3.11　VMware 存储API

VMware提供的API允许管理员和发布者扩展vSphere 5功能。

3.11.1　vStorage API for Array Intergration

vStorage API for Array Intergration（VAAI）是一组应用编程接口，提供VMware和存储阵列制造商之间的互操作性，以更智能的方式与VMware通信。有些任务负载可以转移到存储阵列，减轻ESXi主机的负载。

注意：处理器制造商已经在芯片中集成了Intel VT和AMDV指令，减少高消耗的CPU侦听。处理器制造商对服务器所做的正是VAAI对存储阵列所做的。这些API现在对于获得高级别的整合似乎是必不可少的。

表3-4列出了vSphere 4.1中的VAAI和vSphere 5中的VAAI2。

下面是表3-4中列出的各种特性的简单说明。

硬件加速锁：没有这个API，SCSI保留就会在全局LUN级别上完成。有了这个API，SCSI保留工作在块级别而不是LUN级别上完成，这样与SCSI保留相关的问题较少，而且减少了VM启动的时间，在虚拟桌面基础架构（VDI）项目中更是如此。

硬件加速置零：没有这个API，创建数据存储时，“置零”由服务器完成，服务器向存储阵列发送SCSI命令。有了这个API，ESX服务器初始化一个命令，存储阵列负责重复这个操作并在结束时通知ESX服务器。这减少了ESXi服务器和存储阵列之间的流量。

硬件加速复制：没有这个API，复制操作从ESX服务器向存储阵列进行。有了这个API，数据由存储阵列的阵列中移动，没有通过服务器。这减少了ESXi服务器的负载和数据迁移所需的时间。

在vSphere 5中，为VAAI 2定义了一些新的概念：
死空间回收（Dead Space Reclaim）：当虚拟磁盘被删除，或者精简配置LUN上使用Storage vMotion将一个虚拟磁盘从数据存储中迁移到另一个数据存储之后，可以恢复不再使用的空间。ESXi 5.0通过VAAI命令将释放数据块的有关信息发送给存储系统，然后存储系统恢复这些数据块。

精简配置空间用尽（Thin Provisoning Out of Space）API：预防精简配置LUN上的存储空间问题。

精简配置LUN报告：在vCenter中可以识别使用的存储阵列。

超过限额：当数据存储中超过容量阈值时，在vCenter中显示警告。

空间用尽行为：VM在写入之前确定空间是否足够。如果存储空间已满，在vCenter中显示警告信息，然后VM暂停（其他VM继续运行）。

NAS VAAI存储定义了如下概念。

全文件复制：NAS可以冷方式进行vmdk文件的复制和快照操作，类似于VMFS块复制（全复制）。
扩展统计：可以看到NFS数据存储上已经消耗的空间。
空间保留：允许为NAS存储创建厚配置模式vmdk文件。

3.11.2　vSphere 存储API：存储感知

vStorage API for Storage Awareness（VASA）是一个存储检测API，可直接从vCenter进行存储阵列相关信息的虚拟化，这些信息包括复制、RAID类型、压缩、重复数据消除、精简或者厚格式、磁盘类型、快照状态和性能（IOPS/MBps）。此外，vStorage API可用于配置驱动存储。

3.12　多路径

多路径（multipathing）可以定义为使用冗余组件（如适配器和交换机）以创建服务器和存储设备之间逻辑路径的一种解决方案。

3.12.1　可插入存储架构

可插入存储架构（Pluggable Storage Architecture，PSA）是一组API，允许存储制造商在VMkernel层中直接插入代码，从而开发第三方软件（如EMC PowerPath VE），提供与存储阵列技术直接相关的更高级负载均衡功能。但是VMware也提供标准的基本多路径机制，即原生多路径（Native MultiPathing，NMP），这些功能分布在以下API中：存储阵列类型插件（Storage Array Type Plug-in，SATP）负责与存储阵列通信；路径选择插件（Path Selection Plug-in，PSP）提供路径之间的负载均衡。

如图3-22所示，VMware提供三种PSP。

最近使用（Most Recently Used，MRU）：选择ESXi启动时发现的第一个路径。如果这一路径不可访问，ESXi选择替代路径。

固定：使用设计为首选路径的专用路径。如果没有配置，则使用启动时发现的路径。这一路径无法再使用时，随机选择可用路径。当该路径再次可用时，ESXi又会使用固定首选路径。

循环（Round Robin，RR）：自动选择所有可用路径，以循环的方式将I/O发送到每条路径，这能实现基本的负载均衡。PSA协调NMP操作，第三方软件协调多路径插件（MPP）软件。

NMP循环路径选择策略有一个I/O操作限制参数，控制每条路径切换到下条路径之前发送的I/O操作数量。默认值为1000，因此，NIP默认在向给定路径发送1000次I/O之后转向另一条路径。调整循环路径选择I/O操作限制，能够显著地改进某种工作负载下的性能（例如联机事务处理[online transaction processing，OLTP]）。在随机和OLTP工作负载环境中，将循环路径选择参数设置为较低的数字可以得到最好的吞吐率，但是对于顺序工作负载，降低该值不会得到同样显著的改进。因此，有些硬件存储公司建议将NMP循环路径选择I/O操作限制参数设置为较低的值（可以设置为1）。

第三方软件解决方案使用更高级的算法，因为循环选择算法有一个局限性，在进行自动分配的时候没有考虑路径级别上的实际活动。有些软件建立动态负载均衡，设计为在任何时候都使用所有路径，而不是像循环路径算法那样，在同一时间仅用一条路径来负担所有I/O负载。

3.12.2　模式
访问共享存储空间的数据是虚拟环境的基础。VMware强烈建议实施多种LUN访问路径。最小值是两条路径，但是VMware建立使用四条路径。多路径提供冗余的LUN访问路径，从而减少了服务中断。路径不可用时，会使用另一条路径，这不会造成服务中断。这些切换机制被称作多路径I/O（MultiPath I/O，MPIO）。

在VMware中，如图3-23所示，存储可以采用不同的模式。

主动/主动：在给定时刻，一个LUN同时连接到多个存储控制器。I/O可以同时来自多个控制器。
主动/被动：在给定时刻，一个控制器拥有一个LUN（从属LUN）。只要LUN链接到该控制器，其他控制器就不能向它发送I/O。
ALUA：对LUN的访问不是直接的（无优化的），而是通过辅助控制器以不对称方式发生。