Tout ce que vous devez savoir sur vSphere et le stockage de données (1ère partie)

Lorsque VMware a lancé vSphere 4.0 en mai 2009, la nouvelle plateforme de virtualisation de l’éditeur a apporté plus de 100 nouvelles fonctionnalités et améliorations, dont un grand nombre concernait le stockage de données. Ces améliorations de la gestion du stockage de données comprennent :

• Des améliorations sur l’allocation granulaire de capacité (Thin provisionning) ;
• Un support entièrement revu d’iSCSI ;
• Le support de Fibre Channel over Ethernet (FCoE) et des Jumbo Frames ;
• La capacité d’étendre à chaud des disques virtuels ;
• La possibilité de redimensionner un volume VMFS ;
• Une nouvelle architecture de stockage (PSA, ou Pluggable Storage Architecture ;
• Le support des adaptateurs SCSI paravirtualisés ;
• Le support de VMDirectPath pour les contrôleurs de stockage ;
• Des améliorations à Storage VMotion ;
• Une nouvelle API de stockage, vStorage ;
• De nouveaux rapports et alarmes sur le stockage dans vCenter.

Bref, la liste des améliorations est longue et certaines pourraient avoir un effet profond sur votre environnement, si vous utilisez actuellement VMware ESX et envisagez de migrer vers vSphere. Pour vous aider à y voir plus clair, nous avons détaillé ci-après les principales améliorations : 

- Thin provisionning

Les disques à allocation de capacité dynamique sont des disques virtuels dont la capacité réellement consommée sur l’espace de stockage croit au fur et à mesure de l’écriture de nouvelles données. Avec un disque traditionnel, l'ensemble de l’espace est alloué à la création (si l’administrateur crée un disque de 10 Go, 10 Go  sont consommés immédiatement), tandis qu’un disque « fin » consomme initialement 1 Mo - en fait jusqu’à 8 Mo selon la taille de bloc définie par défaut pour l’espace de stockage partagé ou local - et voit sa capacité consommée croitre jusqu’à la taille maximale définie par l’administrateur.

L’allocation dynamique de capacité est disponible dans VMware ESX depuis Virtual Infrastructure 3 (VI3), mais vSphere apporte un certain nombre d’améliorations très utiles :

• Des disques « fins » peuvent être créés en utilisant le client vSphere au moment où une machine virtuelle (VM) est créé. Dans VI3, il fallait utiliser l’utilitaire en mode de commande vmkfstools ;
• Des disques traditionnels peuvent être convertis en disques « fins » à l'aide de Storage VMotion, une fois la machine virtuelle créée et en fonctionnement; VI3 nécessitait d'éteindre la machine virtuelle ;
• Le client vSphere permet de voir la taille réellement consommée à un instant t par les disques fins (il fallait utiliser le mode ligne de commande dans VI3) ;
• De nouvelles alarmes configurables dans vCenter permettre d’obtenir des avertissements en cas de surutilisation de la capacité réelle disponible et de suivre les seuils d’utilisation réelle ;
• Une nouvelle fonction permet de suspendre automatiquement les machines virtuelles avec des disques fins lorsque l'espace libre réel disponible sur le stockage physique est trop faible.

Ces améliorations rendent le Thin Provisionning plus souple et plus facile à utiliser. Un dernier point : certains utilisateurs se demandent s’ils doivent utiliser le Thin Provisionning de VMware sur des baies de stockage recourant déjà à l’allocation dynamique de capacité. La réponse est : utilisez les deux si vous le pouvez, mais assurez-vous de suivre attentivement l’évolution de la capacité consommée en cas de surallocation de façon à être sûr que vos machines virtuelles ne rencontreront pas de souci d’espace disque disponible. Quant aux questions sur la fragmentation accrue que pourrait entrainer l’usage du Thin Provisionning, VMware assure que l’usage de l’allocation dynamique de capacité n’a qu’un impact négligeable sur les performances.  

