Souborový systém virtuálního počítače (VMFS)

V našem pojednání o NAS jsme se krátce zmínili o tom, že data jsou organizována pomocí „souborového systému“. Bez nějaké metody správy souborů by data v úložném zařízení představovala nepřehlednou změť, bez označení, kde končí jedna sada dat a začíná další. Dokážete si představit, jak nepřehledné by bylo, kdyby 70 000 skladeb na vašem 1tb pevném disku bylo pohromadě, bez názvů a informací o skladbách. Teprve když jsou data rozdělena na jednotlivé části, lze je identifikovat a vyhledat.

Tyto jednotlivé části dat jsou seskupeny do souborů, které jsou zase seskupeny do adresářů (které mohou obsahovat podadresáře – adresáře v adresářích). Toto hierarchické uspořádání umožňuje uživatelům pohybovat se v různých úrovních souborového systému podle potřeby. Souborové systémy poskytují „metadata“ pro každý soubor (např. název souboru, časové značky, oprávnění) a indexy, které umožňují operačnímu systému zjistit, jaké soubory jsou na disku a kde se nacházejí.

Existuje mnoho typů souborových systémů, včetně souborových systémů pro disky, pro databáze a pro sítě. Příklady souborových systémů, o kterých jste možná slyšeli, jsou NTFS ( podporovaný systémem Windows), ext (např. ext2, ext3 a ext4) a ReiserFS (oba podporované systémem Linux), HFS+ a APFS (oba podporované systémem MacOS společnosti Apple) a UDF a ISO 9660 pro optické disky. Na pevném disku se souborový systém vytváří při inicializaci disku (pokud je nový) nebo při formátování (ať už je nový, nebo ne).

Virtualizované úložiště je navrženo tak, aby poskytovalo virtuálním počítačům (VM) úložiště, které potřebují k hostování svých operačních systémů a aplikací. Ve virtualizovaném prostředí jsou virtuální disky virtuálního počítače uloženy v „datovém úložišti“. (V procesu virtualizace je na fyzické jednotce vytvořen oddíl, který tvoří prostor známý jako „číslo logické jednotky“ nebo LUN; jeden nebo více LUN tvoří „svazek“; několik svazků tvoří datové úložiště.) Aby bylo možné k datovému úložišti přistupovat, musí na něm být obvykle nainstalován souborový systém. V cloudové výpočetní virtualizační platformě VMware, vSphere, jsou datová úložiště nastavena s jedním ze dvou formátů souborového systému: „Virtual Machine File System“ (VMFS) nebo „Network File System“ (NFS). Systémem NFS se budeme zabývat v následující části.

VMware byl průkopníkem virtualizačních technologií a pro práci s nimi vyvinul vlastní souborový systém VMFS. Běžné souborové systémy umožňují, aby k danému souboru měl v daném okamžiku přístup pro čtení/zápis pouze jeden server. Naproti tomu systém VMFS umožňuje, aby ke stejným úložným prostředkům mělo přístup ke čtení a zápisu současně více serverů. Je to proto, že systém VMFS je vysoce výkonný clusterový souborový systém (CFS), přičemž „cluster“ znamená, že je současně připojen (zpřístupněn) na více serverech.

Virtualizační technologie společnosti VMware umožňuje systému VMFS vytvořit a přidělit virtualizované úložiště pro virtuální počítače a servery. VMFS také umožňuje více virtuálním počítačům sdílet jeden souborový systém. V jednoduché konfiguraci jsou disky virtuálních počítačů uloženy jako soubory v systému VMFS. Aby systém VMFS rozuměl požadovaným souborovým operacím ze zařízení SCSI, překládá virtualizační vrstva příkazy SCSI vydané hostovaným operačním systémem.

Virtuální počítač „vidí“ virtuální disk, který je uložen v datovém úložišti VMFS, jako připojené zařízení SCSI. Operační systém běžící uvnitř virtuálního počítače ‚nevidí‘ VMFS – místo toho ‚vidí‘ svůj vlastní souborový systém.

Datové úložiště VMFS může být připojeno k jedné jednotce SAN LUN nebo může být roztaženo na více jednotek SAN LUN. Datové úložiště můžete rozšířit i v době, kdy na něm běží virtuální počítače, a to buď zvětšením datového úložiště, nebo přidáním nové oblasti úložiště. Datové úložiště VMFS lze rozšířit přes 32 fyzických oblastí úložiště stejného typu. (Systém VMFS lze použít na široké škále blokových úložišť, včetně sítí Fibre Channel SAN, iSCSI SAN, místních úložišť a sítí Fibre Channel over Ethernet)

Při zapnutí virtuálních počítačů na více serverech ESXi v clusteru zajišťuje funkce mechanismu zamykání VMFS, že virtuální počítače nejsou zapnuty na všech serverech ESXi v clusteru. Více hostitelů ESXi může přistupovat ke stejnému datovému úložišti VMFS v prostředí sdíleného úložiště, proto je důvodem zamykání na disku. V případě VMware High Availability je však mechanismus zamykání na disku vypnut, takže hostitelé ESXi v clusteru mohou při pokusu o úspěšné přepnutí při selhání zapnout virtuální počítač na jiném funkčním fyzickém serveru. Stejně jako všechny hypervisory i ESXi (zkratka pro „Elastic Sky X Integrated“) vytváří a spouští virtuální počítače. Je to hypervizor „typu 1“, což znamená, že se nespoléhá na operační systém svého hostitele, ale běží přímo na hardwaru hostitele a obsahuje v sobě základní operační systém (OS), který zahrnuje jádro. (Jádro je základní složkou operačního systému, která spravuje systémové prostředky.) VMware HA (neboli „vysoká dostupnost“) sdružuje virtuální počítače a hostitele, na kterých jsou umístěny, do clusteru. Hostitelé v clusteru jsou monitorováni a v případě selhání jsou virtuální počítače na selhávajícím hostiteli restartovány na jiných hostitelích. VMware HA umožňuje firmám zajistit vysokou dostupnost jakékoli aplikace spuštěné ve virtuálním počítači.

Každý virtuální počítač je zapouzdřen v malé sadě souborů v jediném adresáři. Obnova po havárii je proto značně zjednodušena; celý virtuální počítač lze vzdáleně zrcadlit a v případě havárie snadno obnovit.

.