Tầm quan trọng của VMware vSphere Virtual Volumes

Thay vì lưu trữ dữ liệu trên các ổ đĩa riêng lẻ, VMware vSphere Virtual Volumes cho phép quản lý lưu trữ được thực hiện trên các đối tượng tương tự như máy chủ ảo. Điều này giúp tăng tính linh hoạt và quản lý hiệu quả cho các máy chủ ảo, đồng thời giảm thiểu chi phí.

1. Giới thiệu về VMware vSphere Virtual Volumes (vVols)

1.1. Định nghĩa và giải thích về VMware vSphere Virtual Volumes

VMware vSphere Virtual Volumes (vVols) là một giải pháp lưu trữ trên đám mây cho phép quản lý các ổ đĩa cứng ảo (VMDKs) thông qua các dịch vụ lưu trữ đám mây. vVols cung cấp một cách tiếp cận lưu trữ mở rộng và tương thích hơn với các dịch vụ đám mây so với việc sử dụng các giải pháp lưu trữ truyền thống.

Việc sử dụng vVols cũng cho phép các nhà quản trị hệ thống tạo ra các hệ thống lưu trữ hiệu quả hơn. Vmware vSphere virtual volumes có khả năng tự động hóa nhiều công việc phức tạp hơn, bao gồm quản lý không gian lưu trữ, sao lưu và khôi phục dữ liệu và chuyển đổi giữa các dịch vụ lưu trữ khác nhau.

1.2. Tầm quan trọng và lợi ích của việc sử dụng VMware vSphere Virtual Volumes

Sử dụng Virtual Volumes (vVols) trong VMware vSphere có nhiều lợi ích đáng kể như: Ví dụ:

• Quản lý dữ liệu linh hoạt hơn: Với vVols, mỗi máy ảo được quản lý như một đối tượng riêng biệt với các chính sách lưu trữ riêng biệt. Nó cho phép quản trị viên dễ dàng quản lý, di chuyển và sao chép dữ liệu từ mỗi máy ảo một cách linh hoạt.
• Tối ưu hóa hiệu suất lưu trữ: vVols cho phép tối ưu hóa các chức năng lưu trữ như cung cấp mỏng, sao chép và ảnh chụp nhanh trực tiếp vào đĩa, tăng hiệu quả lưu trữ và giảm chi phí.
• Tăng tính khả dụng và khả năng phục hồi: Với vVols, việc sao lưu, khôi phục  và di chuyển dữ liệu của bất kỳ máy ảo nào trở nên nhanh hơn và dễ dàng hơn, cải thiện tính khả dụng và khả năng phục hồi của hệ thống.
• Cải thiện khả năng mở rộng: vVols giúp tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng của hệ thống, cho phép quản trị viên mở rộng tài nguyên lưu trữ dễ dàng hơn. Đồng thời giảm thời gian đầu tư và chi phí cho việc mở rộng và nâng cấp cơ sở hạ tầng.
• Tăng cường bảo mật và bảo vệ: vVols cung cấp tính toàn vẹn của dữ liệu và bảo mật thông tin thông qua mã hóa dữ liệu, kiểm soát truy cập và phân bổ tài nguyên.

Nói một cách đơn giản, việc sử dụng ổ đĩa ảo trên VMware vSphere cải thiện tính linh hoạt, hiệu quả, tính khả dụng và bảo mật của lưu trữ. Đồng thời nó cũng giảm chi phí và thời gian cần thiết để quản lý và mở rộng cơ sở hạ tầng lưu trữ mở rộng.

1.3. Cách thức hoạt động của Virtual Volumes 

Virtual Volumes trong VMware vSphere cung cấp một cơ chế quản lý đĩa động cho các máy ảo một cách trực tiếp thay vì thông qua các kho lưu trữ dữ liệu truyền thống.

Virtual Volumes cho phép tạo các đĩa ảo được quản lý và kiểm soát theo cách tương tự như các đĩa truyền thống. Tuy nhiên, mỗi máy ảo có thể có các đĩa ảo được quản lý độc lập với các máy ảo khác.