- Un support entièrement revu d’iSCSI

Les baies de stockage iSCSI sont devenues un choix populaire pour le stockage des hôtes virtuels en raison de leur moindre coût et de performances acceptables. L’utilisation d’initiateurs logiciels iSCSI a toujours entraîné une légère perte de performance par rapport aux initiateurs matériel parfois présent dans les cartes iSCSI de certains serveurs. Pour vSphere, VMware a réécrit intégralement le code de l'initiateur logiciel iSCSI afin de réduire sa consommation CPU, mais surtout d'améliorer le débit par rapport à VI3 (grâce par exemple au support de sessions multiples). Les principales améliorations sont les suivantes :

• Contrairement à VI3, la pile iSCSI de vSphere ne nécessite pas l’utilisation d’un port console. Toutes les opérations de contrôle se font sur le même port que celui utilisé pour le chemin de données ;
• Activer iSCSI entraîne automatiquement la configuration des ports appropriés du firewall ;
• Les performances iSCSI profitent d’améliorations dans la pile TCP/IP de VMkernel (affinité de cache, efficacité accrue de la gestion des verrous internes ;
• On peut obtenir des améliorations significatives en matière de performance en utilisant le multipathing (ce qui permet d’accroître les performances en utilisant plusieurs cartes réseaux). Le multipathing d’iSCSI dans vSphere4 s’appuie sur le multipathing dans la pile TCP.
• iSCSI est aussi plus simple à configurer et VMware supporte le protocole bidirectionnel CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol) qui améliore la sécurité en exigeant de l'initiateur et de la cible une authentification mutuelle.

- Support de FCOE et des Jumbo Frames

vSphere ajoute le support de nouvelles technologies de stockage et de réseaux, notamment FCoE et les trames Ethernet étendues ou « Jumbo Frames ». La première nouveauté est que vSphere prend désormais en charge FCoE, sur des cartes Ethernet convergées (CNAs ou Converged Network Adapters).

La seconde est le support des Jumbo Frames. Une trame Ehernet classique a une longueur de 1 518 octets ; les trames étendues peuvent atteindre une taille de 9 000 octets, ce qui peut améliorer le débit du réseau et surtout réduire la consommation CPU dans le cas de certaines applications (notamment orientées stockage). VMware avait ajouté le support des Jumbo Frames dans ESX 3.5, mais ne supportait pas officiellement l’usage de la technologie pour les protocoles de stockage de données. Avec la sortie vSphere, l’éditeur apporte désormais son soutien officiel à l’usage des trames étendues avec iSCSI, mais aussi avec des protocoles NAS, tels que NFS sur des cartes réseaux Gigabit et 10Gigabit.  

- Extension à chaud de disques virtuels

Avec vSphere, il est désormais possible de redimensionner à chaud la taille d'un disque virtuel existant (fichier VMDK) pour peu que cette extension soit supportée par le système d'exploitation invité. Windows Server 2008, Windows Server 2003 Enterprise Edition et Datacenter Edition, et certaines distributions Linux supportent cette fonctionnalité. Auparavant, il fallait éteindre une machine virtuelle avant d'augmenter la taille de son disque virtuel.

- Accroissement de volumes VMFS

Avec vSphere, vous pouvez augmenter la taille d’un volume VMFS existant sans faire usage d’extension et sans perturber le fonctionnement des machines virtuelles. Dans VI3, il y avait la possibilité de joindre un LUN additionnel à un volume VMFS existant sous la forme d’une extension de capacité (extent), mais cette procédure présentait quelques inconvénients. vSphere permet désormais d’accroître la taille du LUN d'un volume existant VMFS en utilisant les outils fournis avec votre baie SAN, puis d’ajuster la taille du volume VMFS pour qu’il « consomme » l’espace supplémentaire ainsi mis à sa disposition.

Par Eric Siebert

Eric Siebert est un vétéran de l'industrie IT avec plus de 25 ans d'expérience. Il se concentre sur l'administration des serveurs et la virtualisation. Il est l'auteur de l'ouvrage VMware VI3 implementation and administration (Prentice Hall, 2009).