Criando cluster VMware vSAN

Se você está seguindo a sequencia de artigos do meu home lab, deu para perceber que estou seguindo uma linha de raciocínio lógico. Chegou a hora de implementarmos a solução de armazenamento da VMware. O vSAN entra em cena como a peça-chave que transforma discos locais em uma poderosa infraestrutura de armazenamento distribuída.
Vamos abrir caminho no mundo da Hiperconvergência (HCI).

Introdução: O que é o vSAN?

O VMware vSAN é uma tecnologia de virtualização de armazenamento que permite transformar o armazenamento local dos servidores em um pool de armazenamento compartilhado para máquinas virtuais. Ao contrário das soluções de armazenamento tradicionais, o vSAN elimina a necessidade de dispositivos de armazenamento dedicados, aproveitando os recursos disponíveis nos servidores físicos.

A essência do vSAN está na transformação dos discos locais dos servidores em um único recurso de armazenamento compartilhado. Cada host ESXi contribui com sua capacidade de armazenamento local, criando um pool distribuído que é gerenciado centralmente pelo vSAN.

Considerações sobre a Matriz de Compatibilidade

Em um ambiente de home lab, é natural enfrentarmos algumas restrições orçamentárias e obviamente utilizamos hardware que pode não ser oficialmente certificado pela Lista de Compatibilidade de Hardware (HCL) da VMware. Aliás essa flexibilidade é uma das vantagens do home lab, porque me permite a experimentação e aprendizado com recursos acessíveis ao meu bolso.

No entanto, devo ressaltar que em um ambiente de produção, a validação através da Matriz de Compatibilidade da VMware torna-se uma prática obrigatória. A Matriz de Compatibilidade da VMware é um recurso crucial que lista os dispositivos de hardware específicos que foram testados e certificados para funcionar com as soluções VMware. A Matriz de Compatibilidade da VMware é um catálogo abrangente que enumera os servidores, dispositivos de armazenamento, adaptadores de rede e outros componentes de hardware que foram testados e certificados para serem compatíveis com as soluções VMware, incluindo o ESXi e o vSAN.

O dispositivo não estar listado na Matriz de Compatibilidade não significa não funcione, apenas diz que não foi testado e homologado pela VMware. Para um ambiente d home lab isso é totalmente aceitável, mas não façam isso em ambiente de produção, fica a dica! Dito isto, vamos dar continuidade à criação do nosso cluster vSAN.

Pré-Requisitos do vSAN All Flash

Focaremos aqui no cenário do meu home lab, pois abordar todos os aspectos do vSAN tornaria este artigo extenso demais. Existem dois tipos de cluster vSAN: híbrido e all-flash. O híbrido é quando o disk group é composto de discos mecânicos ou HDD na camada de capacity e discos SSD ou flash na camada de cache. E o all flash ficou fácil de adivinhar né, é quando todos os discos são SSD ou flash nas duas camadas. Um ponto a ressaltar é que não é possível misturar discos HDD com discos SSD na camada de capacity dentro de um mesmo disk group. Também fica óbvio que vSAN All Flash possui maior desempenho comparado com híbrido, e por isso optei pelo vSAN All Flash no meu home lab.

A configuração do vSAN pode ser realizada durante a criação do cluster vSphere ou, como no meu caso, ativada após a criação do cluster. No artigo anterior, criei o cluster por meio de um script PowerCLI, configurando dois vDS (vSphere Distributed Switch), incluindo uma interface de rede dedicada de 10Gb para vMotion e vSAN. Inclusive uma rede 10Gb é um dos requisitos de um cluster vSAN All Flash.

Além disso, cada host contribuirá com 1 NVMe de 500GB e 1 SSD de 4TB, atendendo aos pré-requisitos do cluster vSAN All Flash, onde o NVMe será utilizado na camada de cache e o SSD na camada de capacidade.

E por fim, o ultimo requisito do cluster vSAN, é ser composto de no mínimo 03 hosts VMware ESXi.

Abaixo é um layout básico do meu cluster VMware vSAN.

