Sistema de Arquivo Virtual Machine (VMFS)

Na nossa discussão sobre NAS, nós mencionamos brevemente que os dados são organizados por um “sistema de arquivo”. Sem algum método de gerenciamento de arquivos, os dados em um dispositivo de armazenamento seriam uma massa ininteligível, sem nenhuma indicação de onde um conjunto de dados terminou e o próximo começou. Pode imaginar como seria confuso se as 70.000 músicas no seu disco rígido de 1tb fossem todas agrupadas, sem nomes e informações de faixas. Só quando os dados são separados em partes individuais é que podem ser identificados e recuperados.

Estas partes separadas de dados são agrupadas em arquivos, que por sua vez são agrupados em diretórios (que podem conter subdiretórios – diretórios dentro de diretórios). Esta disposição hierárquica permite aos usuários navegar pelos diferentes níveis de um sistema de arquivos, conforme necessário. Os sistemas de arquivos fornecem “metadados” para cada arquivo (por exemplo, nome do arquivo, timestamps, permissões) e índices que permitem ao sistema operacional saber quais arquivos estão em um drive e onde eles estão.

Existem muitos tipos de sistemas de arquivos, incluindo sistemas de arquivos para discos, para bancos de dados e para redes. Exemplos de sistemas de arquivo que você já deve ter ouvido falar são NTFS (suportado pelo Windows), ext (por exemplo, ext2, ext3 e ext4) e ReiserFS (ambos suportados pelo Linux), HFS+ e APFS (ambos suportados pelo MacOS da Apple), e UDF e ISO 9660 para discos ópticos. Em um disco rígido o sistema de arquivos é criado quando o disco é inicializado (se é novo) ou formatado (se é novo ou não).

O armazenamento virtualizado é projetado para dar às máquinas virtuais (VMs) o armazenamento que elas precisam para hospedar seus sistemas operacionais e aplicativos. Em um ambiente virtualizado, os discos virtuais de uma máquina virtual são armazenados em uma “datastore”. (No processo de virtualização, uma partição é criada em um drive físico para formar um espaço conhecido como “Logical Unit Number” ou LUN; um ou mais LUNs compõem um “volume”; um número de volumes compõem uma datastore). Uma datastore normalmente precisa ter um sistema de arquivos instalado para que possa ser acessada. Com a plataforma de virtualização de computação em nuvem da VMware, vSphere, as datastores são configuradas com um dos dois formatos de sistema de arquivos: o “Virtual Machine File System” (VMFS) ou o “Network File System” (NFS). NFS será discutido na próxima seção.

VMware foi pioneiro em tecnologias de virtualização e desenvolveu seu próprio sistema de arquivos, VMFS, para trabalhar com eles. Sistemas de arquivos convencionais permitem que apenas um servidor tenha acesso de leitura/escrita a um determinado arquivo em um determinado momento. Em contraste, VMFS permite que vários servidores tenham acesso de leitura e escrita aos mesmos recursos de armazenamento ao mesmo tempo. Isto porque o VMFS é um sistema de arquivo cluster de alto desempenho (CFS), “cluster” significa que ele é simultaneamente montado (tornado acessível) em vários servidores.

VMware A tecnologia de virtualização do VMFS permite que o VMFS estabeleça e alocar armazenamento virtualizado para máquinas e servidores virtuais. O VMFS também permite que várias VMs compartilhem um único sistema de arquivos. Em uma configuração simples, os discos das máquinas virtuais são armazenados como arquivos dentro do VMFS. Para que o VMFS entenda as operações de arquivo solicitadas de um dispositivo SCSI, a camada de virtualização traduz os comandos SCSI emitidos de um sistema operacional convidado.

Uma máquina virtual ‘vê’ um disco virtual que está armazenado em um datastore VMFS como um dispositivo SCSI montado. O sistema operacional rodando dentro da VM não ‘vê’ VMFS – ele ‘vê’ seu próprio sistema de arquivos em vez disso.

Um datastore VMFS pode ser ligado a um único SAN LUN ou esticar sobre múltiplos SAN LUNs. Você pode até mesmo expandir uma datastore enquanto máquinas virtuais estão rodando sobre ela, seja aumentando a datastore ou adicionando uma nova área de armazenamento. A datastore VMFS pode ser estendida por 32 áreas de armazenamento físico do mesmo tipo de armazenamento. (VMFS pode ser usado em uma ampla variedade de dispositivos de armazenamento em bloco, incluindo SANs Fibre Channel, SANs iSCSI, armazenamento local e Fibre Channel over Ethernet.)

Com vários servidores ESXi em um cluster, as máquinas virtuais são ligadas, o recurso de bloqueio VMFS garante que as VMs não sejam ligadas por todos os servidores ESXi em um cluster. Vários hosts ESXi podem acessar o mesmo datastore VMFS em um ambiente de armazenamento compartilhado, portanto, o motivo do travamento em disco. Com o VMware High Availability, entretanto, o mecanismo de travamento em disco é desativado para que os hosts ESXi no cluster possam falhar com sucesso na tentativa de ligar a máquina virtual em outro servidor físico em funcionamento. Como em todos os hypervisors, o ESXi (abreviação de “Elastic Sky X Integrated”) cria e executa VMs. É um hipervisor “Type 1”, o que significa que ele não depende do sistema operacional da máquina, mas roda diretamente no hardware da máquina, contendo dentro de si um sistema operacional básico (SO) que inclui o kernel. (O kernel é o componente central de um SO, gerenciando os recursos do sistema.) VMware HA (ou “High Availability”) agrupa as VMs e os hosts em que elas residem em um cluster. Os hosts no cluster são monitorados, e em caso de falha, as VMs em um host com falha são reiniciadas em diferentes hosts. VMware HA permite às empresas fornecer alta disponibilidade para qualquer aplicação em execução em um VM.

Cada máquina virtual está encapsulada em um pequeno conjunto de arquivos em um único diretório. A recuperação de desastres é portanto muito simplificada; toda a VM pode ser remotamente espelhada e facilmente recuperada no caso de um desastre.