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基礎から学ぶ!vSAN検証環境構築 第2回 vSANクラスターの拡張

仮想化
2022.03.14

こんにちは。SB C&Sの湯村です。今回の「基礎から学ぶ!vSAN検証環境構築」シリーズ第2回は、「vSANクラスターの拡張」です。前回の記事で作成したvSANクラスターに、新しくESXiホストを追加する手順をご紹介します。

1. vSANの拡張性

vSANはデータストアを柔軟に拡張できるというメリットがあります。柔軟な拡張というのは、スケールアップやスケールアウトを容易に行えるということです。

スケールアップは、ディスクを追加することでストレージ容量を拡張させる方法です。たとえば下図のように、既存のディスクグループへキャパシティディスクを追加するだけでストレージ容量を拡張することができます。1.png

また、スケールアウトは、下図のように新しいホストを既存のvSANクラスターに追加することでストレージ容量を拡張します。スケールアウトは、ストレージ容量だけでなくCPUやメモリ等の物理リソースも拡張されるため、vSANのパフォーマンスを向上させることができます。

2.png

このように、目的に合わせて柔軟に拡張できるのがvSANの特徴です。

2. 使用する環境

今回使用した環境は以下の通りです。以前の「基礎から学ぶ!vSphere検証環境構築」シリーズで構築した環境をベースにしていますが、vSANにあわせてESXiホストのハードウェア構成を変更しています。

  • ハードウェア:Nested ESXiとして作成した仮想マシン3
    ※今回の検証環境ではvSANクラスターを構成するために、各仮想マシンにvSAN用のディスク容量を追加しています。詳しくは以下の環境情報をご覧ください。
  • ソフトウェア:VMware ESXi 7.0 Update 3c / vCenter Server Appliance 7.0 Update 3c
    ※「基礎から学ぶ!vSphere検証環境構築」で利用していたiSCSIストレージは不要になります。
現在、7.0 Update 3bは重大な製品不具合が発生しているため、製品版および評価版共にソフトウェアがダウンロードできなくなっています。本番環境では7.0 Update 3c以降を使用してください。
【参考】https://kb.vmware.com/s/article/86398

また、今回の環境では、以下の情報を使用しています。

コンポーネント ホスト名 IPアドレス ディスク追加
ESXi-A1 esxi-a1.demo.local 192.168.255.10/24 キャッシュディスク:30GB×1
キャパシティディスク:300GB×2
ESXi-A2 esxi-a2.demo.local 192.168.255.20/24 キャッシュディスク:30GB×1
キャパシティディスク:300GB×2
ESXi-A3 esxi-a3.demo.local 192.168.255.30/24 キャッシュディスク:30GB×1
キャパシティディスク:300GB×2
ESXi-A4
(追加用ホスト)
esxi-a4.demo.local 192.168.255.40/24 キャッシュディスク:30GB×1
キャパシティディスク:300GB×2
vCSA vc-a1.demo.local 192.168.255.100/24 -

下図の赤枠部分を構築していきます。

スライド4.PNG

3. vSANクラスターの拡張

vSANクラスターに新しいホスト(esxi-a4.demo.local)を追加します。追加する際の注意点としては、「VMware Compatibility Guide」に追加するホストのリソースが記載されていることを確認してください。今回は、以下のステップに従ってホストを追加します。

ホスト追加前のvSANクラスターの合計リソースを確認します。
ホストを追加します。※メンテナンスモードのまま追加します。
③ Skyline健全性で出ているアラートが正常であることを確認します。
④ 追加したホストのネットワーク設定を行います。
⑤ 追加したホストのディスクグループを作成します。
⑥ メンテナンスモードを解除し、vSANクラスターの合計リソースを確認します。

3.1 ホスト追加前の合計リソース確認(①)

ホスト追加前のvSANクラスターの合計リソースを確認します。

1. vSphere Clientにログインし、拡張前のリソース合計容量を確認します。

  • 左ペインの [Cluster] をクリックします。
  • 右ペインの [サマリ] タブをクリックします。
  • クラスター拡張後に比較するため、画面右側に表示されているクラスターのリソース合計容量を確認します。
    ※今回の検証環境では以下のリソース合計容量となっています。(クラスター拡張前)
    CPUのキャパシティ:35.2GHz
    メモリのキャパシティ:64GB
    ストレージのキャパシティ:2.32TB

1.png

3.2 ホストの追加(②)

vSANクラスターにホストを追加します。

1. 新しいESXiホスト(esxi-a4)をクラスターに追加します。

  • [Cluster] を右クリックします。
  • [ホストの追加] をクリックします。

2.png

2. ウィザードに従ってホストの追加を行います。

  • [既存のホスト] をクリックします。
    ※追加するESXiホストがvCenter Serverに登録されていない場合は「新規ホスト」をクリックしてください。
  • [esxi-a4.demo.local] にチェックを入れます。
  • [次へ] をクリックします。