Configuração e Recursos

É importante destacar que o vSAN faz parte do kernel dos hosts ESXi, não dependendo do vCenter para funcionar. Se o vCenter enfrentar problemas, o datastore do vSAN não será impactado, mas a administração do cluster vSAN será impossibilitada sem o vCenter.

Vou abordar de forma resumida, alguns recursos do vSAN.

Compressão: Foi projetado para reduzir o tamanho dos dados armazenados, proporcionando uma utilização mais eficiente do espaço em disco. Ao comprimir blocos de dados antes de armazená-los, o vSAN permite que mais dados sejam armazenados no mesmo espaço físico. Além da otimização de espaço em disco, esse recurso também melhora no desempenho, pois com menos dados a serem transferidos, a compressão pode levar a uma redução no tráfego de E/S, resultando em um potencial aumento de desempenho, principalmente em ambientes com largura de banda de armazenamento limitada.

Deduplicação: Essa é outra funcionalidade poderosa do vSAN, que visa eliminar a redundância de dados armazenados no datastore do vSAN. Simplificando, a deduplicação identifica e remove cópias duplicadas de blocos de dados, economizando espaço e reduzindo a carga no armazenamento. Com isso ganhamos em economia de espaço, melhoria na eficiência de armazenamento e aumento da vida útil, pois estamos reduzimos a quantidade de dados gravados.

OBS: A compressão e deduplicação envolvem operações intensivas de processamento, especialmente a compressão, que exige a aplicação de algoritmos para reduzir o tamanho dos dados. Esse processo consome ciclos de CPU e pode aumentar a carga no processador do host. O impacto dependerá da intensidade do uso desses recursos e da capacidade de processamento disponível nos hosts. Atualmente não tenho necessidade de ativar esses recursos nesse home lab.

SPBM: Um outro recurso fantastico do vSAN, é que ele possui a capacidade de controlar o armazenamento até o nível de VMDK de uma máquina virtual, através do Storage Policy-Based Management (SPBM).
Quando uma máquina virtual é provisionada, você pode escolher uma política de armazenamento para ela, ou se quiser, apenas para um vmdk especifico dela. Com a política de armazenamento apropriada selecionada, o SPBM garante que a máquina virtual receba os recursos necessários e seja provisionada na camada correta de armazenamento configurada com base no desempenho e outras características que voce escolher.

MTU: É altamente recomendado aumentar o MTU do vDS e/ou Port Group que esta o vmkernel do vSAN para 9000. Para quem nao sabe, o MTU, também conhecido como Jumbo Frames, refere-se ao tamanho máximo de um pacote de dados que pode ser transmitido em uma rede. Em outras palavras, é o limite máximo de dados que um único pacote pode conter antes de ser dividido em pacotes menores para transmissão. Aumentar o MTU, vai contribuir para um desempenho aprimorado e consistente, evitando a fragmentação de pacotes e garantindo uma transmissão mais confiável. Vale ressaltar que seu switch também precisa ser compatível.

Fault Domain: é uma unidade lógica que define a extensão máxima da falha em um cluster vSAN. Ele é usado para garantir que, em caso de falha, as cópias dos dados estejam distribuídas em locais físicos distintos para garantir a resiliência do sistema. Fault Domain é uma construção lógica, não necessariamente relacionada à topologia física da rede. Ele é configurado para garantir que as cópias dos dados estejam distribuídas em unidades separadas, reduzindo o risco de perda de dados em caso de falha. Ao configurar Fault Domains, o vSAN garante que as réplicas dos dados não estejam todas localizadas no mesmo local físico. Isso ajuda a prevenir falhas únicas devido a eventos como falhas de hardware, fornecendo maior resiliência ao cluster.

Bom, esse foi um breve resumo limitado sobre alguns recursos, não falei de todos. Cada item desses é um assunto extenso. Minha intenção foi apenas abordar de forma superficial para aqueles que nunca ouviram falar de vSAN. Abaixo eu descrevi o passo-a-passo a respeito da criação do vSAN do meu home lab. O processo de criação do vSAN é muito rápido, não leva mais que 15 minutos, o que mais conta são seus conceitos e recursos.

