vSAN アーキテクチャの詳細 - 分散 RAID

この章では、Virtual SAN の基礎となるアーキテクチャの詳細について説明します。フラッシュを I/O キャッシュとして使用すること、vSAN 機能を公開する VASA ロール、VM ストレージ ポリシー、監視ディスク、パススルー RAID コントローラの必要性など、vSAN アーキテクチャの多くの側面についてはすでに説明しました。

この章では、これらの機能について詳しく説明し、vSAN で導入されたいくつかの新しいアーキテクチャの概念と用語を紹介します。ほとんどの vSphere 管理者は基盤となるインフラストラクチャに触れることはありませんが、vSAN を構成するサービスについて一般的な知識を持っていると、トラブルシューティングやログ ファイルの分析を行うときに役立ちます。基礎的な詳細に入る前に、まず vSAN の中核となる概念である分散 RAID を紹介します。

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5.1 分散RAID

vSAN は、分散 RAID (つまり、ネットワーク経由の RAID) を使用して、仮想マシンに高可用性と最適なパフォーマンスを提供します。可用性の観点から見ると、分散 RAID は、vSAN 環境が 1 つ以上の ESXi ホスト (またはディスクなどのホスト上のコンポーネント) の障害を許容し、その上のすべての仮想マシンに完全な機能を継続的に提供できることを意味します。最適な仮想マシンのパフォーマンスを確保するために、vSAN 分散 RAID は、仮想ディスクを複数の物理ディスクとホストに分散する機能を提供します。

ただし、ストレージ ポリシーを使用することで、VM の可用性とパフォーマンスを VM ごとに、より正確には仮想ディスクごとに設定できるようになったことは注目に値します。管理者はストレージ ポリシーを使用して、仮想マシンが許容できるホスト障害またはディスク障害の数、および仮想ディスクを分散できるホストとディスクの数を定義できます。許容する障害の数を 0 に設定して、ストレージ ポリシーで可用性要件を構成しないことを明示的に選択した場合、ホストまたはディスクの障害は仮想マシンの可用性に確実に影響します。

以前のリリースでは、vSAN はシステム内のストレージ オブジェクトの可用性と信頼性の要件を満たすために、ホスト間で RAID-1 (同期ミラーリング) のみを使用していました。 VM ストレージ オブジェクトのミラー コピー (レプリカ) の数は、VM ストレージ ポリシー、特に許容される障害の数によって異なります。 VM ストレージ ポリシーに応じて、仮想ディスクは vSAN 上に最大 3 つのコピーを持つことができます。デフォルトでは、vSAN は仮想マシンを展開するときに、許容される障害の数を常に 1 に設定します。つまり、vSAN データ ストアに展開された仮想マシンごとに、仮想マシン ストレージ オブジェクトのレプリカ コピーが存在します。これは、vSAN データ ストアに関連付けられたデフォルトのポリシーです。ただし、仮想マシンをプロビジョニングするときに別のポリシーを選択することでこれを変更できます。

vSAN 6.2 では、2 つの新しい RAID タイプが導入されました。1 つ目は RAID-5、2 つ目は RAID-6 です。これは、VM ストレージ ポリシーの障害許容方法がデフォルトの「パフォーマンス」ではなく「容量」に設定されている場合にのみ作成されます。これらの新しい分散 RAID タイプを導入する目的は、スペースの使用量を削減することです。 RAID-5 と RAID-6 はどちらもミラーリングを使用せず、代わりに分散パリティ メカニズムを使用してデータを保護します。 RAID-5 の場合、データは 3 台の ESXi ホストの 3 つのハードディスクに分散され、計算されたチェック データは 4 台目の ESXi ホストの 4 台目のハードディスクに保存されます。検証データは必ずしも同じホストの同じハードディスクに保存されるわけではなく、図 5-1 に示すように分散されます。

図5.1 分散パリティを使用したRAID-5の展開

RAID-5 構成は 1 つのホスト障害を許容しますが、RAID-6 は 2 つのホスト障害を許容するように設計されています。 RAID-6 構成では、データは 4 台の ESXi ホスト上の 4 台のハードディスクに分散され、計算されたパリティ データは他の 2 台の ESXi ホスト上の他の 2 台のハードディスクに保存されます。したがって、RAID-6 構成を使用する場合は、合計 6 台の ESXi ホストが必要になります。検証データは、図 5-2 に示すように、引き続き分散形式で保存されます。

図5.2 分散検証によるRAID-6の展開

スペースの節約は次のように計算されます: 1 つの障害を許容するために RAID-1 を使用して 100 GB の VMDK オブジェクトを展開すると、vSAN データストアで合計 200 GB の容量が消費されます。 RAID-5 を使用すると 133.33GB が消費されます。同様に、2 つの障害を許容するために 100 GB の VMDK オブジェクトが RAID-1 モードで展開されている場合、vSAN データストアで合計 300 GB の容量が消費されます。 RAID-6 を使用すると、合計 150 GB の容量が消費されます。

第 4 章で説明したように、管理者はパフォーマンスと容量のどちらかを選択する必要があります。パフォーマンスが管理者の絶対的な最終目標である場合、フォールト トレランス メソッドには RAID-1 (デフォルトのまま) を使用する必要があります。管理者が最大のパフォーマンスを必要とせず、容量の使用率を重視している場合は、フォールト トレランス メソッドとして RAID-5/6 を使用するのが適切でしょう。

各オブジェクトのディスク ストライプ ポリシー設定に応じて、必要なパフォーマンス要件を満たすために、仮想ディスク オブジェクトを多数の物理ディスクにストライプ化できます。 RAID-0 を使用して仮想マシン ストレージ オブジェクトのパフォーマンスを向上できますが、パフォーマンスを向上させるために必ずしもストライピング構成が必要なわけではありません。その理由についてはこの章の後半で説明し、VM ストレージ ポリシーで VMDK のストライプ幅を増やすとパフォーマンスが向上する場合を示します。