使用具有 Hitachi Virtual Storage Platform G1000/G1500/F1500/Gx00/Fx00 功能的 Hitachi Storage Cluster for VMware vSphere 实现 vSphere Metro Storage Cluster
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使用具有 Hitachi Virtual Storage Platform G1000/G1500/F1500/Gx00/Fx00 功能的 Hitachi Storage Cluster for VMware vSphere 实现 vSphere Metro Storage Cluster

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Article ID: 341563

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VMware vSphere ESXi

Issue/Introduction

本文提供有关使用 Hitachi Virtual Storage Platform G1000/Gx00 (VSPG1000/Gx00) 跨两个数据中心部署 Metro Storage Cluster 的信息。借助 vSphere 5.1、5.5 或 6.0 Update 2，存储虚拟化设备可以在 Metro Storage Cluster 配置中得到支持。

Symptoms:

免责声明：本文为 Implement vSphere Metro Storage Cluster using Hitachi Storage Cluster for VMware vSphere, featuring Hitachi Virtual Storage Platform G1000/Gx00 (2145375) 的翻译版本。尽管我们会不断努力为本文提供最佳翻译版本，但本地化的内容可能会过时。有关最新内容，请参见英文版本。


Environment

VMware vSphere ESXi 6.5
VMware vSphere ESXi 6.0
VMware vSphere ESXi 5.5
VMware vSphere ESXi 5.1

Resolution

什么是 vSphere Metro Storage Cluster？

vSphere Metro Storage Cluster 是适用于 VMware vSphere 环境的高可用性存储配置。一个产品必须经过 VMware vMSC 认证过程的认证，才能列入唯一硬件兼容性列表类别。VMware Storage Compatibility Guide 和/或 partner verified and supported products. 中列出了所有受支持的存储设备。

什么是 Hitachi Virtual Storage Platform G1000 /G1500 /F1500 /Gx00 /Fx00？

Hitachi Virtual Storage Platform G1000/G1500/F1500/Gx00/Fx00 (VSP G1000/G1500/F1500/Gx00/Fx00) 为持续基础架构云提供始终可用、敏捷和自动化的基础。这样可以提供企业就绪软件定义存储、高级全局存储虚拟化以及强大的存储。

Virtual Storage Platform G1000/G1500/F1500/Gx00/Fx00 支持始终开启的操作，包括自助服务、非中断迁移和主动-主动存储群集，从而实现零恢复时间的目标。通过自优化的策略驱动管理，可使您的操作自动化。

通过利用 Global-Active Device，可以在延伸城域群集配置上配置两个 VSP G1000/ G1500/F1500/Gx00/Fx00 存储系统。此延伸配置可以为相距 300 千米以内的两个数据中心提供服务。此延伸配置中的数据卷（包括 VMFS 数据存储）高度可用，两个站点上的 vSphere 主机可以同时访问。如果一个站点出现故障，其余数据中心 VSP G1000/ G1500/F1500/Gx00/Fx00 存储系统可以继续提供对数据卷的 I/O 访问。

在 vSphere Metro Storage Cluster 中使用 VSP G1000/ G1500/F1500/Gx00/Fx00 时，中型 Hitachi Unified Storage 系统（或可以连接到 VSP G1000/G1500/F1500/Gx00/Fx00 的任何受支持的第三方存储）可以用作仲裁存储。
什么是 Global-Active Device、Hitachi Dynamic Link Manager 和仲裁磁盘？

VSP G1000/ G1500/F1500/Gx00/Fx00 提供 Global-Active Device (GAD) 功能。作为 Hitachi Storage Virtualization Operating System (SVOS) 的一部分，它可以简化分布式系统的设计和操作。使用 Global-Active Device，您可以在两个位置同时拥有相同数据的读/写副本。

Global-Active Device 的主动-主动设计可在两个 Virtual Storage Platform G1000/G1500/F1500/Gx00/Fx00 系统之间实现交叉镜像存储卷，接受两端不断更新的读/写 I/O。如果一个站点上的磁盘控制器出现故障，则另一站点上的磁盘控制器会自动接管并接受读/写 I/O。

使用 Global-Active Device 可确保您的环境中最新存储卷的可用性。它在两个系统上均启用生产工作负载，从而保持完全数据一致性和保护。

VMware 本机多路径 (NMP) 或 Hitachi Dynamic Link Manager (HDLM) 是一个与 Global-Active Device 集成的多路径软件，可为 vSphere 主机提供负载平衡、路径优化、路径故障切换和路径故障恢复功能（HDLM SATP 和 HDLM PSP）。NMP 或 HDLM 将在来自 P-VOL 的所有可用首选路径（活动）之间保持 I/O 的负载平衡，并将指向 S-VOL 的所有路径保留为未优化（备用）路径。