Một số khái niệm cơ bản trong Virtual Volumes bao gồm:

• VVol Datastore: Đây là kho dữ liệu đặc biệt để lưu trữ các vVol.
• Storage Containers: Đây là tập hợp các vVol được quản lý bởi cùng một hệ thống lưu trữ.
• Protocol Endpoints: Đây là giao diện hệ thống lưu trữ để kết nối với vVols.

Virtual Volumes hợp lý hóa việc quản lý lưu trữ bằng cách cho phép quản lý và phân vùng lưu trữ ở cấp đơn vị VVol. Điều này đơn giản hóa việc quản lý lưu trữ và cải thiện hiệu suất đĩa ảo. Ngoài ra, Virtual Volumes còn cung cấp khả năng quản lý hiệu quả các chức năng lưu trữ như sao lưu, khôi phục, mã hóa, nén và chống trùng lặp.

2. VMware vSphere Virtual Volumes và công nghệ lưu trữ

2.1. So sánh giữa LUN truyền thống và Virtual Volumes

LUN (Logical Unit Number) và Virtual Volumes (VVol) là hai phương thức lưu trữ khác nhau trong VMware vSphere. LUN là phương pháp lâu đời, truyền thống để cung cấp không gian lưu trữ cho các máy chủ vật lý. LUN cung cấp một phần lưu trữ đĩa vật lý cho các máy chủ. Các LUN này là phần mềm được định cấu hình trên bộ điều khiển lưu trữ bên ngoài (SAN) và được kết nối với các máy chủ vật lý thông qua kết nối SAN. Sau đó, các máy chủ phải phân bổ và quản lý không gian này bằng các phương pháp riêng của chúng. Ví dụ: định dạng đĩa, phân vùng và quản lý dung lượng.

Với Virtual Volumes, tất cả các hoạt động liên quan đến lưu trữ được quản lý bởi hệ thống lưu trữ và được điều khiển bởi VMware vSphere. vVols cung cấp cho máy chủ quyền truy cập trực tiếp vào máy chủ lưu trữ. Virtual Volumes cho phép quản lý và phân bổ dung lượng lưu trữ dựa trên ứng dụng thay vì các phương pháp dành riêng cho máy chủ.

So sánh giữa LUN và vVols:

• Quản lý: LUN quản lý không gian lưu trữ trên máy chủ vật lý, trong khi vVols cho phép quản lý trên cơ sở ứng dụng.
• Tính linh hoạt: vVols cung cấp tính linh hoạt hơn trong việc phân bổ và quản lý không gian lưu trữ cho các ứng dụng.  
• Tính di động : LUN yêu cầu máy chủ được kết nối với SAN và có thể hiểu các giao thức SAN. Trong khi vVols cho phép truy cập trực tiếp vào máy chủ.
• Hiệu suất: vVols cung cấp hiệu suất tốt hơn và hiệu suất ứng dụng tốt hơn bằng cách cho phép truy cập trực tiếp vào máy chủ.
• Tính khả dụng: Vmware vSphere virtual volumes cung cấp khả năng khôi phục dữ liệu nhanh hơn và đáng tin cậy hơn bằng cách đưa tính năng quản lý dữ liệu vào

2.2. Tổng quan về công nghệ ảo hóa lưu trữ

Công nghệ ảo hóa lưu trữ (Storage Virtualization) là một kỹ thuật cho phép quản lý lưu trữ trên nhiều thiết bị lưu trữ khác nhau. Các dữ liệu được lưu dưới dạng một thực thể duy nhất để giảm thiểu sự phụ thuộc vào phần cứng cụ thể và tăng tính linh hoạt của hệ thống lưu trữ.

Trong mô hình truyền thống, mỗi thiết bị lưu trữ (chẳng hạn như Disk, CD hoặc USB)  được quản lý và sử dụng độc lập. Điều này có thể dẫn đến việc sử dụng không gian đĩa không hiệu quả, khó  sao chép, di chuyển hoặc truy xuất dữ liệu cũng như khó  quản trị và bảo trì.

