VMware vSAN 6.6: Stabilität und Performance

Frühere Versionen von VMware vSAN galten als fehleranfällig. Mit der Version 6.6. gehören viele Kinderkrankheiten der Vergangenheit an. Das Lizenzmodell ist verbesserungswürdig.

Im Juli 2017 hat VMware vSphere 6.6.1 veröffentlicht und zeitgleich vSAN 6.6.1. Erstmals wurde vSAN Anfang 2014 mit der VMware vSphere Version 5.5 vorgestellt.

Seitdem hat vSAN eine beachtliche Wandlung von semiprofessionellem Branch-Office-Storage zu einer veritablen Enterprise-Hyperkonvergenz-Lösung vollzogen.

Leider scheint sich VMware mehr und mehr auf den High-Performance-, beziehungsweise Enterprise-Sektor zu konzentrieren und den Blick dafür zu verlieren, was ein Großteil der Kunden von einer hyperkonvergenten Infrastruktur (HCI) eigentlich erwartet.

HCI-Markt mit VMware-Brille

Während sich das Wachstum für vSphere wahrnehmbar abflacht, setzt VMware mit vSAN, NSX und vRealize Automation auf die zukunftsträchtigen Märkte Software-definiertes Storage (SDS), Software-definierte Netwerke (SDN) und Cloud-Management, was vor allem dem Aktienkurs gut zu tun scheint. VMware vSAN deckt im Portfolio der Kalifornier die Sparte hyperkonvergente Infrastrukturen (HCI) ab.

Beim Start der hyperkonvergenten Plattform von VMware im Jahr 2014 war vSAN im Prinzip ein Nachzügler im seinerseits noch jungen HCI-Markt.

Immerhin sind die heutigen Marktführer Nutanix und Simplivity (mittlerweile von HPE gekauft) schon 2009 gegründet worden, so dass der HCI-Markt beim Erscheinen von vSAN bereits von diesen Herstellern dominiert war.

Die vSAN-Perfomance wird maßgeblich durch die verwendete Storage-Policy beeinflusst.
Abbildung 1: Die vSAN-Perfomance wird maßgeblich durch die verwendete Storage-Policy beeinflusst.

Heute mischen auch traditionelle Storage-Hersteller wie HPE StoreVirtual VSA (Lefthand), Starwind, Datacore Hyperconverged Virtual SAN oder Dell EMC im HCI- oder SDS-Markt mit. Trotzdem gab es 2014 für VMware offenbar gute Gründe, in diesen Markt zu investieren, der als der am schnellsten wachsender Speichermarkt gilt.

Das vSAN-Konzept

HCI hat unter anderem zum Ziel, mit einer in das Virtualisierungs-Management integrierten intuitiven Benutzeroberfläche den Speicher-Administrator überflüssig zu machen und dem Virtualisierungs-Administrator die Kontrolle über den Speicher zu geben.

VMware hat darüber hinaus aber mit vSAN ein völlig neues Speicher-Konzept ersonnen, beim dem das Regelgetriebene Storage-Management im Vordergrund steht.

Grundsätzlich folgt auch VMware vSAN dem HCI-Ansatz und macht ESXi-Hosts in verbauten lokaler Speichergeräten als Shared Storage für virtuelle Maschinen verfügbar, wobei bei SDN im Allgemeinen ein Speichervirtualisierer die eigentliche Intelligenz-Ebene des Speichers darstellt und nicht die Hardware, wie zum Beispiel ein RAID-Controller.

Allerdings gibt es bei vSAN einen bedeutenden Unterschied zu den Konzepten von Nutanix & Co. So lag es für die Erfinder der softwarebasierten Compute-Virtualisierung nahe, einen Speichervirtualisierer zu implementieren, der direkt im Kernel residiert, während alle anderen Hersteller eine Art Kontroll-VM bemühen, um lokalen Speicher der ESXi-Hosts über den in der VMs arbeitenden Speichervirtualisierer zu einem Speicherpool zu aggregieren, aus dem virtuelle Disks modelliert und dann wieder klassisch auf den Hosts als LUNs präsentiert werden. Im Konzept von vSAN steht neben dem Kernel-basierten Storage-Virtualisierer der Host-Cluster im Zentrum.

