Storage

¿Qué tecnología de almacenamiento elijo? Fibre Channel, iSCSI o NAS

Una de las decisiones más importantes y críticas a la hora de diseñar una infraestructura de virtualización es la tecnología de almacenamiento a utilizar. Cada entorno es diferente, por lo tanto no hay una solución única que se adapte a cualquier tipo de infraestructura.

Durante años, la solución más utilizada ha sido la tecnología Fibre Channel (FC) pero en los últimos años otros sistemas como NAS o iSCSI se han convertido en alternativas para entornos de virtualización. Estos últimos ofrecen un ratio de rendimiento/precio.

A continuación vamos a analizar cada una de las tecnologías de almacenamiento y sus ventajas y desventajas:

Fibre Channel (FC)

FC presenta un grado alto de rendimiento y fiabilidad pero implican realizar una inversión económica mayor e introducen complejidad en la configuración del centro de datos. FC es la solución más utilizada para entornos de virtualización de gran dimensión o máquinas virtuales con IOPS (número de E/S de acceso a disco) alto gracias a los anchos de banda que se alcanzan (8 Gpbs e incluso 16 Gbps).

Adicionalmente, las redes de almacenamiento basadas en FC en principio son más seguras que las basadas en Ethernet ya que el tráfico está aislado del tráfico normal. Pero por otro lado es más complicado implementar sistemas de autenticación y encriptación.

Sin embargo, la necesidad de disponer de hardware propio para la tecnología (HBAs y switches FC), hacen la solución más cara y compleja de administrar e implementar. Puede darse el caso de que la empresa no disponga de personal con conocimientos en entornos FC, por lo tanto se puede incurrir en costes adicionales de formación o consultoría externa.

iSCSI Storage

iSCSI es un sistema de almacenamiento basado en bloques como FC, pero a diferencia de éste utiliza componentes de una red Ethernet tradicional para realizar la conexión entre los hosts y el sistema de almacenamiento. Al utilizar componentes Ethernet, iSCSI es más barato de implementar.

iSCSI utiliza los llamados iniciadores (initiator) para enviar comando iSCSI a los dispositivios de almacenamiento. Estos iniciadores pueden ser basados en software o hardware. En la mayoría de situaciones, los iniciadores software pueden ser suficientes, una solución hardware ofrece un mejor rendimiento en E/S utilizando menos recursos del host. Hay que tener en cuenta que una solución software introduce un overhead de CPU en el host que se conecta a la red de almacenamiento.

iSCSI da un buen rendimiento en redes de 1Gbps (más si utilizamos multipathing), pero actualmente se pueden construir redes iSCSI de 10 Gbps que ofrecen un rendimiento parecido e incluso mejor que FC. El problema de las redes de 10 Gbps es que son tan caras de implementar como una red FC.

En cuanto a seguridad, a diferencia de FC, iSCSI implementa sistemas de autenticación (CHAP) y encriptación.

NAS

La principal diferencia entre iSCSI y NAS es el tipo de protocolo utilizado. Mientras que iSCSI está basado en bloques de discos, NAS es un sistema de compartición de archivos. De este modo, se descarga al dispositivo de almacenamiento de la responsabilidad de escribir datos a disco. NAS utiliza un software cliente que se comunica al servidor NFS mediante red Ethernet.

La mayor parte de las plataformas de virtualización soporta NAS. Debido a que NAS es un protocolo muy utilizado, existen diferentes opciones para utilizar un almacenamiento NAS con tus máquinas virtuales: desde un servidor físico convertido en servidor NAS o un dispositivo de almacenamiento dedicado basado en NAS. El coste y rendimiento de cada solución puede variar grandemente siendo los dispositivos dedicados los que ofrecen mayor rendimiento pero a un coste más alto.

En la mayoría de los casos, NAS no ofrece el mismo rendimiento que una red SAN FC pero una arquitectura de red bien configurada puede ofrecer un rendimiento adaptado a tus necesidades. De manera similar a iSCSI, NAS utiliza tarjetas de red para comunicarse con los dispositivos de almacenamiento, por lo tanto tenemos un límite de 1 Gpbs. A diferencia de iSCSI no permite multipathing ofreciendo un rendimiento inferior.