系统会在外部存储阵列上创建 12 GB LUN，例如 VSP Gx00 或 Hitachi Unified Storage 150 (HUS 150) 或其他可用作仲裁磁盘的 supported external 3rd-party storage array。依靠 VSP G1000/G1500/F1500/Gx00/Fx00 虚拟化设备功能，将此 LUN 作为外部存储提供给站点 1 VSP G1000/G1500/F1500/Gx00/Fx00 和站点 2 VSP G1000/G1500/F1500/Gx00/Fx00。仲裁磁盘存储有关 Hitachi Global-Active Device P-VOL 和 S-VOL 中数据一致性的持续更新信息，用于在站点故障切换操作期间使用。如果发生故障，Global Active Device 使用此信息将主机操作指向成对的另一个卷。



图 1 - 使用 VSP G1000 的 vMSC 配置

配置要求
  • 最低 ESXi 6.0 u2/6.5 vMSC 和带 VMware 本机多路径 (NMP)/ALUA 的 GAD

    或

  • 最低 ESXi 6.0u2/6.5 vMSC 和带 HDLM 的 GAD

注意：安装 VMware 修补程序 ESXi 6.0、ESXi 6.0 update2 上的修补程序版本 ESXi 600-201608001 后，仅在 6.0 上支持 PGR 群集客户机操作系统。

必须满足以下要求才能支持这些配置：

  • 两个站点中的以太网网络之间的往返延迟时间必须小于 10 毫秒（一致的主机访问）。IP 网络支持 VMware ESXi 主机和 VSP/GAD 管理接口。
  • 同步存储复制的往返滞后时间必须小于 5 毫秒。
  • 两个站点之间可用的最小吞吐量应该为 622 Mbps，以便支持跨两个数据中心的 ESXi 主机上的虚拟机 vMotion。
  • 两个数据中心中的 ESXi 主机必须在同一 IP 子网和广播域上具有一个专用网络。
  • VMware vCenter 必须可从两个站点上的所有 vSphere 主机进行访问。
  • 两个站点上的 ESXi 主机必须均可访问虚拟机所在的同一 IP 网络，以便发生任何 VMware HA 触发的虚拟机重新启动事件时，访问在两个站点上的 ESXi 主机中运行的虚拟机的客户端能够正常运行。
  • 数据存储位置（包括虚拟机使用的引导设备）必须可从两个数据中心中的 ESXi 主机访问。
  • HA 群集中的 vSphere 主机最大数量不得超过 32。对于 ESXi 6.0 和更高版本，主机的最大编号可能为 64。
  • 可以使用 NMP 或 HDLM。
  • ESXi 5.1 或 5.5 需要 Hitachi Dynamic Link Manager (HDLM) v8.0.1-00 或更高版本。对于 ESXi 6.0 Update 2，HDLM v8.2.0 是最低代码。对于 ESXi 6.5，所需的最低 HDLM 版本是 HDLM 8.5。
  • 对于使用 PSP 作为 MRU 的 NMP/ALUA 配置，必须在 ESX 主机上针对 Hitachi LUN 设置以下规则：
    • esxcli storage nmp satp rule add -V HITACHI -M "OPEN-V" -P VMW_PSP_MRU -s VMW_SATP_ALUA
    • esxcli storage core claimrule load

  • 对于使用 PSP 作为 RR 的 NMP/ALUA 配置，必须在 ESX 主机上针对 Hitachi LUN 设置以下规则：
    • esxcli storage nmp satp rule add -V HITACHI -M "OPEN-V" -P VMW_PSP_RR -s VMW_SATP_ALUA
    • esxcli storage core claimrule load

