vSAN ESA架构分析

        所谓的ESA（Express Storage Architecture ）架构是VMware在vSphere 8中提供的vSAN 8的新架构，之前的架构被称为OSA(Original Storage Architecture )，我在《一次说清楚vSAN传统架构配置》的文章中做过比较详细的介绍，这次想和大家分享下我对ESA架构的了解，由于缺乏经验，不敢“一次说清楚”，可能需要一些时间完善。

        由于ESA架构要求使用nvme接口的TLC，所以和OSA架构有很大的区别，下面的分析中需要引入很多专用术语，如果大家对架构不感兴趣，下面的内容可能会比较枯燥，为避免烧脑，可以就此打住，直接跳到片尾看结论。

        首先要介绍几个概念，这些概念我在下文中可能不再翻译成中文，将直接使用英文：
Distributed RAID:
vSAN将数据按一定的规则（Storage Policy）分布到集群各个物理主机上，确保数据可以在发生主机或存储设备故障的时候可以恢复，类似于磁盘整理上的RAID技术，可以理解成分布式的RAID

Objects:
vSAN是一个对象存储，虚拟机是由多个对象组成，如虚拟机磁盘（VMDK），存储虚拟机配置的VM home namespace，namespace这种对象，可以理解成目录，vSAN的性能数据，ISO文件，内容库这些都是以namesapce的类型存储的；当虚拟开机的时候，VM swap object会被创建；当故障发生的时候，vSAN会创建叫“durablility componet”的对象，以存储新写入的数据。

Component
为了Object可以在故障的时候恢复，所以vSAN将Object切成更小的块（chunk），一个object由多个componet构成，可以理解为下图

不同于OSA架构，ESA的componet被分成了两类：performance leg 和capacity leg，performance leg用于接受新写入的数据，保存最近metadata，根据不同的存储策略，使用2副本或3副本镜像方式保存数据；capacity leg和OSA架构一样，按存储策略保存数据，这里就是关键了，可以理解performance leg就是OSA架构中缓存，而capacity leg是数据，RAID6的数据分布类似于：

Storage Policy:
这个概念我就不多解释了，可以理解是数据存放的规则，需要补充的是不同于OSA架构，ESA架构的默认storage policy会根据集群自动配置（Auto-Policy Management），我的建议是使用RAID 5，按照VMware的说法，性能方面和RAID 1相同或更好，所以大家可以不损失性能的情况下，节约容量成本；RAID 5 要求集群节点至少3个，这时数据存放的模式为2+1(data + parity)，如果集群中的节点6个或6个以上，RAID 5的的模式将自动变成 4+1；所以ESA架构建议仍然是从4个节点开始，这样可以保证1台服务器故障的时候，还可以保证数据的有冗余

        下面以RAID 6的存储策略为例，解剖下ESA的数据流，先说数据写入：

数据写入Performace Leg的durable log后，就已经向虚拟机确认了数据写入，这样从虚拟机的角度，已经完成写入；但vSAN还需要将数据进行整理，最终写入到Capacity Leg；上图是小数据的写入，当数据量大于某个数值时，vSAN会跳过durable log,直接写入到performance leg和capacity leg，当metdata完成写入的时候，就通知虚拟机完成写，这样可以应对依赖带宽的业务。

        RAID 6的读取数据流：

简单说，当虚拟机提交读取的指令后，vSAN的服务DOM client首先在DOM client cache中查找，如果所需的数据在缓存中，那么数据会被返回给虚拟机，完成读的操作；如果没有找到，读的请求会转到CMMDS集群服务，确定这个对象的DOM owner，确定从哪个component中读取，然后从一个或多个的component中读取数据，完成校验后返回给虚拟机。

        写到这里，大家已经可以对ESA架构有个最基本的印象，架构中的还有很多内容我没涉及，如vSAN相关的服务，故障处理这些，其实理解这些确实非常烧脑，可能也超过我的能力，但我们学习这些架构目的，是为了更好使用vSAN，不是为了自己设计一个vSAN，大家只要记住下面几点就可以了：
ESA架构只能使用nvme接口的SSD存储数据；
performance leg类似于缓存，提供加速功能，capacity leg用来保存数据，可以理解分布式的performance leg替代之前的专用的缓存盘；
RAID 5是最常见的存储策略，其性能不输于RAID 1;
生产环境也是建议不少于4个节点

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原文始发于微信公众号（vExpert）：vSAN ESA架构分析