Entre las desventajas de NAS, no es posible arrancar un servidor directamente desde un dispositivo NAS. Adicionalmente, ciertos fabricantes no recomiendan NAS para ciertas aplicaciones sensibles a latencias.

Conclusiones

Los principales aspectos a tener en cuenta a la hora de elegir una tecnología u otra son: presupuesto disponible, rendimiento y capacidad. Adicionalmente, ciertos fabricantes de cabinas de almacenamiento ya incluyen una integración directa con infraestructuras de virtualización lo cual puede ser otro factor a considerar.

Aunque FC es una plataforma de almacenamiento bien conocida, no hay que descartar soluciones iSCSI o NAS como alternativas. Existe una gran variedad de dispositivos iSCSI o NAS en el mercado, tendremos que considerar sus capacidades y escalabilidad para asegurarnos que cumplen nuestros requisitos. El almacenamiento es quizás la decisión más crítica a la hora de diseñar nuestra infraestructura de virtualización.

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Características a tener en cuenta si estamos considerando actualizar a VMware vSphere 5 (I)

En un artículo anterior hablábamos de las razones por las cuales las empresas están retrasando la adopción de VMware vSphere 5. En una serie de artículos comentaremos que nuevas características introduce la nueva versión de vSphere y qué aspectos deberemos evaluar si estamos considerando actualizar nuestra infraestructura de virtualización.

vSphere 5 introduce un conjunto de características que no están disponibles en la versión 4:

  • Gestión mejorada del almacenamiento con la introducción de la tecnología Storage Distributed Resource Scheduler y Profile-Driven Storage.
  • Mejoras en la gestión de red que puede ayudar a los administradores a priorizar el tráfico de las máquinas virtuales.
  • Sistema de alta disponibilidad rediseñado.
  • Mejoras en la seguridad.

Aparte de estas nuevas características ya conocidas, deberemos también conocer otras que en ocasiones se pasan por alto y podrían favorecer la adopción de la nueva versión de vSphere:

VMFS 5

El nuevo sistema de ficheros de VMware permite crear discos virtuales de hasta 2 TB utilizando bloques de disco de 1 MB. Es posible actualizar de un sistema de ficheros antiguo VMFS 3 a VMFS 5 de manera fácil y sin tener que reconstruir los datos existentes.

VMFS 5 es compatible con LUNs de hasta 64 TB sin necesidad de extensiones que conectan varias LUNs.

SplitRx Mode

Nuevo método para el procesamiento de paquetes de red recibidos. En versiones anteriores las máquinas virtuales procesaban los paquetes de red en un contexto único y compartido. Ahora es posible dividir los paquetes recibidos en múltiples contextos. Imaginemos que antes los paquetes tenían que esperar a que la línea de comunicación se liberara y ahora pueden tener una línea “VIP” con acceso directo a la máquina virtual.

Es posible especificar que NICs virtuales procesarán paquetes en un contexto separado, en vez de utilizar el método tradicional de cola de red compartida. Para ello es necesario que la NIC virtual utilize el adaptador de red VMXNET 3.

Control de E/S de red

vSphere 5 introduce mejoras en el control de E/S de red, de tal modo que es posible priorizar el tráfico de las máquinas virtuales. En vSphere 4, el control de E/S de red permite crear pools de recursos y establecer prioridades para un determinado Host, tipos de tráfico de red, etc. Pero el tráfico de las máquinas virtuales va en un único pool que no permite priorizar tráfico por máquina.

En vSphere 5 se introducen nuevos pools de recursos basados en 802.1p, permitiendo crear pools que asignan diferentes anchos de banda a múltiples máquinas virtuales ejecutándos en un mismo host. De este modo nos aseguramos que máquinas virtuales críticas obtienen el ancho de banda necesario.

Mejoras en Storage vMotion

Se introduce un nuevo sistema de Storage vMotion más eficiente. Ya no se utiliza el mecanismo de Change Block Tracking para almacenar cambios de disco durante el proceso de migración de datos. Ahora Storage vMotion realiza una escritura en espejo, lo que significa que cualquier escritura que se realiza durante la migración se realiza en el disco origen y destino a la vez. De este modo se asegura que los discos están siempre sincronizados.

