用於 VMware vStorage APIs Integration (VAAI) 之 QNAP 外掛程式

• 技術概觀與適用場景
  • 什麼是VAAI
  • 整體效益
    • VAAI for iSCSI支援4項功能
    • VAAI for NAS (NFS)支援4項功能
• VAAI for iSCSI
  • VAAI iSCSI - 區塊複製
  • VAAI iSCSI - 區塊歸零
  • VAAI iSCSI - 硬體輔助鎖定
  • VAAI iSCSI - 精簡配置和空間回收
• VAAI for NAS (NFS)
  • VAAI NAS - 完整檔案複製
  • VAAI NAS - 空間保留
  • VAAI NAS - 延伸統計
• 安裝和驗證
  • VAAI for iSCSI
    • 驗證支援VAAI for iSCSI
    • 在VMware停用VAAI
  • VAAI for NAS (NFS)
    • 將Plugin程式安裝到ESXi 5.x/6.x主機
    • 驗證支援VAAI for NAS (NFS)

技術概觀與適用場景

什麼是VAAI

VMware vStorage APIs Integration (VAAI)是vSphere提供的一組API，可讓ESXi主機卸載特定儲存相關的服務至儲存系統。ES NAS將會替代ESXi主機負責處理資料儲存的工作。

整體效益

將NAS與VMware VAAI整合，將讓客戶得以部署擁有最佳效能的虛擬化環境。除此之外，還能卸載資料處理至NAS，從而讓ESXi主機釋放更多資源。

VAAI for iSCSI支援4項功能

• 完整複製（硬體輔助複製）
• 區塊歸零（硬體輔助歸零）
• 硬體輔助鎖定
• 精簡配置和空間回收

VAAI for NAS (NFS)支援4項功能

• 完整檔案複製
• 空間保留
• 延伸統計
• 快速檔案複製

VAAI for iSCSI

VAAI iSCSI - 區塊複製

區塊複製(Block Copy)可讓QNAP儲存設備在NAS中建立完整的資料備份，無需由ESXi主機讀取和寫入資料。

未使用VAAI：

當ESXi主機在沒有VAAI的情況下複製資料，它將必須從NAS讀取資料，再將資料寫回至NAS來複製資料。這個過程會耗用ESXi主機的記憶體、網路頻寬和CPU，因此減少了可供VM使用的資源。

使用VAAI：

當ESXi主機複製資料時，會傳送一個指令至NAS，然後等待結果即可。這個過程會卸載負載至NAS，而配置給VM的資源將維持不變。複製過程會直接由NAS在NAS中完成。複製程序不會用到CPU、記憶體和網路頻寬。

區塊複製的優點：

• 減少ESXi主機的負載
• 更快複製虛擬機器
• 更快部署範本
• 更快完成Storage vMotion

VAAI iSCSI - 區塊歸零

區塊歸零（Block Zeroing）可讓NAS將大量區塊歸零，藉此加速VM的佈建。

未使用VAAI：

當ESXi主機在沒有VAAI的情況下建立並初始化虛擬磁碟，它必須將多個零寫入NAS才能建立初始化的檔案。這個過程會耗用ESXi主機的記憶體、網路頻寬和CPU，進而減少可供VM使用的資源。

使用VAAI：

當ESXi主機建立並初始化虛擬磁碟時，會傳送一個指令至NAS，然後等待結果即可。這個過程會卸載負載至NAS，而配置給VM的資源將維持不變。區塊初始化過程會由NAS直接完成。進行該作業時，不會用到CPU、記憶體和網路頻寬。

區塊歸零的優點：

• 減少ESXi主機的負載。
• 更快配置容量給虛擬機器。

使用時機：

• 建立Thick Provision Eager Zeroed虛擬磁碟。
• 建立具有Thick Provision Eager Zeroed虛擬磁碟的VM。

VAAI iSCSI - 硬體輔助鎖定

硬體輔助鎖定(Hardware Assisted Locking)藉由僅鎖定需要的區塊而不是鎖定整個LUN，可改善大量叢集的效率。從一部ESXi 伺服器進行讀/寫作業時，會保留LUN的其餘部分可供存取，以增加效率。

未使用硬體輔助鎖定：

當ESXi主機存取iSCSI LUN上的資料存放區時，iSCSI LUN會被鎖定，其他ESXi主機必須等LUN被釋放。共用資料存放區的ESXi主機越多，效能就會越低。

使用硬體輔助鎖定：

當ESXi主機存取iSCSI LUN上的資料存放區時，所需的區塊會被鎖定，iSCSI LUN仍可供其他ESXi主機使用。在可以達到更多並行作業的同時，還能維持良好的效能水準。

硬體輔助鎖定的優點：

• 允許NAS擴充更多VM
• 允許更多ESXi主機而不影響效能。

使用時機：

• 共用資料存放區的大型VMware叢集。

VAAI iSCSI - 精簡配置和空間回收

精簡配置(Thin Provisioning)可以在需要時才配置容量。您可以重新配置容量給iSCSI LUN而不需要實際使用它。只有資料、虛擬機器或虛擬磁碟儲存在LUN時，才會使用此容量。

空間回收(Space Reclaim)可在VM或虛擬磁碟被刪除或移轉至其他LUN時釋出空間。如此可在資料被移除後避免浪費容量。

未使用精簡配置和空間回收：

未使用精簡配置和空間回收時，會在建立LUN時就完成空間配置，除非刪除LUN，否則空間將不會釋出。如果有資料從LUN中刪除，NAS也不會增加可用空間，因為該空間仍然被配置中。