  • 请注意，HDS 支持建议使用 RR 而不非 MRU。
  • ESXi 5.1 或 ESXi 5.5 需要 Hitachi Virtual Storage Platform G1000 微码 v80-01-xx 或更高版本。对于 ESXi 6.0 Update 2，所需的最小微码是 80-03-32。对于 ESXi 6.5 G/F 1000/1500，所需的微码级别为 v80-05-xx。
  • 需要 Hitachi HUS 150 microcode 0977/H 或更高版本（如果选择作为仲裁存储）。
注意：
  • 尽管 Hitachi Storage Cluster 解决方案支持一致和非一致的主机访问拓扑，HDS 建议使用满足最高高可用性要求的一致主机访问部署
    • 一致的主机访问配置 - 两个站点的 ESXi 主机都连接到所有站点的存储群集中的存储节点。提供给 ESXi 主机的路径会跨距离延伸。
    • 非一致的主机访问配置 - 每一站点的 ESXi 主机仅连接到同一站点中的存储节点。从存储节点提供给 ESXi 主机的路径限制为本地站点。
  • 将 Hitachi Dynamic Link Manager 与主机模式选项 (HMO) 78 结合使用，您可以指定指向某一存储阵列的非首选路径。其好处是可以防止从 ESXi 主机到非本地存储的长距离 IO 流量。这样可使响应时间和 WAN 流量成本达到最小。建议在站点距离大于 20 英里 (32 千米) 时打开此功能。
有关 Hitachi Storage Cluster 的任何其他要求，请参见 Deploy VMware vSphere Metro Storage Cluster on Hitachi Virtual Storage Platform G1000/Gx00/Gx00/Fx00 using Global-Active Device 参考架构文档。

解决方案概述

在 Hitachi Virtual Storage Platform G1000/Gx00/Gx00/Fx00 上使用 Global-Active Device 实现的 VMware vSphere Metro Storage Cluster 架构可提供一种理想的解决方案，通过将城域距离内的两个物理数据中心进行群集，实现可用性和正常运行时间的最大化。来自 Hitachi Data Systems 的 Metro Storage Cluster 解决方案包括存储系统，该存储系统将分布在不同地理位置的站点的复制存储显示为单个 LUN。此设计允许在不停机的情况下进行站点之间的虚拟机迁移，因此实现了服务的高可用性。

Hitachi 软件和硬件的组合向 vSphere 基础架构提供以下关键功能：
  • 主机多路径
  • 内部和外部存储置备
  • 跨城域群集距离的同步存储复制
  • 存储故障切换
这些功能与 VMware vSphere vMotion、vSphere High Availability 和 vSphere Distributed Resource Scheduler 一起使用，构建适用于 VMware vSphere Metro Storage Cluster 的解决方案。Virtual Storage Platform 中提供的高级功能可满足虚拟基础架构的要求，并减少对传统 Metro Storage Cluster 解决方案中可能需要的额外硬件的需求。

以下组件可以创建 VMware vSphere Metro Storage Cluster 环境：
  • vSphere 5.1、5.5 或 6.0 Update 2 ESXi 主机服务器 - 两个数据中心上运行虚拟机并由 vCenter Server 管理的物理主机
  • Hitachi Virtual Storage Platform G1000/G1500/F1500/Gx00/Fx00 - 高度可扩展的高性能存储解决方案
  • Hitachi Unified Storage (HUS) 或其他 supported 3rd-party storage systems - 中型存储平台，用于提供可靠、灵活、可扩展且具有成本效益的模块化存储，供 Hitachi Global-Active Device 仲裁磁盘使用
  • Hitachi Dynamic Link Manager - 与 Hitachi High Availability Manager 集成的多路径软件，可为 ESXi 服务器提供负载平衡、路径优化、路径故障切换和路径故障恢复功能
  • Hitachi Global-Active Device Synchronous Replication - 两个存储系统之间的同步存储复制
  • Hitachi Global-Active Device - 借助 GAD，可以在两个位置同时提供相同数据的读/写副本。此主动-主动设计在所有系统上启用生产工作负载，从而保持所有数据一致性和保护
  • 光纤通道交换机 - 与数据中心存储网络的 SAN 连接
  • 网络交换机 - 与数据中心网络的 LAN 连接
表 1.城域群集软件组件
城域群集软件组件版本
Hitachi Dynamic Link Manager8.0.1-00 或更高版本*
VMware vSphere 命令行界面5.1、5.5 或 6.0 Update 2 或 6.5
Hitachi 产品的命令控制界面取决于微码

* 如果使用 HDLM，ESXi 6.0 Update 2 需要 v8.2.0 或更高版本的 HDLM，ESXi 6.5 需要 v8.5 版本的 HDLM。


测试的方案

表 2 概述了在 Hitachi Virtual Storage Platform G1000/G1500/F1500/Gx00/Fx00 和 Global-Active Device 上使用 Hitachi Storage Cluster for VMware vSphere 时测试的受支持故障方案。下表说明了基于一致主机访问的配置。基于非一致主机访问的配置具有相同的行为，但对本地存储故障使用站点故障方案这一点除外。