Quantensprung vSAN 6.5

Mit vSAN 6.5 hat VMware einige bemerkenswerte Neuerungen implementiert und unterstützt endlich 512e-Laufwerke, was die Verwendbarkeit moderner kapazitätsorientierter Laufwerke in vSAN-Clustern erlaubt. Leider bleibt die Unterstützung für die zunehmend anzutreffenden und oft nur unwesentlich teureren nativen 4K-Laufwerke noch aus.

Ebenfalls erwähnenswert ist der mit vSAN 6.5 mögliche Direct-Connect-Bereitstellungsmodus mit zwei Knoten. So lässt sich vSAN nun auch mit vielen anderen 2-Knoten-Lösungen auf einer Höheneinheit (1U) auf dem Markt vergleichen, die einen hochverfügbaren VMware-Cluster in Szenarien bei mittelständischen Kunden und Zweigstellen ermöglichen, bei denen die Kosten oder die Anzahl der Knoten eine Rolle spielt.

Anstehende Risiken werden im Health-Check angezeigt
Abbildung 2: Anstehende Risiken werden im Health-Check angezeigt.

Hierzu bedarf es bei VMware eines virtuellen Knotens in Form einer Witness-VM, die sich entweder auf einem separaten lokalen Knoten oder gar in der Cloud, nur nicht im VSAN-Cluster selbst befindet.

Der vSphere Docker Volume Service erlaubt jetzt eine integrierte Zusammenarbeit von Containern mit vSAN integriert. Außerdem ermöglicht es vSAN 6.5 erstmals auch iSCSI-Targets einzurichten, um Speicher für Workloads zu exportieren, die nicht Teil des eigentlichen vSAN-Clusters sind.

Leider sind die Enterprise-Features Deduplizierung und Komprimierung nach wie vor nur für All-Flash-Konfigurationen verfügbar. Aber Achtung: auch wenn sich eine All-Flash-Konfiguration nun auch mit einer Standard-Lizenz betreiben lässt, verlangen Deduplizierung und Kompression trotzdem nach einer Advanced Lizenz.

VMware vermarktet diesen Umstand sogar als kundenfreundlich, denn der Grund für die Begrenzung von Dateneffizienz-Technologien auf Flash sei schließlich, dass beide Technologien auf Leistung abzielten VMware will daher die Verfügbarkeit von All-Flash-Clustern als Teil der Standardlizenz als eine Art Geschenk verstanden wissen.

Einschränkungen solcher Art gibt es bei der Konkurrenz jedenfalls nicht; hier entscheidet allein der Kunde, welchen Bedarf an Leistung und Kapazität er hat.

vSAN in der Praxis

Trotzdem ist vSAN ein gutes Produkt und in Sachen Performance – passende Hardware vorausgesetzt – aufgrund seiner Konzeption kaum zu schlagen.

Allein aufgrund der anfänglichen Probleme mit vSAN 5.5 stellt sich aber die Frage, wie vSAN inzwischen mit Fehlen, Fehlkonfiguration und dem Ausfall von Komponenten zurechtkommt.

Dazu lohnt es sich, einen vSAN-Cluster, bevor er in Produktion geht, ausgiebig zu testen und in vielfältiger Weise zu malträtieren. So könnten Sie zum Beispiel Netzkabel aus einzelnen Knoten beziehungsweise Netzwerkkabel entfernen oder den gesamten Cluster zur gleichen Zeit ohne Vorwarnung abschalten.

Weiterhin könnten Sie auch das Netzwerk im Web-Client absichtlich falsch konfigurieren, um einzelne Knoten zu isolieren oder Festplatten gezielt herausziehen.

Im Gegensatz zu den ersten Versionen überlebt vSAN 6.6 die meisten dieser Szenarien im Rahmen des Zumutbaren.

Auch den vSAN-Konfigurationsassistenten gibt es nur in den aktuellen Versionen. Er soll nach Möglichkeit in allen Punkten grünes Licht geben.
Abbildung 3: Auch den vSAN-Konfigurationsassistenten gibt es nur in den aktuellen Versionen. Er soll nach Möglichkeit in allen Punkten grünes Licht geben.

Allerdings gibt es ein paar Dinge, die vSAN auch in Version 6.6 überhaupt nicht mag: Wenn ein Laufwerk aus einem Noten entfernt wird, ist das kein Problem. Werden aber zwei Laufwerke abgehängt und dann aus Versehen an dem jeweils anderen Knoten wieder angeschlossen, gerät vSAN aus dem Tritt.