Ahora también es posible realizar un Storage vMotion de una máquina con snapshots activos, lo cual no es posible en vSphere 4.

Mejoras en vMotion

La principal actualización en lo que respecta a vMotion en vSphere 5, es que ahora es posible utilizar múltiples NICs físicas para realizar una migración de máquina virtual, en vez de utilizar una sóla NIC. VMkernel utiliza todas las NICs físicas asignadas al grupo de VMkernel para automáticamente balancear el tráfico vMotion.

Es posible utilizar hasta 16 NICs físicas de 1 GBps o 4 NICs de 10 GBps. De este modo podemos incrementar la velocidad de las migraciones.

vMotion incluye la tecnología Metro vMotion. De este modo se incrementa la latencia permitida desde 5 a 10 milisegundos entre los interfaces VMkernel de los hosts que participan en la migración de máquinas virtuales. Esto nos permite migrar mejor máquinas virtuales entre centros de datos situados en diferentes localizaciones.

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¿Por qué se retrasa la adopción de vSphere 5?

Hemos encontrado un artículo en el cual se resume alguna de las razones por las cuales las empresas están retrasando la adopción de la versión 5 de VMware vSphere.

En muchas de las ocasiones, la principal razón es que los usuarios de VMware están esperando a ver como evoluciona el producto, en otros casos las empresas no ven razones suficientes para realizar la actualización a la nueva versión: si una empresa tiene una infraestructura VMware vSphere 4 que es estable y que periódicamente es actualizada mediante la emisión de parches, ¿por qué actualizar?

De hecho, más que las nuevas características incluidas, lo que ha llamado la atención de la nueva versión de vSphere es el nuevo modelo de licenciamiento basado en vRAM y no en sockets. Las principales mejoras introducidas en vSphere 5, por separado pueden no ser una razón suficiente para actualizar la infraestructura de virtualización. Si las empresas las comienzan a considerar en conjunto, podremos ver como en los próximos meses muchas empresas comienzan a actualizar sus infraestructuras. Estas mejoras son:

  • Con vSphere 5 es posible tener ficheros de sistemas de mayor tamaño que permiten alojar más datos conjuntamente y de forma consistente.
  • El sistema de alta disponibilidad se ha mejorado, siendo más robusto.
  • El sistema de almacenamiento se ha optimizado siendo más eficiente. La funcionalidad de Storage Distributed Resource Scheduler permite automatizar la gestión del almacenamiento. Los administradores son capaces de establecer políticas de almacenamiento y automáticamente gestionar la ubicación y el balanceo de máquinas virtuales entres sus recursos de almacenamiento.
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Amazon lanza AWS Cloud Storage Gateway (SG)

Como en la mayoría de proveedores cloud, los principales clientes de Amazon son pequeñas y medianas empresas. Esto es debido a que la cloud pública de Amazon no cumple los requerimientos en relación a almacenamiento de datos críticos que tienen las grandes empresas.

El objetivo de Amazon es conseguir entrar en el sector de grandes empresas con el lanzamiento de AWS Cloud Storage Gateway (SG) (todavía está en fase beta).

¿Cómo funciona AWS SG?

AWS Storage Gateway es un servicio de almacenamiento basado en la conexión entre una aplicación software cliente y espacio de almacenamiento en la nube. Esta conexión permite integrar las aplicaciones del usuario con la infraestructura de almacenamiento AWS Simple Storage Service (S3) de forma segura y transparente.

Os dejamos un video demostración:


 

Los datos almacenados en tu centro de datos o cloud privada pueden ser respaldados en Amazon S3, dónde son almacenados como snapshots Amazon EBS (Elastic Block Store). Una vez alojados en Amazon S3, en el caso de que el usuario necesite restaurar datos lo puede realizar recuperando snapshots en el hardware del cliente.