使用精簡配置和空間回收：

使用精簡配置和空間回收時，只在實際寫入資料時才配置空間，當資料被刪除就會釋出空間。NAS可用空間將可以隨著VM建立和刪除而動態增減。儲存管理更有彈性，需要的實體空間（硬碟）也可減少。可增加效率並降低儲存成本。

精簡配置和空間回收的優點：

• 更準確報告實際的磁碟空間使用情況
• 更好更有效率的儲存管理
• 降低儲存成本
• 只在需要時才使用容量
• 需要時才需要購買硬碟

使用時機：

• 建立/刪除VM
• 建立/刪除快照

VAAI for NAS (NFS)

VAAI NAS - 完整檔案複製

與VAAI iSCSI的「完整複製」功能類似，這項工具可在NAS中建立完整的資料備份，而不需要使ESXi主機讀取和寫入資料。

未使用完整檔案複製：

當ESXi主機在沒有VAAI的情況下複製資料，它將必須從NAS讀取資料，再將資料寫回至NAS來複製資料。這個過程會耗用ESXi主機的記憶體、網路頻寬和CPU，進而減少可供VM使用的資源。

使用完整檔案複製：

當ESXi主機複製資料時，會傳送一個指令至NAS，然後等待結果即可。這個過程會卸載負載至NAS，而配置給VM的資源將維持不變。複製過程會直接在NAS中完成。進行該作業時，不會用到CPU、記憶體和網路頻寬。

完整檔案複製的優點：

• 減少ESXi主機的負載

使用時機：

• 複製vCenter
• Storage vMotion（冷複製）
• 從範本部署VM

VAAI NAS - 空間保留

過去vSphere僅支援在NFS上建立精簡配置的虛擬磁碟。藉由支援保留空間功能，將可以透過卸載檔案建立至NAS，在NFS資料存放區建立空間預先配置虛擬磁碟（Thick Provision Eager Zeroed磁碟）。

未使用空間保留：

未使用空間保留時，使用者無法在NFS資料存放區上建立完整佈建虛擬磁碟，只能使用精簡配置。

使用空間保留：

使用空間保留時，使用者可以在NFS資料存放區上建立完整佈建虛擬磁碟。

空間保留的優點：

• 更好的虛擬磁碟讀寫效能（精簡配置磁碟相對於完整佈建磁碟）

VAAI NAS - 延伸統計

延伸統計(Extended Statistic)可讓vSphere查詢QNAP NFS資料存放區上虛擬磁碟的空間利用詳細資料。包括虛擬磁碟的大小，以及虛擬磁碟的實際空間耗用。

VMware在執行某些特定作業時會使用延伸統計，例如空間保留和複製等作業。

此外，從ESXi主機使用命令行(command line)也可以擷取這些資料：

安裝和驗證

VAAI for iSCSI

VAAI iSCSI不需要進行任何安裝，在VMware中已預設啟用這項功能。

驗證支援VAAI for iSCSI

• 使用GUI模式進行驗證：
  在vSphere Client中的Datastores設定頁面，檢視［硬體加速］欄顯示是否為［支援］。
  
• 使用ESXi命令列模式進行驗證：
  輸入以下指令:
  
  # esxcli storage core device vaai status get
  以下範例圖顯示VAAI已被一個QMAP iSCSI LUN支援:
  

在VMware停用VAAI

請參閱VMware文件來瞭解這項作業： Disabling the VAAI functionality in ESXi/ESX (1033665).

VAAI for NAS (NFS)

您需要在每個ESXi主機上安裝QNAP VAAI NFS Plugin。請在此處下載QNAP VAAI NFS Plugin: http://www.qnap.com/download.

將Plugin程式安裝到ESXi 5.x/6.x主機

以下步驟是參考此VMware官方KB文件內容: http://kb.vmware.com/kb/2008939.

1. 將QNAP VAAI NFS Plugin上傳至ESXi主機的datastore。您可以使用vCenter中的datastore瀏覽器，或者使用vSphere client直接連接至ESXi主機。
   
2. 選擇vib檔或者offline bundle檔。
   
   QNAP VAAI NFS Plugin已被上傳至datastore。
   
3. 移轉或關閉執行於主機的虛擬機器。
4. 利用以下指令駛ESXi主機進入維護模式：
   #  vim-cmd hostsvc/maintenance_mode_enter
5. 瀏覽至datastore上含有QNAP VAAI NFS Plugin檔案的目錄。
6. 驗證QNAP VAAI NFS Plugin檔案是否存在於目錄中。
   # ls -l
   以下為輸出結果範例。
   
7. 使用以下方法在ESXi主機上安裝或更新QNAP VAAI NFS Plugin。請依據您的環境自行修改以下範例中的Plugin檔案名稱與datastore路徑。
   • 安裝vib檔。
     
     # esxcli software vib install -v"/vmfs/volumes/Datastore/PluginName.vib"
   • 更新vib檔。
     # esxcli software vib update -v "/vmfs/volumes/Datastore/PluginName.vib"
   • 安裝offline bundle檔。
     # esxcli software vib install -d "/vmfs/volumes/Datastore/Offline_Bundle.zip"
   • 更新offline bundle檔。
     # esxcli software vib update -d "/vmfs/volumes/Datastore/Offline_Bundle.zip"
8. 重新啟動ESXi主機。
   # reboot
9. 等待主機重新啟動，然後再連接。
10. 退出維護模式。
    # vim-cmd hostsvc/maintenance_mode_exit
11. 啟動虛擬機器。
12. 驗證QNAP VAAI NFS Plugin VIB已被安裝至ESXi主機。
    # esxcli software vib list
    
    以下為輸出結果範例。
    

驗證支援VAAI for NAS (NFS)

在vSphere Client中的Datastores設定頁面，檢視［硬體加速］欄顯示是否為［支援］。