Passo-a-passo da criação do cluster VMware vSAN

Selecionar o cluster em questão, clicar em Configure e em seguida Services. Reparem esse aviso: “vSAN cannot be turned on because vSphere High Availability (HA) is enabled. You need to temporarily disable HA do enable vSAN.” Nas etapas finais do script que usei para automatizar a criação do meu home lab, possui um parâmetro de ativação do HA. Então antes de mais nada, é preciso desabilitar o HA do seu cluster para prosseguir na criação do vSAN.
OBS: Basta clicar na imagem para ampliá-la!

Após desabilitarmos o HA, podemos prosseguir com a criação do nosso cluster vSAN de um único site, basta clicar em Configure.

Será aberto um assistente, percebam que na primeira tela, é apresentado uma checagem de compatibilidade. Vamos explorar e entender do que se trata nas próximas telas.

Aqui é apenas um aviso, informando que o vLCM (vSphere Lifecycle Manager) é o substituto do VUM (vSphere Update Manager) quando decidirmos utilizar o vSAN ESA. Não precisa se preocupar, é apenas uma informação.

Nesse ponto, ele informa que meu armazenamento do tipo NVMe é certificado pela VMware. Acredito que nesse caso, se trata de uma informação que diz respeito apenas a tecnologia, pois eu realizei a pesquisa no VMware Compatibility Guide e não encontrei nada referente à Netac, que é a marca do NVMe que estou utilizando.

Nessa checagem, ele aponta que as interfaces de rede físicas atendem os requisitos do vSAN, afinal são placas de 1 e 10 Gb. Clicar em NEXT.

Nessa tela, nos deparamos com os serviços que podemos escolher para usar no vSAN, que basicamente são os serviços de Compressão e Deduplicação, conforme abordamos no inicio do artigo. Não iremos no momento utilizar eles, então basta clicar em NEXT.

Nessa tela, o próprio assistente possui a inteligência para decidir quais dispositivos serão utilizados na camada de CAPACITY e quais dispositivos serão utilizados na camada de CACHE, tudo de forma automática. Percebam que com inteligência, ele colocou os discos NVMe que possuem mais performance, para serem os discos de Cache. Importante também citar, que ele só faz isso em discos que não possuam nenhuma formatação, ou seja, discos livres. Em cada host ESXi desse, também há 1 disco SSD de 1Tb, porém ele não elegeu para este Disk Group, pois eles estão formatados com VMFS. Nesse meu caso, vou permitir a sugestão do assistente e clicar em NEXT.

Nesta tela, é onde selecionarmos o Fault Domain, que no caso desse cluster que possui apenas 3 hosts, somente é tolerável 1 falha. Basta clicar em NEXT.

E por ultimo, a tela de resumo, importante checar cada item para ter certeza que selecionamos as opções corretas. Em seguida, basta finalizar clicando em FINISH.

Podemos acompanhar a tela Recent Tasks a criação do nosso cluster vSAN.

Após concluir todas as tarefas, podemos fazer algumas checagens para conferir como está nosso cluster vSAN. A primeira que gosto de checar é em Performance Service.

Também gosto de checar a saude do Disk Group.

Em seguida, vou na aba de Datastore para checar a capacidade final do recém criado vsanDatastore.

Caso queira verificar a vSAN Default Storage Policy criada em seu vSAN.

E por fim, muito importante inserir sua chave de licença do vSAN. Para casos em home lab, voce possui 60 dias de degustação com todos os recursos habilitados.
OBS: Não se esqueçam de ativar o HA novamente!

Conclusão

A solução de vSAN da VMware é muito consistente, desde que obedeça as boas práticas oferecidas por ela. E a cada nova atualização ela tem recebido novos recursos e aprimoramentos, sempre acompanhando o avanço da tecnologia. A ideia aqui era apresentar o vSAN do meu home lab, por isso muitos itens eu não entrei em detalhes profundos, pois não era esse o foco desse artigo.

Espero que voce tenha gostado desse artigo e sinta-se a vontade para fazer qualquer comentário, crítica ou sugestão. Todas serão muito bem vindas.