在传统存储环境中,ESXi 存储管理过程以存储管理员在不同存储系统上预先分配的存储空间开始。ESXi 支持本地存储和联网存储。

本地存储

本地存储可以是位于ESXi主机内部的内部硬盘,也可以包括位于主机之外并通过 SAS 或 SATA 等协议直接连接主机的外部存储系统。

本地存储不需要存储网络即可与主机进行通信。您需要一根连接到存储单元的电缆;必要时,主机中需要有一个兼容的 HBA。

下图描述了一台使用本地 SCSI 存储的虚拟机。

图 1. 本地存储
主机访问本地存储。

在这个本地存储拓扑示例中,ESXi主机使用的是到存储设备的单一连接。可以在该设备上创建 VMFS 数据存储,以用于存储虚拟机磁盘文件。

虽然可以使用这种存储配置,但它不是最佳做法。如果在存储设备和主机间使用单一连接,则在连接不稳定或出现故障时,会产生将导致中断的单一故障点 (SPOF)。但是,由于大多数本地存储设备不支持多个连接,因此无法使用多个路径访问本地存储。

ESXi支持各种本地存储设备,包括 SCSI、IDE、SATA、USB、SAS、闪存和 NVMe 设备。

注: 不能使用 IDE/ATA 或 USB 驱动器来存储虚拟机。

本地存储不支持在多个主机之间共享。只有一个主机可以访问本地存储设备上的数据存储。因此,虽然可以使用本地存储创建虚拟机,但无法使用需要共享存储的 VMware 功能,如 HA 和 vMotion。

但是,如果您使用的是仅有本地存储设备的主机集群,则可以实施vSANvSAN可将本地存储资源转变为软件定义的共享存储。有了vSAN,便可以使用需要共享存储的功能。有关详细信息,请参见《《管理 VMware vSAN》》文档。

联网的存储

联网的存储由 ESXi 主机用于远程存储虚拟机文件的外部存储系统组成。通常,主机通过高速存储网络访问这些系统。

网络存储设备将被共享。网络存储设备上的数据存储可同时由多个主机来访问。ESXi 支持多种网络存储技术。

除了本主题中介绍的传统网络存储,VMware 还支持虚拟共享存储(如 vSAN)。vSAN 可将 ESXi 主机的内部存储资源转变为可为虚拟机提供 High Availability 和 vMotion 等功能的共享存储。有关详细信息,请参见《《管理 VMware vSAN》》文档。

注: 同一 LUN 无法通过不同存储协议提供给一个 ESXi 主机或多个主机。要访问 LUN,主机必须始终使用单一协议,例如仅使用光纤通道或仅使用 iSCSI。

光纤通道 (FC)

在 FC 存储区域网络 (SAN) 上远程存储虚拟机文件。FC SAN 是一种将主机连接到高性能存储设备的专用高速网络。网络使用光纤通道协议将 SCSI 或 NVMe 流量从虚拟机传输到 FC SAN 设备。

要连接到 FC SAN,您的主机应该配有光纤通道总线适配器 (HBA)。除非使用光纤通道直接连接存储,否则需要光纤通道交换机来路由存储流量。如果主机包含 FCoE(以太网光纤通道)适配器,则可以使用以太网网络连接到共享光纤通道设备。

光纤通道存储描述了使用光纤通道存储的虚拟机。

图 2. 光纤通道存储
主机使用光纤通道适配器连接到 SAN 架构。

在该配置中,主机通过光纤通道适配器连接 SAN 架构(包括光纤通道交换机及存储阵列)。此时,存储阵列的 LUN 变得对于主机可用。您可以访问 LUN 并创建用于满足存储需求的数据存储。数据存储采用 VMFS 格式。

有关设置光纤通道 SAN 的特定信息,请参见将 ESXi 与光纤通道 SAN 配合使用

Internet SCSI (iSCSI)

在远程 iSCSI 存储设备上存储虚拟机文件。iSCSI 将 SCSI 存储流量打包在 TCP/IP 协议中,使其通过标准 TCP/IP 网络(而不是专用 FC 网络)传输。通过 iSCSI 连接,主机可以充当与位于远程 iSCSI 存储系统的目标进行通信的启动器。

ESXi 提供下列 iSCSI 连接类型:

硬件 iSCSI
主机通过能够卸载 iSCSI 和网络处理的第三方适配器连接到存储。硬件适配器可以是从属适配器,也可以是独立适配器。
软件 iSCSI
主机使用 VMkernel 中基于软件的 iSCSI 启动器连接到存储。通过这种 iSCSI 连接类型,主机只需要一个标准的网络适配器来进行网络连接。

必须配置 iSCSI 启动器以使主机能够访问和显示 iSCSI 存储设备。

iSCSI 存储描述了不同类型的 iSCSI 启动器。

图 3. iSCSI 存储
此图介绍了两种类型的 iSCSI 连接,一种使用软件启动器,另一种使用硬件启动器。

在左侧示例中,主机使用硬件 iSCSI 适配器连接到 iSCSI 存储系统。

在右侧示例中,主机使用软件 iSCSI 适配器和以太网网卡连接到 iSCSI 存储。

此时,存储系统中的 iSCSI 存储设备变得对于主机可用。您可以访问存储设备并创建用于满足存储需求的 VMFS 数据存储。

有关设置 iSCSI SAN 的特定信息,请参见将 ESXi 与 iSCSI SAN 配合使用

网络附加存储 (NAS)