Với công nghệ ảo hóa lưu trữ, các thiết bị lưu trữ khác nhau có thể được thêm vào và quản lý như một hệ thống duy nhất. Hệ thống này cung cấp một lớp trừu tượng giữa  ứng dụng và thiết bị lưu trữ, cho phép ứng dụng truy cập  dữ liệu dễ dàng và hiệu quả hơn.

Ngoài ra, ảo hóa lưu trữ cung cấp khả năng quản lý tập trung và tự động hóa để giảm lao động thủ công và rủi ro trong quản lý dữ liệu.

2.3. Virtual Volumes cải thiện việc quản lý lưu trữ như thế nào

Virtual Volumes của VMware vSphere cải thiện khả năng quản lý lưu trữ bằng cách tạo ra một  tổ chức dữ liệu linh hoạt và dễ  quản lý hơn. Trước Virtual Volumes, mỗi máy ảo trên hệ thống VMware phải được liên kết với một tệp hoặc LUN (Logical Unit Number) trên hệ thống máy chủ. Điều này có nghĩa là quản trị viên phải tạo và quản lý nhiều tệp hoặc LUN trên hệ thống lưu trữ, điều này có thể dẫn đến việc sử dụng  tài nguyên lưu trữ không hiệu quả.

Với Virtual Volumes, quản trị viên có thể quản lý từng máy ảo dưới dạng một thực thể riêng biệt trên hệ thống máy chủ. Virtual Volumes cho phép quản trị viên dễ dàng đặt các yêu cầu chính sách về bảo mật, hiệu suất và chức năng trên các máy ảo riêng lẻ. Nó cũng giúp quản trị viên quản lý tài nguyên lưu trữ  hiệu quả hơn, giúp tăng tính khả dụng và đáp ứng các yêu cầu của doanh nghiệp.

3. Kiến trúc của ổ đĩa ảo

3.1. Giải thích về kiến ​​trúc của ổ đĩa ảo

Trong VMware vSphere, ổ đĩa ảo (Virtual Disk) là một tệp định dạng .vmdk chứa tất cả dữ liệu của máy ảo bao gồm hệ điều hành, ứng dụng và các tệp dữ liệu. Đĩa ảo được tạo và quản lý bởi một máy ảo và có thể được lưu trữ trên các loại lưu trữ vật lý khác nhau như ổ cứng, SAN hoặc NAS.

Một máy chủ ảo có thể có nhiều ổ đĩa ảo và bạn có thể thêm bớt tùy ý. Đĩa ảo có thể được gắn trực tiếp vào máy chủ ảo hoặc được lưu trữ trên bộ lưu trữ gắn mạng (SAN/NAS) và được truy cập thông qua giao thức iSCSI hoặc NFS.

Với kiến ​​trúc đĩa ảo, các ứng dụng và dữ liệu có thể được di chuyển nhanh chóng và dễ dàng giữa các máy chủ ảo hoặc phương tiện lưu trữ khác  mà không cần sự can thiệp của  quản trị viên hệ thống. Kiến trúc  đĩa ảo cũng cung cấp ảnh chụp nhanh giúp bảo vệ dữ liệu và hỗ trợ  sao lưu và phục hồi dữ liệu.

3.2. Mô tả các thành phần của ổ đĩa ảo 

Ổ đĩa ảo (Virtual Disk) trong VMware vSphere là một thành phần quan trọng trong việc cung cấp và quản lý không gian lưu trữ cho các máy ảo. Có 3 thành phần chính của một ổ đĩa ảo bao gồm:

Virtual Machine Disk File (VMDK): Đây là một tập tin chứa dữ liệu của ổ đĩa  máy ảo. Nó có thể được lưu trữ trên các hệ thống lưu trữ như SAN, NAS hoặc các thiết bị lưu trữ nội bộ. Mỗi VMDK được cấu hình với các thông số như dung lượng, định dạng, tính năng bảo vệ dữ liệu và  quyền truy cập.

Virtual SCSI Controller: Đây là thành phần phần cứng ảo kết nối đĩa ảo với máy ảo. Trong VMware vSphere, các tùy chọn bộ điều khiển SCSI bao gồm Parallel SCSI  hoặc LSI Logic SCSI. Mỗi trình điều khiển cũng được cấu hình với các thông số như số lượng kết nối, độ trễ, tốc độ truyền dữ liệu.

