VMware vSphere 5.0及以上版本推出VAAI存储特性(VMware vSphere Storage APIs Array Integration,也称为硬件加速)。VAAI工作是将VMware主机的存储数据工作卸载到共享存储阵列,这样不仅可以减轻VMware主机CPU、内存的压力,而且降低对网络资源的要求。VMware VAAI集成特性如下:
1、Full Copy,虚拟机迁移、克隆场景,数据复制工作卸载到存储阵列。
2、Block Zero,创建虚拟机、格式化虚拟磁盘场景,大量块置零工作卸载到存储阵列。
3、Hardware-Assisted Locking(ATS),VMFS作为多主机共享的集群文件系统,通过锁机制保障数据读写安全性。VMware通过ATS细化锁粒度、缩小锁范围,提高VMFS的IO并发能力。
4、Thin Provisioning Unmap,存储精简配置场景下的空间回收,减少存储空间的使用。

VAAI特性原理
VAAI工作是将VMware主机的存储数据工作卸载到存储阵列,本质是数据卸载,其卸载功能是嵌入到数据流的处理过程,而数据流走的是SCSI。因此,VAAI集成特性都是采用SCSI命令,更确切地说,都是走带内SCSI命令,VAAI集成特性指令集如表1所示。

关于VMware VAAI说明_第1张图片

VAAI特性原理如图2所示,其主要应用如下:

  1. VMware作为存储阵列的主机侧,开启VAAI后,上述VAAI特性的数据处理不再走传统SCSI数据处理流程,而是走带内SCSI数据处理流程。
  2. SCSI命令经过iSCSI传送到存储阵列的SCSI Target Module,如果SCSI Target Module支持该SCSI命令,则会对该SCSI命令解析并执行相应操作,返回正确的执行结果给VMware;否则返回异常给VMware并告知VMware主机,存储阵列不支持该SCSI命令对应的VAAI特性。
  3. VMware主机接收相应的SCSI错误消息,将会重启传统SCSI数据管理流程。以Full Copy为例,当VMware主机收到存储阵列SCSI异常消息,则采用传统SCSI 数据处理流程,Full Copy会在VMware主机和存储阵列多次SCSI命令交互,数据从存储阵列读取到主机,再从主机写回存储阵列。
    关于VMware VAAI说明_第2张图片

Full Copy工作原理是当VMware进行虚拟机文件复制或虚拟机迁移时,把SCSI指令卸载到存储阵列,让存储阵列在底层完成复制功能。
如图3所示,Full Copy完全复制,VMware下发SCSI EXTENDED_COPY指令,该指令携带待复制数据的源、目的地址,待复制数据总空间。存储阵列直接基于EXTENDED_COPY信息进行数据复制操作,这样避免VMware主机无效数据拷贝,减少IO路径和网络负载,提高数据复制效率。
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VAAI ATS原理:VMFS作为集群文件系统,在多个VMware主机共享访问时,通过锁机制来避免写冲突。传统的方式,主机侧通过SCSI Reservation机制进行SCSI锁操作,将整个虚拟磁盘(LUN)锁定。其他主机向已锁定的虚拟磁盘发送写操作,收到SCSI Reservation Conflict报错信息,这样存在数据并发瓶颈,影响LUN使用率。

如图4所示,VMware设计硬件辅助锁机制,也称为原子测试和设置 (ATS),支持离散虚拟机锁定。每次主机侧写虚拟磁盘(LUN),取代SCSI Reservation锁机制对整个LUN锁定,ATS缩小锁机制的锁定范围,只针对写的单个数据块加锁。从而缩小了锁粒度,提高了VMFS系统的并发IO和读写性能。
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VAAI Block Zero原理传统方式对虚拟磁盘格式化是通过VMware vSphere不断以小块形式发送SCSI WRITE命令来实现,SCSI WRITE命令下发整个虚拟磁盘大小的零数据。

如图5所示,支持VAAI Block Zero特性的存储阵列,VMware vSphere通过下发WRITE_SAME的SCSI指令来进行虚拟磁盘格式化,该指令携带待格式化的数据范围、数据模板,这样避免下发大量置零数据。
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Thin Provisioning Unmap主要是针对精简配置的存储阵列做空间回收,提高存储空间使用效率,应用于删除虚拟机文件的场景。VMware向存储阵列发送UNMAP的SCSI指令,存储释放相应空间。


作者:刘爱贵
来源:CSDN
原文:blog.csdn.net/liuaigui/article/details/70880475
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