在通过标准 TCP/IP 网络访问的远程文件服务器上存储虚拟机文件。ESXi 中内置的 NFS 客户端使用网络文件系统 (NFS) 协议第 3 版和第 4.1 版来与 NAS/NFS 服务器进行通信。为了进行网络连接,主机需要一个标准的网络适配器。

您可以直接在 ESXi 主机上挂载 NFS 卷。然后,使用 NFS 数据存储来存储和管理虚拟机,这与使用 VMFS 数据存储的方式相同。

NFS 存储描述了使用 NFS 数据存储来存储其文件的虚拟机。在此配置中,主机连接到 NAS 服务器,此服务器通过常规网络适配器存储虚拟磁盘文件。

图 4. NFS 存储
主机连接到 NFS 服务器,此服务器通过常规网络适配器存储虚拟磁盘文件。

有关设置 NFS 存储的特定信息,请参见vSphere 环境中的 NFS 数据存储概念和操作

共享串行连接的 SCSI (SAS)

在可向多个主机提供共享访问的直接连接的 SAS 存储系统上存储虚拟机。这种类型的访问允许多个主机访问 LUN 上的同一个 VMFS 数据存储。

NVMe over Fabrics 存储

VMware NVMe over Fabrics (NVMe-oF) 在主机与共享存储阵列上的目标存储设备之间提供距离连接。VMware 支持包含 NVMe over RDMA(使用 RoCE v2 技术)、NVMe over Fibre Channel 和 NVMe over TCP/IP 在内的不同技术。有关详细信息,请参见关于 VMware NVMe 存储

比较存储类型

某些 vSphere 功能是否受支持可能取决于所用存储技术。

下表比较了 ESXi 支持的各种网络存储技术。

表 1. ESXi 支持的联网存储
技术 协议 传输 接口
光纤通道 FC/SCSI、FC/NVMe 数据/LUN 的块访问 FC HBA
以太网光纤通道 FCoE/SCSI 数据/LUN 的块访问 融合网络适配器(硬件 FCoE)
iSCSI IP/SCSI 数据/LUN 的块访问
  • iSCSI HBA 或启用 iSCSI 的网卡(硬件 iSCSI)
  • 网络适配器(软件 iSCSI)
NAS IP/NFS 文件(无直接 LUN 访问) 网络适配器

下表比较了不同类型存储支持的 vSphere 功能。

表 2. 存储支持的 vSphere 功能
存储类型 引导虚拟机 vMotion 数据存储 RDM 虚拟机集群 VMware HA 和 DRS Storage API - Data Protection
本地存储 VMFS
光纤通道 VMFS
iSCSI VMFS
NFS 上的 NAS NFS 3 和 NFS 4.1
注: 本地存储支持单个主机上的虚拟机集群(也称为机箱内集群)。需要共享的虚拟磁盘。有关此配置的详细信息,请参见 《vSphere 资源管理》文档。

目标和设备表示形式

ESXi 环境中,“目标”一词标识可以由主机访问的单个存储单元。术语“存储设备”和“LUN”描述代表目标上的存储空间的逻辑卷。在 ESXi 上下文中,这两个术语还表示从存储目标提供给主机并且可以格式化的存储卷。存储设备和 LUN 通常可以互换使用。

不同存储供应商通过不同的方式向 ESXi 主机呈现存储系统。某些供应商在单个目标上呈现多个存储设备或 LUN,而有些供应商则向多个目标各呈现一个 LUN。

图 5. 目标和 LUN 表示形式
在一个示例中,主机看到一个具有三个 LUN 的目标。在另一个示例中,主机看到三个目标,每个目标都有一个 LUN。

在此图示中,每种配置都有三个 LUN 可用。在其中一个示例中,主机连接到一个目标,但该目标具有三个可供使用的 LUN。每个 LUN 表示单个存储卷。在另一个示例中,主机检测到三个不同的目标,每个目标都拥有一个 LUN。

通过网络访问的目标都有唯一的名称,该名称由存储系统提供。iSCSI 目标使用 iSCSI 名称。光纤通道目标使用全球名称 (World Wide Name, WWN)。
注: ESXi 不支持通过不同传输协议(如 iSCSI 和光纤通道)访问相同的 LUN。

设备或 LUN 由其 UUID 名称标识。如果某个 LUN 由多个主机共享,则必须将该 LUN 提供给具有相同 UUID 的所有主机。

虚拟机如何访问存储

当虚拟机与其存储在数据存储上的虚拟磁盘通信时,会发出 SCSI 或 NVMe 命令。由于数据存储可以存在于各种类型的物理存储上,因此根据 ESXi 主机用来连接存储设备的协议,这些命令会封装成其他形式。

无论主机使用何种类型的存储设备,虚拟磁盘始终会以挂载的 SCSI 或 NVMe 设备形式呈现给虚拟机。虚拟磁盘会向虚拟机操作系统隐藏物理存储层。这样可以在虚拟机内部运行未针对特定存储设备(如 SAN)而认证的操作系统。

下图描述了使用不同存储类型的五个虚拟机,以说明各个类型之间的区别。

图 6. 访问不同类型存储的虚拟机

此图显示虚拟机如何访问不同类型的存储。
注: 此图表仅用于展示概念。它并非是推荐的配置。