Virtual Device Node: Đây là một thành phần ảo của máy chủ vật lý được cấu hình để phân loại và ánh xạ ổ đĩa ảo tới bộ điều khiển SCSI. Các tùy chọn nút thiết bị bao gồm ID SCSI và LUN, được sử dụng để xác định các đĩa ảo khi chúng được gắn vào máy ảo.

3.3. Nhà cung cấp VASA và vai trò của chúng trong ổ đĩa ảo 

Là một giao diện lập trình ứng dụng (API) do VMware vSphere cung cấp, cho phép các nhà cung cấp lưu trữ tương tác với vSphere để cung cấp thông tin chi tiết về hệ thống lưu trữ của họ. VASA giúp quản trị viên hệ thống vSphere quản lý tài nguyên lưu trữ ảo hiệu quả hơn bằng cách cung cấp thông tin về tính khả dụng, hiệu suất và dung lượng của thiết bị lưu trữ.

VASA cho phép các nhà cung cấp lưu trữ ghi lại thông tin về khả năng lưu trữ cụ thể của họ trong VMware vCenter Server. Thông tin này được tổ chức thành nhiều thuộc tính, bao gồm thông tin về tính khả dụng, tính năng, hiệu suất và chính sách lưu trữ. VASA giúp quản trị viên vSphere dễ dàng đánh giá và quản lý  tài nguyên lưu trữ ảo của họ và có thể tự động hóa quy trình quản lý lưu trữ.

4. Ưu điểm của VMware vSphere Virtual Volumes

• Tính linh hoạt và đơn giản trong quản lý volume: mang đến sự linh hoạt và đơn giản cho việc quản lý đĩa bằng cách tách khái niệm lưu trữ khỏi cấu hình khối. Trong đó, các volume được quản lý trực tiếp bởi hệ thống lưu trữ thay vì bởi hypervisor như trước đây. Điều này cho phép quản trị viên lưu trữ  quản lý hiệu quả hơn các dịch vụ lưu trữ như cung cấp, quản lý và giám sát  tài nguyên lưu trữ. 
• Sử dụng và quản lý lưu trữ hiệu quả: Để sử dụng và quản lý lưu trữ hiệu quả với VMware vSphere Virtual Volumes (vVols), bạn có thể thực hiện các bước sau:
  • Xác định các yêu cầu lưu trữ của bạn: - Trước khi triển khai vVols, bạn phải xác định các yêu cầu lưu trữ của mình. Ví dụ: bạn cần biết số lượng máy ảo, dung lượng máy ảo, tính khả dụng của dữ liệu và bảo mật.
  • Nếu bạn chưa quen với vVols, hãy tìm hiểu thêm về vVols, cách thức hoạt động và lợi ích của chúng. Điều này sẽ giúp bạn có cái nhìn tổng quan về vVols và cách chúng có thể giúp bạn quản lý bộ nhớ hiệu quả hơn.
• Tăng cường tính di động của dữ liệu: vVols cải thiện tính di động của dữ liệu bằng cách tách quản lý lưu trữ khỏi máy chủ và quản lý máy ảo. Thay vì phải ánh xạ toàn bộ LUN tới từng máy chủ, VMware vSphere Virtual Volumes cho phép các ứng dụng truy cập trực tiếp vào các ổ lưu trữ ảo trên hệ thống máy chủ.