表 2.测试的方案

场景Global-Active Device/HDLM 行为观察到的 VMware 行为
使用 VMware vMotion 或 VMware Distributed Resource Scheduler 在站点 1 和站点 2 之间迁移虚拟机无影响虚拟机迁移到站点 2 主机，I/O 定向到站点 2 中的本地存储 S-VOL
使用 VMware High Availability (VMware HA) 在站点 1 和站点 2 之间对虚拟机进行故障切换无影响虚拟机故障切换到站点 2 主机，I/O 定向到站点 2 中的本地存储 S-VOL
单个主机中的活动路径失败主机 I/O 通过 HDLM PSP 重定向到可用的活动路径
  • 使用了其他活动路径
  • 不会中断虚拟机
站点 1 存储系统故障存储故障切换
  • Global-Active Device 在故障切换前验证仲裁磁盘的数据完整性
  • Global-Active Device 拆分对副本，S-VOL 转换为 SSWS（S 本地）
  • 主机 I/O 通过 HDLM SATP 重定向到站点 2 存储系统上的备用 S-VOL 路径
  • 指向 P-VOL 的活动路径报告为不活动
  • 指向 S-VOL 的备用路径变为活动状态
  • 不会中断虚拟机
对于群集中的所有 ESXi 主机，指向本地存储系统的所有活动路径均失败每个站点中的主机 I/O 通过 HDLM PSP 重定向到远程存储系统上的可用备用（非首选）路径
  • 指向本地存储系统的活动路径报告为不活动
  • 指向远程存储系统的备用路径变为活动状态
  • 不会中断虚拟机
群集中的所有 ESXi 主机出现全部路径异常 (APD)不会发生存储故障切换ESXi 主机必须手动关闭，VMware High Availability 才能重新启动其他主机上的虚拟机
仲裁磁盘失败或指向仲裁磁盘的所有路径被移除
  • PVOL 和 S-VOL 之间的复制继续进行，PVOL 和 S-VOL 处于对状态
  • 站点 2 中的主机 I/O 重定向到站点 1 中远程存储上的 P-VOL 的备用路径
  • 发生存储故障切换
  • 指向 S-VOL 的活动路径报告为不活动
  • 指向 P-VOL 的备用路径变为活动状态
  • 不会中断虚拟机
存储复制链路故障
  • Global-Active Device 验证仲裁磁盘的数据完整性，并且决定二者之一（P-VOL 和 S-VOL）作为本地 I/O 模式（另一个作为块 I/O）。决定取决于通知并写入仲裁磁盘的卷状态
  • 选择卷（如 P-VOL）继续执行主机 I/O 时，对其他卷 (S-VOL) 的所有访问均被阻止，并且故障切换到 P-VOL（P 本地）
  • 站点 2 中的主机 I/O 重定向到站点 1 中远程存储上的 P-VOL 的备用路径
  • 指向 S-VOL 的活动路径报告为不活动
  • 指向 P-VOL 的备用路径变为活动状态
  • 不会中断虚拟机
WAN 存储连接故障
  • 发生存储故障切换，除路径行为外，与存储复制链路故障相同
  • 不会出现路径故障切换
  • 选择将 P-VOL 转换为 P-Local 时，站点 1 中的主机 I/O 仍然使用指向站点 1 中本地存储的路径继续处理。由于本地站点访问仍然处于活动状态，站点 1 上的虚拟机可访问本地 P-VOL
  • 站点 1：存储故障切换后，由于本地站点访问仍然处于活动状态，P-VOL 将处理站点 1 主机的主机 I/O。站点 1 中的虚拟机可访问本地 P-VOL
  • 站点 2 主机中的虚拟机无法访问其站点 1 上的虚拟磁盘。必须手动关闭站点 2 主机，VMware High Availability 才能重新启动站点 1 主机上的虚拟机。
站点 1 故障
  • 在存储行为方面与站点 1 存储系统故障相同
  • P-VOL 和 S-VOL 之间的存储复制停止（取消成对），并且出现存储故障切换。S-VOL 转换为 SSWS（S 本地）
VMware High Availability 将虚拟机故障切换到可用的站点 2 主机
站点 2 故障
  • P-VOL 和 S-VOL 之间的存储复制停止（取消成对），并且出现存储故障切换
  • P-VOL 转换为 PSUE（P 本地）
VMware High Availability 将虚拟机故障切换到可用的站点 1 主机

有关 Hitachi 产品和服务的详细信息，请联系您的销售代表或授权的 Hitachi TrueNorth™ 合作伙伴，或者访问 Hitachi Data Systems 网站。



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