关于VMware VAAI说明

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。

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。
   

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。

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。

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。

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
版权声明：本文为博主原创文章，转载请附上博文链接！