Новости Статьи VMware Veeam StarWind Microsoft ИТ-ГРАД Citrix Symantec 5nine События Релизы Видео Контакты Авторы RSS
Виртуализация и виртуальные машины

Виртуализация vSphere, Hyper-V, XenServer и Red Hat

Более 4880 заметок о виртуализации и виртуальных машинах VMware, Microsoft, Citrix, Red Hat

VM Guru / News / Тома VMFS в VMware vSphere: типы блокировок (locks) в кластерной файловой системе.

Тома VMFS в VMware vSphere: типы блокировок (locks) в кластерной файловой системе.

05/05/2012

Реклама:



Пост:

Мы уже некоторое время назад писали про различные особенности томов VMFS, где вскользь касались проблемы блокировок в этой кластерной файловой системе. Как известно, в платформе VMware vSphere 5 реализована файловая система VMFS 5, которая от версии к версии приобретает новые возможности.

При этом в VMFS есть несколько видов блокировок, которые мы рассмотрим ниже. Блокировки на томах VMFS можно условно разделить на 2 типа:

  • Блокировки файлов виртуальных машин
  • Блокировки тома

Блокировки файлов виртуальных машин

Эти блокировки необходимы для того, чтобы файлами виртуальной машины мог в эксклюзивном режиме пользоваться только один хост VMware ESXi, который их исполняет, а остальные хосты могли запускать их только тогда, когда этот хост вышел из строя. Назвается этот механизм Distributed Lock Handling.

Блокировки важны, во-первых, чтобы одну виртуальную машину нельзя было запустить одновременно с двух хостов, а, во-вторых, для их обработки механизмом VMware HA при отказе хоста. Для этого на томе VMFS существует так называемый Heartbeat-регион, который хранит в себе информацию о полученных хостами блокировок для файлов виртуальных машин.

Обработка лока на файлы ВМ происходит следующим образом:

  • Хосты VMware ESXi монтируют к себе том VMFS.
  • Хосты помещают свои ID в специальный heartbeat-регион на томе VMFS.
  • ESXi-хост А создает VMFS lock в heartbeat-регионе тома для виртуального диска VMDK, о чем делается соответствующая запись для соответствующего ID ESXi.
  • Временная метка лока (timestamp) обновляется этим хостом каждые 3 секунды.
  • Если какой-нибудь другой хост ESXi хочет обратиться к VMDK-диску, он проверяет наличие блокировки для него в heartbeat-регионе. Если в течение 15 секунд (~5 проверок) ESXi-хост А не обновил timestamp - хосты считают, что хост А более недоступен и блокировка считается неактуальной. Если же блокировка еще актуальна - другие хосты снимать ее не будут.
  • Если произошел сбой ESXi-хоста А, механизм VMware HA решает, какой хост будет восстанавливать данную виртуальную машину, и выбирает хост Б.
  • Далее все остальные хосты ESXi виртуальной инфраструктуры ждут, пока хост Б снимет старую и поставит свою новую блокировку, а также накатит журнал VMFS.

Данный тип блокировок почти не влияет на производительность хранилища, так как происходят они в нормально функционирующей виртуальной среде достаточно редко. Однако сам процесс создания блокировки на файл виртуальной машины вызывает второй тип блокировки - лок тома VMFS.

Блокировки на уровне тома VMFS

Этот тип блокировок необходим для того, чтобы хост-серверы ESXi имели возможность вносить изменения в метаданные тома VMFS, обновление которых наступает в следующих случаях:

  • Создание, расширение (например, "тонкий" диск) или блокировка файла виртуальной машины
  • Изменение атрибутов файла на томе VMFS
  • Включение и выключение виртуальной машины
  • Создание, расширение или удаление тома VMFS
  • Создание шаблона виртуальной машины
  • Развертывание ВМ из шаблона
  • Миграция виртуальной машины средствами vMotion

Для реализации блокировок на уровне тома есть также 2 механизма:

  • Механизм SCSI reservations - когда хост блокирует LUN, резервируя его для себя целиком, для создания себе эксклюзивной возможности внесения изменений в метаданные тома.
  • Механизм "Hardware Assisted Locking", который блокирует только определенные блоки на устройстве (на уровне секторов устройства).