5. Triển khai các ổ đĩa ảo

5.1. Các yêu cầu để triển khai các ổ đĩa ảo

Để triển khai các ổ đĩa ảo (Virtual Disks) trong VMware vSphere, ta cần đáp ứng các yêu cầu sau:

• Quản lý hệ thống vật lý: Máy chủ vật lý phải đáp ứng các yêu cầu cấu hình về phần cứng như CPU, RAM, ổ cứng, card mạng, hỗ trợ ảo hóa, tính năng bảo mật và kết nối mạng.
• VMware vSphere: Bản cài đặt VMware vSphere phải được cài đặt trên máy chủ vật lý. Việc cài đặt phải đáp ứng các yêu cầu hệ thống tối thiểu của VMware.
• VMware vCenter: VMware vCenter phải được cài đặt trên một máy chủ chuyên dụng hoặc trên một máy chủ vật lý hiện có. Việc cài đặt phải đáp ứng các yêu cầu hệ thống tối thiểu của VMware.
• Storage array: Sử dụng các thiết bị lưu trữ có thể hỗ trợ ổ đĩa ảo, đảm bảo các đối tượng lưu trữ được xác định theo thuật ngữ của máy ảo và đáp ứng các yêu cầu về băng thông và khả năng mở rộng.
• Trình điều khiển VMware Virtual Volumes (VVol): Trình điều khiển này được cài đặt trên các máy chủ ESXi để hỗ trợ tính năng Virtual Volumes.
• VASA Provider: Cung cấp thông tin về dung lượng mảng lưu trữ để cho phép VMware quản lý khối lượng vSphere.
• Hỗ trợ ứng dụng: Các ứng dụng chạy trên máy ảo yêu cầu hỗ trợ để sử dụng các tính năng của ổ đĩa ảo, bao gồm quản lý dữ liệu VMDK, khả năng mở rộng và khả năng sử dụng.

5.2. Cách các ổ đĩa ảo có thể được triển khai trong các môi trường lưu trữ khác nhau

Các ổ đĩa ảo VMware vSphere có thể được triển khai trong các môi trường lưu trữ khác nhau như sau:

• SAN (Storage Area Network): Trong môi trường SAN, các máy chủ và thiết bị lưu trữ được kết nối với nhau qua mạng SAN. Đĩa ảo VMware vSphere có thể được tạo trên các thiết bị lưu trữ được gắn vào SAN.
• NAS (Network Attached Storage): Trong môi trường NAS, các thiết bị lưu trữ được kết nối với mạng thông qua giao diện mạng. Đĩa ảo VMware vSphere có thể được gắn từ thiết bị lưu trữ NAS để lưu trữ tệp được chia sẻ trên mạng.
• DAS (Direct Attached Storage): Trong môi trường DAS, các thiết bị lưu trữ được gắn trực tiếp vào máy chủ. Đĩa ảo VMware vSphere có thể được tạo trên các đĩa được gắn trực tiếp vào máy chủ.
• Cloud Storage: Trong môi trường đám mây, tài nguyên lưu trữ được cung cấp qua mạng bởi các nhà cung cấp dịch vụ đám mây. Đĩa ảo VMware vSphere có thể được gắn trên tài nguyên lưu trữ đám mây do nhà cung cấp dịch vụ đám mây cung cấp.

6. Thách thức và hạn chế của Virtual Volumes

6.1. Những thách thức tiềm ẩn có thể phát sinh khi triển khai VMware vSphere Virtual Volumes

Mặc dù Virtual Volumes VMware vSphere mang lại nhiều lợi thế và tiện lợi cho việc quản lý lưu trữ nhưng việc triển khai nó vẫn là một thách thức để hỗ trợ API vSphere cho Nhận thức  lưu trữ (VASA), ứng dụng  phần mềm lưu trữ và  hệ thống SAN.

• Nhân viên kỹ thuật: Nhân viên kỹ thuật phải được đào tạo để hiểu hệ thống Vmware vSphere virtual volumes và cách triển khai hệ thống.
• Thiết kế: Việc thiết kế hệ thống lưu trữ cần được xem xét cẩn thận để đảm bảo tính khả dụng và hiệu suất.
• Khả năng tương thích: Ổ đĩa ảo VMware vSphere chỉ được hỗ trợ bởi một số nhà cung cấp lưu trữ. Vì vậy các tổ chức nên xác minh tính tương thích của chúng trước khi triển khai.
• Chi phí: Triển khai ổ đĩa ảo VMware vSphere có thể phát sinh chi phí vốn ban đầu. Các chi phí bao gồm cả phần cứng và phần mềm, yêu cầu bạn đưa ra quyết định về chi phí đáng kể.