3.png

3. [次へ] をクリックします。

4.png

4. [完了] をクリックします。

5.png

5. 左ペインに [esxi-a4.demo.local] が追加されていることを確認します。

6.png

3.3 Skyline健全性の確認(③)

Skyline健全性で出ているアラートが正常であることを確認します。

1. Skyline健全性を確認します。

  • 左ペインの [Cluster] をクリックします。
  • 右ペインの [監視] タブをクリックします。
  • [Skyline 健全性] をクリックします。
  • Skyline 健全性の [再テスト] をクリックします。

7.png

2. [vSAN クラスタ パーティション] のアラートをクリックし、新しく追加したホスト [esxi-a4.demo.local] [パーティション番号] が既存ホストのパーティション番号と異なることを確認します。
※「esxi-a4.demo.local」はメンテナンスモード状態であるため、他のホストと通信が取れない状態になっています。そのため、異なるパーティション番号が表示されますが、正常な動作です。

8.png

3. [すべてのホストで vSAN vmknic が構成済み] をクリックし、vSAN vmknicが存在しないホストに [esxi-a4.demo.local] が表示されていることを確認します。
※この段階では、「esxi-a4.demo.local」のVMkernelポートに未だvSANトラフィック用のネットワーク設定を行っていないため、このような表示になっていますが、正常な動作です。

9.png

3.4 ネットワークの設定(④)

追加したホストは元々スタンドアロンであったため、標準仮想スイッチでネットワークが構成されています。今回の検証環境では、分散仮想スイッチにvSANトラフィックを転送させるため、標準仮想スイッチから分散仮想スイッチへネットワークを移行する手順をご紹介します。

分散仮想スイッチについては「基礎から学ぶ!vSphere検証環境構築 第5回 ネットワークの設定(分散仮想スイッチ)」で詳しく紹介されていますので、おさらいしたい方は是非ご覧ください。

1. 現状の分散仮想スイッチの設定を確認します。

  • 左ペインの [ ネットワークアイコン.png ] をクリックします。
  • [DSwitch] をクリックします。
  • 右ペインで [構成] タブをクリックします。
  • [トポロジ] をクリックします。
  • 画面右側に表示される分散仮想スイッチのトポロジを確認します。
    ※今回の検証環境では、「Management-dvPG」および「VirtualMachine-dvPG」がポートグループとして構築された状態です。

1.png

2. 分散仮想スイッチにESXiホストを追加します。

  • [DSwitch] を右クリックします。
  • [ホストの追加と管理] をクリックします。

2.png

3. タスクを選択します。

  • [ホストの追加] を選択します。
  • [次へ] をクリックします。

3.png

4. ESXiホストを選択します。

  • [esxi-a4.demo.local] にチェックを入れます。
  • [次へ] をクリックします。

4.png

5. 物理アダプタ(物理NIC)にアップリンクを割り当てます。

  • [vmnic0] [アップリンク1] を割り当てます。
  • [vmnic1] に [アップリンク2] を割り当てます。
  • [vmnic2] に [アップリンク3] を割り当てます。
  • [vmnic3] に [アップリンク4] を割り当てます。
  • [次へ] をクリックします。

5.png

6. VMkernel アダプタの管理で、vmk0 [ポート グループの割り当て] をクリックします。
※今まで標準仮想スイッチにあったvmk0を分散仮想スイッチに移し替える作業です。

6.png

7. Management-dvPG[割り当て] をクリックします。

7.png

8. [次へ] をクリックします。

8.png

9. [次へ] をクリックします。

9.png

10. 設定内容を確認し、[完了] をクリックします。

10.png

11. トポロジを確認し、ここまでの設定が反映されていることを確認しましょう。

11.png

12. VMkernelポートの設定を編集します。

  • 追加したホストのvmk0横にある [・・・] をクリックします。
  • [設定の編集] をクリックします。

12.png

13. vmk0vSANサービスを付与します。

  • 使用可能なサービスで [vSAN] にチェックを入れます。
  • [OK] をクリックします。

13.png

3.5 ディスクグループの作成(⑤)

追加したESXiホストに対してディスクグループを作成します。今回は既存のESXiホストと同様の構成にするため、以下の構成でディスクグループを作成します。

  • キャッシュディスク:30GB × 1
  • キャパシティディスク:300GB × 2

1. ディスクの管理画面にアクセスします。

  • 左ペインの [ ホストおよびクラスタ アイコン.png ] をクリックします。
  • [Cluster] をクリックします。
  • 右ペインの [構成] タブをクリックします。
  • vSANの [ディスク管理] をクリックします。
  • [esxi-a4.demo.lcoal] を選択します。
  • [ディスクの表示] をクリックします。