Neue Festplatten lassen sich für vSAN nur verwenden, wenn sie tatsächlich leer sind. Immerhin enthält vSphere 6.5 ein recht brauchbares, wenn auch primitives Festplattenpartitionierungswerkzeug, das zum Löschen von Festplatten verwendet werden kann, um sie für die Verwendung in vSAN vorzubereiten.

Vorsicht ist aber geboten, wenn ein Laufwerk zuvor mit VMFS formatiert wurde, weil vSphere dann, sofern ESXI selbst von USB oder plattenlos bootet, auf diesem seine Scratch-Konfiguration ablegt. Wie man dieses Problem behebt, um die Platte doch noch für vSAN verwenden zu können, lässt sich hier nachlesen.

Die optimale vSAN-Hardware

Sowohl die generelle Inbetriebnahme, als auch die spätere Stabilität im Betrieb, sowie die erzielbare Performance hängen bei vSAN massiv von der verwendeten Hardware ab. Ein Grund dafür ist, dass vSAN von vorne herein dazu konzipiert ist, als verteiltes (Shared) Storage über einen Host-Cluster zu arbeiten.

Wer aber aus seinem traditionellen Denkmuster mit LUN-basierten VMFS-Datastores glaubt, die Performance bei vSAN etwa dadurch verbessern zu können, möglichst wenige VMs mit ähnlicher Workload-Charakteristik im vSAN-Datastore zu platzieren, irrt. Wenn Sie vSAN für eine kleinere Anzahl genutzter VMs optimieren möchten, müssen Sie hingegen die Striping-Policy auf eine höhere Anzahl Spindeln stellen.

Etwaige Stabilitätsprobleme sind bei VSAN 6.6 kaum noch anzutreffen und waren auch vorher in der Regel auf Treiber- und Firmware-Probleme zurück zu führen. So oder so ist es aber zwingend erforderlich, dass alle Komponenten auf VMware Hardwarekompatibilitätsliste stehen, auch wenn die bei den aktuellen Versionen eingebaute Kompatibilitäts- und Health-Checks überwiegend grünes Licht geben.

Ebenfalls ein Feature aktueller vSAN-Versionen ist das Aktivieren von Performance-Checks.
Abbildung 4: Ebenfalls ein Feature aktueller vSAN-Versionen ist das Aktivieren von Performance-Checks.

Das Einschalten der Online-Health-Checks, sowie gegebenenfalls das Aktivieren der Performance-Services kann bei markierten VSAN-Cluster im Tab „Configure“ unter „Health and Performance“ erfolgen.

Nicht schaden kann es zudem, vor der Inbetriebnahme des Clusters die bei aktuellen Versionen verbauten proaktiven Tests durchzuführen. Sie finden sich bei markierten Cluster unter „Monitor / Proactive test“ und am Programm für „Performance Diagnostics“ teilzunehmen.

Wege zur Enterprise-Performance

Nur wenn sämtliche Komponenten eines vSAN-Setups, einschließlich der Firmware, ausnahmslos auf der Hardware-Kompatibilitätsliste (HCL) stehen, ist eine gute vSAN-Performance möglich. Die VMware Kompatibilitätsliste adressiert für Hardwarekomponenten nicht nur Treiber, sondern auch die Firmware.

Aber selbst wenn sämtliche Komponenten auf der HCL ausgewiesen sind, kann es noch zu Performance-Problemen kommen, wenn zum Beispiel die verwendete Hardware nicht zum Design oder Workload passt. Dazu muss man aber wissen, wie die Hardware die vSAN-Performance beeinflusst.

So bringen zum Beispiel vier magnetische Kapazitäts-Disks mit je 10.000 RPM in vSAN mehr Performance als ein 4-Terabyte-Laufwerk mit 7.200 RPM. VMware stellt das in seinem Design und Sizing Guide selbst klar. Dabei ist die Auswahl der Platten oder besser SSDs nur ein Punkt im vSAN-Design, der Einfluss auf die Performance hat.

Auch die Auswahl der physischen Switche und Netzwerk-Adapter, sowie das Design des vSAN-Netzwerks spielt eine wichtige Rolle.