6.2. Hạn chế của Virtual Volumes 

VMware vSphere Virtual Drive là công nghệ quản lý lưu trữ ảo hóa giúp quản lý và cung cấp các máy ảo trên máy chủ vật lý. Công nghệ này cho phép người dùng tạo và quản lý đĩa ảo do vSphere tạo ra, giúp tiết kiệm chi phí và nâng cao tính linh hoạt trong quản lý lưu trữ. Đĩa ảo cũng cung cấp khả năng giám sát hiệu suất, bảo mật và  dự phòng dữ liệu.

7. Kết luận

7.1. Tóm tắt về Virtual Volumes Virtual Volumes (vVols)

Có thể nói vVols là một tính năng được giới thiệu trong VMware vSphere 6.0 cung cấp khả năng kiểm soát tốt hơn đối với tài nguyên lưu trữ  trong môi trường ảo hóa. Tuy nhiên, vVols cũng có những hạn chế và thách thức phải được xem xét: 

• Hỗ trợ: vVols yêu cầu cả mảng lưu trữ và môi trường vSphere đều hỗ trợ tính năng này. Điều này có nghĩa là không phải tất cả các mảng lưu trữ đều hỗ trợ VVol và một số có thể yêu cầu cập nhật chương trình cơ sở hoặc trình điều khiển để hoạt động bình thường. 
• Độ phức tạp: Mặc dù vVols có thể đơn giản hóa việc quản lý lưu trữ nhưng chúng cũng có thể làm tăng độ phức tạp. Đặc biệt là trong các môi trường sử dụng nhiều mảng lưu trữ.
• Hiệu suất: Tùy thuộc vào cấu hình, vVols có thể phải chịu thêm chi phí tính toán có thể ảnh hưởng đến hiệu suất. Thiết kế và cấu hình lưu trữ phải được xem xét cẩn thận để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
• Bản quyền: vVols là một tính năng yêu cầu giấy phép, có thể phát sinh thêm chi phí cho môi trường vSphere của bạn.
• Di chuyển: Di chuyển từ môi trường lưu trữ truyền thống sang vVols có thể yêu cầu các bước bổ sung để thiết lập đúng môi trường và di chuyển dữ liệu.

7.2. Xu hướng và tương lai phát triển  của công nghệ lưu trữ ảo VMware vSphere Virtual Volume

• Công nghệ VMware vSphere Virtual Volumes (vVols) không ngừng phát triển và cải tiến để đáp ứng nhu cầu của khách hàng trong tương lai. Dưới đây là một số xu hướng và khả năng phát triển trong tương lai của vVols:
• Hỗ trợ cho các ứng dụng mới: vVols có thể được mở rộng để hỗ trợ  các ứng dụng mới và nền tảng lưu trữ đám mây nhằm đáp ứng nhu cầu của khách hàng hiện tại.
• Tối ưu hóa hiệu suất: Vmware vSphere virtual volumes có thể được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất tốt hơn trong  môi trường lưu trữ đa mảng và giảm chi phí cho doanh nghiệp.
• Cải tiến khả năng quản lý: Vmware vSphere virtual volumes có thể được phát triển để cải thiện khả năng quản lý lưu trữ và tích hợp với các công cụ quản lý lưu trữ của bên thứ ba.
• Đơn giản hóa triển khai: Vmware vSphere virtual volumes có thể được đơn giản hóa để triển khai và tích hợp nhanh chóng và dễ dàng vào các môi trường được lưu trữ hiện có.

VMware vSphere Virtual Volumes (vVols) là một lựa chọn tối ưu giúp quản lý các ổ đĩa cứng ảo (VMDKs) cho các dịch vụ lưu trữ đám mây. vVols giúp lưu trữ mở rộng hơn và tương thích hơn với các dịch vụ đám mây so với việc sử dụng các giải pháp lưu trữ truyền thống.

>>> Bài viết liên quan:

• So sánh sự khác biệt giữa VMware vSphere vs. vCenter vs. ESXi
• VMware Networking - Hướng dẫn cấu hình mạng trên vCenter 7.0