1.png

2. [ディスク グループの作成] をクリックします。

2.png

3. キャッシュディスクおよびキャパシティディスクを選択します。

  • キャッシュディスクには、容量が [30GB] のディスク(1本)を選択します。
  • キャパシティディスクには、容量が [300GB] のディスク(2本)を選択します。
  • [作成] をクリックします。

3.png

4. ディスクグループの作成が始まりますので、画面下部の [最近のタスク] で全てのタスクが完了するまで待ちます。全てのタスクが完了したら、ディスクグループの作成は完了です。

4.png

3.6 メンテナンスモードの終了(⑥)

ここまで全ての設定が完了したら、メンテナンスモードを終了します。Skyline健全性で他のESXiホストと通信がとれていることを確認します。また、vSANクラスターにホストを追加する前の合計リソースと比べて、どのように変化しているか確認します。

1. メンテナンスモードを終了します。

  • 左ペインの [esxi-a4.demo.local] を右クリックします。
  • [メンテナンス モード] にカーソルを合わせます。
  • [メンテナンス モードの終了] をクリックします。

1.png

2. メンテナンスモードが終了したら、Skyline健全性を確認します。

  • 左ペインの [Cluster] をクリックします。
  • 右ペインの [監視] タブをクリックします。
  • [Skyline 健全性] をクリックします。
  • 3.3節で確認した以下2つのネットワークに関する健全性が健全状態(緑チェック)であることを確認します。
    • vSAN クラスタ パーティション
      ⇒ メンテナンスモードが終了したことによって、ESXiホスト間の通信が可能となり、エラーが解消されます。
    • すべてのホストで vSAN vmknic が構成済み
      ⇒ VMkernelポートに対してvSANサービスを付与したことによってエラーが解消されます。

2.png

3. vSANクラスター拡張後のリソース合計容量を確認します。

  • [サマリ] タブをクリックします。
  • 画面右側に表示されているクラスターのリソース合計容量を確認します。
    ※今回の検証環境では以下のリソース合計容量となっています。(クラスター拡張後)
    CPUのキャパシティ:44GHz
    メモリのキャパシティ:80GB
    ストレージのキャパシティ:2.9TB

3.png

以上で、vSANクラスターの拡張は完了です。いかがでしょうか、vSANだからといって特別なことをしているわけではありません。ネットワーク設定やホスト追加作業等、vSphereの一般的な構築作業を行うだけでvSANクラスターを拡張できることがご理解いただけたかと思います。

4. Tips ~ スケールアップでの考慮点 ~

今回の記事ではvSANクラスターの拡張ということで、スケールアウトについてご紹介してきました。一方で、スケールアップによるストレージ容量の拡張も容易に行うことはできますが、vSANならではの設計も必要です。

スケールアップの設計で考慮するべき点は、「パフォーマンスを低下させないようにディスクグループを設計すること」です。

ひとつのディスクグループは1つのキャッシュディスクと複数のキャパシティディスクで構成されますが、キャッシュ容量と消費容量の比率が決まっており、その比率を考慮せずにキャパシティ容量だけ拡張するとvSANクラスターのパフォーマンスが向上しない可能性があります。消費容量とは、データを格納するために使用する予定の容量のことを指します。ストレージポリシー等で可用性を担保している状態であれば、物理容量よりも消費容量が小さくなります。

さて、キャッシュ容量と消費容量の間には以下のように一般的な推奨値があります。

キャッシュ容量 = 消費容量 × 10%
【参考】「vSANのハードウェア要件」
https://docs.vmware.com/jp/VMware-vSphere/7.0/com.vmware.vsphere.vsan-planning.doc/GUID-4B738A10-4506-4D70-8339-28D8C8331A15.html

これが考慮するべき比率です。例えば、下図の例を見てみましょう。

1.png

まず、vSANクラスターで稼働させる仮想マシンの台数と容量から消費容量を算出します。消費容量を基に、vSANクラスター全体で必要となるキャッシュ容量を算出します。この構成の場合、消費容量12TBに対して、キャッシュ容量を1.2TBと算出できます。

もちろんこれはvSANクラスター全体で必要となる容量であるため、ホスト台数で割ることで、ホスト1台あたりのキャッシュ容量が算出できます。このようにして、比率を考慮した設計を前提にしてスケールアップを行う必要があります。

一般的にディスクグループを複数にすると、容量だけでなく性能が向上すると言われていますが、それだけキャッシュディスクに使用するSSDも必要となります。SSDHDDに比べて高性能ですが高価でもあります。つまり、性能を重視するのか費用を重視するのか、あらかじめ要件を決定しておくとより設計しやすくなるでしょう。

以上、vSANクラスターの拡張についてご紹介しました。次回は、vSANの可用性に焦点をあてて、ストレージポリシーの設定についてご紹介します。是非ご覧ください!


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著者紹介

SB C&S株式会社
ICT事業本部 ICT事業戦略・技術本部 技術統括部 第1技術部 3課

湯村 成一 - Seiichi Yumura -