Наглядно механизм блокировок средствами SCSI reservations можно представить так:

Эта картинка может ввести в заблуждение представленной последовательностью операций. На самом деле, все происходит не совсем так. Том, залоченный ESXi-хостом А, оказывается недоступным другим хостам только на период создания SCSI reservation. После того, как этот reservation создан и лок получен, происходит обновление метаданных тома (более длительная операция по сравнению с самим резервированием) - но в это время SCSI reservation уже очищен, так как лок хостом А уже получен. Поэтому в процессе самого обновления метаданных хостом А все остальные хосты продолжают операции ввода-вывода, не связанные с блокировками.

Надо сказать, что компания VMware с выпуском каждой новой версии платформы vSphere вносит улучшения в механизм блокировки, о чем мы уже писали тут. Например, функция Optimistic Locking, появившаяся еще для ESX 3.5, позволяет собирать блокировки в пачки, максимально откладывая их применение, а потом создавать один SCSI reservation для целого набора локов, чтобы внести измененения в метаданные тома VMFS.

С появлением версии файловой системы VMFS 3.46 в vSphere 4.1 появилась поддержка функций VAAI, реализуемых производителями дисковых массивов, так называемый Hardware Assisted Locking. В частности, один из алгоритмов VAAI, отвечающий за блокировки, называется VAAI ATS (Atomic Test & Set). Он заменяет собой традиционный механизм SCSI reservations, позволяя блокировать только те блоки метаданных на уровне секторов устройства, изменение которых в эксклюзивном режиме требуется хостом. Действует он для всех перечисленных выше операций (лок на файлы ВМ, vMotion и т.п.).

Если дисковый массив поддерживает ATS, то традиционная последовательность SCSI-комманд RESERVE, READ, WRITE, RELEASE заменяется на SCSI-запрос read-modify-write для нужных блокировке блоков области метаданных, что не вызывает "замораживания" LUN для остальных хостов. Но одновременно метаданные тома VMFS, естественно, может обновлять только один хост. Все это лучшим образом влияет на производительность операций ввода-вывода и уменьшает количество конфликтов SCSI reservations, возникающих в традиционной модели.

По умолчанию VMFS 5 использует модель блокировок ATS для устройств, которые поддерживают этот механизм VAAI. Но бывает такое, что по какой-либо причине, устройство перестало поддерживать VAAI (например, вы откатили обновление прошивки). В этом случае обработку блокировок средствами ATS для устройства нужно отменить. Делается это с помощью утилиты vmkfstools:

vmkfstools --configATSOnly 0 device

где device - это пусть к устройству VMFS вроде следующего:

/vmfs/devices/disks/disk_ID:P

Реклама







Зал Славы Рекламодателя
Ближайшие события в области виртуализации:

Быстрый переход:
VMware IT-Grad StarWind Veeam PowerCLI Offtopic Gartner Citrix VSAN GDPR 5nine Hardware VeeamON Nutanix vSphere RVTools Enterprise Security Code Cisco vGate Microsoft Cloud SDRS Parallels IaaS HP VMFS VM Guru Oracle Red Hat Azure KVM VeeamOn 1cloud Docker Storage NVIDIA Partnership Dell Virtual SAN Virtualization VMTurbo vRealize VirtualBox Symantec Softline EMC Login VSI Xen Teradici Amazon NetApp VDI Linux Hyper-V IBM Google VSI Security Windows vCenter VMachines Webinar View VKernel Events Windows 7 Caravan Apple TPS Hyper9 Nicira Blogs Sun VMC Xtravirt Novell IntelVT Сравнение VirtualIron XenServer CitrixXen ESXi ESX ThinApp Books P2V vSAN vROPs Stencils Labs Bug UEM vRNI VTL Networking Horizon vCSA Tools vCloud Forum iSCSI SRM HCI App Volumes Video Workspace ONE Backup VMUG NSX HA Update Manager VCP VVols Workstation Update DR Cache Storage DRS VMworld Workspace DRS Fusion Lifecycle Visio Log Insight Operations Manager SDDC Virtual Appliance OpenStack PowerShell LSFS Client Datacenter Intel Agent esxtop Book Photon Cloud Computing SSD Comparison Blast Performance Nested AWS XenDesktop VSA vNetwork SSO Host Client VMDK Whitepaper Appliance VUM V2V Support Обучение Web Client Mobile Automation Replication Desktop Fault Tolerance Vanguard SaaS Connector Event Free SQL Sponsorship Finance FT Containers Converter XenApp Snapshots vGPU Auto Deploy SMB RDM Mirage XenClient MP SC VMM Certification VDP Partners PCoIP RHEV vMA Award Network USB Licensing Logs Server Demo vCHS Calculator Бесплатно vExpert Beta SAN Exchange MAP ONE DaaS Monitoring VPLEX UCS SDK Poster VSPP Receiver vMotion VDI-in-a-Box Deduplication Reporter vShield ACE Go nworks iPad XCP Data Recovery Documentation Sizing Pricing VMotion Snapshot FlexPod VMsafe Enteprise Monitor vStorage Essentials Live Migration SCVMM TCO Studio AMD-V VirtualCenter NFS ThinPrint SIOC Plugin Memory CLI Helpdesk Troubleshooting VIC Upgrade VDS Migration Director API Android Graphics Diagram Air DPM Flex Mac Open Source SSH VAAI Chargeback Heartbeat MSCS Ports SVMotion Bugs Composer
Интересные плакаты:

Постер VMware vSphere PowerCLI 6.3:

Постер VMware ESXi 5.1:

Постер VMware Hands-on Labs 2015:

Постер VMware Platform Services Controller 6.0:

Постер VMware vCloud Networking:

Постер VMware NSX (референсный):

Постер VMware vCloud SDK:

Постер VMware vCloud Suite:

Постер VMware vCenter Server Appliance:

Порты и соединения VMware vSphere 6:

Порты и соединения VMware Horizon 7:

Порты и соединения VMware NSX:

Управление памятью в VMware vSphere 5:

Как работает кластер VMware High Availability:

Постер VMware vSphere 5.5 ESXTOP (обзорный):

Постер Veeam Backup & Replication v8 for VMware:

Постер Microsoft Windows Server 2012 Hyper-V R2:

 

Популярные статьи:
Как установить VMware ESXi. Инструкция по установке сервера ESXi 4 из состава vSphere.

Включение поддержки технологии Intel VT на ноутбуках Sony VAIO, Toshiba, Lenovo и других.

Как настроить запуск виртуальных машин VMware Workstation и Server при старте Windows

Как работают виртуальные сети VLAN на хостах VMware ESX / ESXi.

Что такое и как работает виртуальная машина Windows XP Mode в Windows 7.

Типы виртуальных дисков vmdk виртуальных машин на VMware vSphere / ESX 4.

Сравнение Oracle VirtualBox и VMware Workstation.

Инфраструктура виртуальных десктопов VMware View 3 (VDI)

Бесплатные утилиты для виртуальных машин на базе VMware ESX / ESXi.

Как использовать возможности VMware vSphere Management Assistant (vMA).

Проектирование инфраструктуры виртуализации VMware vSphere 4.

Как поднять программный iSCSI Target на Windows 2003 Server для ESX

Работа с дисками виртуальных машин VMware.

Бесплатные программы для VMware ESX / ESXi в среде Virtual Infrastructure / vSphere (часть 2).

Новые возможности VMware vSphere 5.0 - официально.

Все ресурсы о виртуализации:
Интервью:

Alessandro Perilli
virtualization.info
Основатель

Ратмир Тимашев
Veeam Software
Президент


Купить:

VMware vSphere 6.5


Veeam Backup 9.5


Полезные ресурсы:


Видео компании VMware

Видео про Citrix Xen

Видео о виртуализации Microsoft

Утилиты для виртуальных машин Microsoft.

Книги на английском языке

Блоги на английском языке

Блоги на русском языке

Агрегация статей в твиттере VMC:


Copyright VM Guru 2006 - 2019, Александр Самойленко. Правила перепечатки материалов.