Wenn ausnahmslos alle Komponenten auf der HCL aufgeführt sind, durchweg grünes Licht bei den Konfigurations- und Healt-Checks winkt, die möglichst aktuellste vSAN-Version und Performance-begünstigende Storage-Policies vorhanden sind, wird eine gute vSAN-Performance ermöglicht.

Enterprise-Perfomance hingegen verlangt nach Highend-Komponenten bei der Host-Hardware (CPU, RAM), einschließlich All-Flash-Bestückung beim Cache- und Kapazitäts-Layer mit NVMe-Laufwerken, 10- oder 40-Gbit Netzwerk, einem passenden Cluster-Layout und einer Advanced-Lizenz, wobei die Lizenzbedingungen Nutzern eine technisch nicht begründete Hürde in den Weg stellen.

Proaktive Tests helfen ab vSAN 6.5 beim Verbessern der Performance.
Abbildung 5: Proaktive Tests helfen ab vSAN 6.5 beim Verbessern der Performance.

Offenbar betrachtet VMware vSAN als Speicherlösung für die Ausführung von primären Workloads wie Datenbanken, Virtual Desktop Infrastructure (VDI) oder Exchange-Servern.

Dabei gibt es durchaus Kunden, die 100-TB-Fileserver auf vSAN virtualisieren oder die vSAN als preiswerten hochverfügbaren Archivspeicher-Cluster verwenden. Natürlich kann man mit Highend-Hardware in vSAN erstaunliche Dinge tun.

So lassen sich mit passender Hardware mit Leichtigkeit 100.000 IOPS und mehr aus einem einzigen Knoten ziehen. Auch Cluster mit 2 Millionen, 3 Millionen oder gar 10 Millionen IOPS sind mit vSAN und passender Hardware realisierbar, allerdings nur, wenn Unternehmen viel Geld für die Hardware in die Hand nehmen.

Insofern muss jeder Nutzer das Ursprungsversprechen von vSAN kritisch überprüfen. Enterprise-Storage auf Commondity-Hardware zu realisieren, ist nicht so einfach. Auch ohne Advanced-Lizenz ist die erzielbare Performance unter Verzicht auf Deduplizierung und Kompression im Vergleich immer noch gut. An der Stabilität von vSAN gibt es in den aktuellen Versionen nichts auszusetzen.

Fazit

Zwar ist es bemerkenswert, dass sich mit Highend-Hardware und Advanced-Lizenz bis 10 Millionen IOPS erzielen lassen, allerdings ergeben diverse Umfragen im VMware-Umfeld, dass die weitaus meisten Nutzer Cluster mit 40.000 bis 50.000 IOPS und 3 bis 4 Knoten betreiben.

Zudem sind geschätzte 60 Prozent aller heute im Unternehmen verarbeiteten Daten als kalt anzusehen. Insofern ist schwer nachvollziehbar, dass sich VMware mit vSAN zunehmen im Enterprise-Class-Storage positioniert.

In der Praxis nutzen die meisten Unternehmen HCI-Cluster nämlich für gemischte Workloads, verzichten sogar zunehmend auf SAN und NAS-Speicher und verlagern Massenspeicher auf HCI.

Allerdings geht selbst bei nur 10.000 IOPS pro Knoten heute kein Weg mehr an All-Flash vorbei. Insofern sind die Tage von Festplatten im Enterprise-Speicherumfeld gezählt.

Für Depduplizierung und Kompression zur Advanced Lizenz greifen zu müssen ist, wie erwähnt, bitter. Für alle Zweifler scheint es aber dennoch an der Zeit umzudenken.

HCI und insbesondere vSAN ist belastbar, leistungsfähig und inzwischen fehlerfrei. Zudem die Benutzeroberfläche ausgezeichnet, wenn auch die Abhängigkeit vom Flex-Client noch immer ein Showstopper sind. Sie ist einfach und intuitiv bedienbar, ohne lange Dokumentationen lesen zu müssen.

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Nächste Schritte

Diese Anforderungen müssen Sie bei VMware vSAN beachten.

VMware vSAN 6.5 unterstützt Container und iSCSI.

Hyperkonvergenz: Von der Infrastruktur zur Plattform.

Artikel wurde zuletzt im Februar 2018 aktualisiert

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