Una vez que el software AWS SG es instalado en un host de la red del cliente, es posible montar volúmenes en los servidores como si fueran dispositivos iSCSI. De esta forma, una gran variedad de sistemas y aplicaciones pueden utilizarlos. Los datos almacenados en esos volúmenes son mantenidos en hardware de almacenamiento mientras es guardado de forma asíncrona en AWS.

Os dejamos un enlace al blog de Amazon donde se explica AWS SG.

Usos posibles de AWS SG

Entre lo posibles usos de AWS Cloud Storage Gateway (SG) podemos encontrar:

  • Recuperación ante desastres y continuidad de negocio: la empresa puede reducir la inversión en hardware para recuperación ante desastres utilizando una solución basada en la nube. Se pueden enviar snapshots de los datos de la empresa a la nube de modo periódico. Además se puede utilizar el servicio VM Import de Amazon para mover las imágenes de máquinas virtuales a la nube.
  • Copias de seguridad: es posible realizar un backup de datos locales a la nube sin preocupaciones de quedarse sin espacio.
  • Migración de datos: es posible mover datos de tu centro de datos actual a la nube de forma sencilla.

Según Amazon, todos los datos son almacenados de forma segura en su nube utilizando el estándar AES 256. Además, los datos viajan a través de internet bajo protocolo SSL.

Servicios similares

En el mercado cloud existen servicios similares como StorSimple. Este servicio ofrece diferentes niveles de servicio (TIER) en función de los requerimientos del cliente. Por ejemplo, hardware basado en SSD, controladoras redundantes, data deduplication y data compression. AWS SG sólo ofre data compression y no data deduplication.

 

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Cómo funciona y usos del filtro vSCSI de VMware

VMware introdujo en la versión 4 de vSphere el filtro vSCSI, una herramienta de filtrado adjunta al interfaz virtual SCSI. Esta herramienta actúa como una capa de transporte que envía los datos SCSI a las máquinas virtuales.

Entre los distintos tipos de usos de vSCSI está prevenir la pérdida de datos, establecer una capa antimalware y antivirus, así como técnicas de replicación para máquinas virtuales en ejecución. Actualmente existen grupos de trabajo desarrollando otros usos de vSCSI, como por ejemplo la encriptación de datos.

Uno de los aspectos más reseñables del filtro es su gran rendimiento en la lectura y escritura de bloques SCSI, una de las claves en la tecnología de discos virtuales dentro del entorno vSphere.

El primer uso que hizo VMware de la tecnología vSCSI fue en su producto de seguridad vShield Endpoint. Éste detecta y aisla el tráfico de antivirus y antimalware. A continuación, VMware desarrolló vShield App with Data Security, que utiliza el filtro vSCSI para ver qué datos sensibles no pertenecen a una determinada máquina virtual.

Como vemos los primeros usos de vSCSI fueron relacionados con la seguridad, pero nuevos usos han aparecido. Por ejemplo, vSCSI es utilizado en replicaciones en tiempo real de máquinas virtuales, de tal modo que bloques de datos que cambien en una máquina virtual pueden ser escritos en un centro de replicación externo. Un producto que utiliza vSCSI para replicar es Zerto Virtual Replication.

Cómo funciona vSCSI

El filtro vSCSI intercepta los bloques SCSI conforme son leídos y escritos por una máquina virtual, permitiendo enviar comandos personalizados al subsistema SCSI. Por lo tanto, es posible leer un disco virtual sin intervención de una máquina virtual.

http://www.virtualscsi.com/vscsi_files/image001.gif

Vamos a poner un ejemplo de cómo trabaja vSCSI en un proceso de replicación:

  1. Comienza un trabajo de replicación.
  2. El software de replicación envía comandos para leer un disco virtual de forma completa.
  3. La replicación, mediante técnicas de deduplicación, conforme va leyendo datos del disco virtual los envía al centro de replicación.
  4. El sistema de replicación cambia a un mecanismo de interceptación para guardar sólo aquellos bloques escritos por la máquina virtual.

Este tipo de esquema de replicación reduce los tiempos y los costes de ancho de banda asociados, ya que sólo aquellos bloques que han sido modificados serán replicados. Además, el filtro vSCSI es independiente de la máquina virtual por lo que no afecta al rendimiento de la misma.

 

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