM exploitées sur l hôte avec une banque de données VSAN. La troisième variante est celle sans migration des données : il s agit alors d effectuer un redémarrage ou un arrêt d un hôte vsphere sans autre action ni migration de VM. Dans ce cas, on évite l indisponibilité ou un risque de perte de données pendant l exécution des machines. VMware déconseille cette méthode. L octroi de licences pour VMware VSAN repose sur le principe qu utilise déjà vsphere, les sockets (c est-à-dire, sans limitation de cœurs). Par exemple : un hôte serveur doté de deux processeurs à huit cœurs chacun requiert donc deux licences vsphere (peu importe l édition), VSOM ou vcloud Suite, ainsi que deux licences VSAN. Comme déjà mentionné, pour les configurations en haute disponibilité, un minimum de trois nœuds est nécessaire en raison du besoin d un nœud témoin. DataCore SANsymphony-V offre un modèle par serveur plus simple et ne demande que deux nœuds pour la haute disponibilité. En o u t r e, l octroi de licences repose sur les systèmes (par nœud serveur) et pas sur le nombre de processeurs du système. Rainer Huttenloher 5
Figure 5. DataCore assure la haute disponibilité via une mise en miroir étendue et la réplication distante pour une reprise d activité globale (Source : DataCore) L argument pour cette méthode est le suivant : plus la fonction est étroitement intégrée à l hyperviseur et plus le débit du système est élevé. Toutefois, dans la première version au moins, VSAN n exploite pas très bien ce principe. VMware avance des résultats limités à deux millions d IOPS dans un réseau avec 32 nœuds. Un autre inconvénient de cette méthode concerne l aspect portabilité. Si la fonctionnalité réside dans l hyperviseur, on ne peut l utiliser que pour cet hyperviseur voire, peut-être, que pour une version donnée. Nutanix Nutanix a choisi une autre approche du stockage. Sa plateforme informatique virtuelle est une solution d infrastructure convergente qui consolide le niveau calcul (serveur) et le niveau stockage dans une seule appliance matérielle 2U intégrée. Bien qu elle se positionne elle-même en tant que technologie SDS, il faut en réalité acheter et déployer l appliance dans son intégralité. De plus, bien que modulaire, elle présente une différence considérable en termes de flexibilité par rapport aux solutions logicielles pures comme celles de VMware ou DataCore qui offrent une interchangeabilité matérielle. Nutanix fournit la fonctionnalité de stockage dans un système virtuel convergent qui est pré-assemblé. Il fonctionne avec les applications et les systèmes d exploitation client associés au même niveau que les VM normales, pour ainsi dire. L entreprise peut donc aussi adapter une telle VM plus facilement pour d autres hyperviseurs, car Nutanix prend en charge les environnements vsphere mais également, par exemple, les configurations Hyper-V. Toutefois, la meilleure portabilité reste offerte par une solution comme celle de DataCore qui n implique aucune dépendance à l égard du matériel ou de l hyperviseur. Le logiciel de stockage s exécute sur n importe quel matériel standard (serveurs x86) et gère tout type de stockage, sans obliger à utiliser un environnement d hyperviseur spécifique. Pour en savoir plus : VMware VSAN : http://www.vmware.com/products/ virtual-san Plateforme convergente Nutanix : http://www.nutanix.com/ DataCore Virtual SAN : http://www.data core.com/products/ features/virtual-san NT4Admins, l a source allemande de contenu technique www.nt4admins.de s adresse aux professionnels (opérateurs système, administrateurs, équipes d assistance) et fournit une source d information technique indépendante sur l utilisation des plateformes Windows. Les abonnés reçoivent aussi des scripts développés et offerts par la rédaction pour faciliter la vie des administrateurs. Rainer Huttenloher travaille comme journaliste informatique depuis plus de 30 ans. Cet ingénieur électrique diplômé a contribué à de grands magazines IT en Allemagne (Markt & Technik, Design & Elektronik, Unix Magazin, Elektronik, Systeme, etc.) et a été rédacteur en chef de NT Administrator, LANline et Computerzeitung (publication hebdomadaire). Depuis 2009, Rainer Huttenloher travaille en indépendant et coopère avec les publications en ligne speicherguide.de et virtualisierungsguide.de. Il a créé www.nt4admins.de en 2009 et en est l éditeur et rédacteur en chef. 6