ONTAP-Snapshots für Proxmox VE

In modernen IT-Infrastrukturen ist Virtualisierung der Schlüssel zu effizientem Ressourcenmanagement. Durch Virtualisierung können Speicher-, CPU-, Netzwerk- und Speicherressourcen einfach virtuellen Maschinen (VM) zugewiesen und von diesen gemeinsam genutzt werden. Virtualisierung bietet auch den Vorteil, dass die virtuellen Maschinen zugewiesenen Ressourcen einfach geändert oder virtuelle Maschinen bei Bedarf geklont werden können. Da die Festplatte der virtuellen Maschine nur eine Datei ist, kann sie einfach in der Größe verändert, kopiert und gesichert werden.

Motivation

Einer der vielen Vorteile der Virtualisierung ist die Möglichkeit, auf einfache Weise Snapshots der Festplatten-Images virtueller Maschinen zu erstellen.

Proxmox VE bietet diese Möglichkeit für das qcow2-Festplatten-Imageformat, jedoch nicht für das raw-Format auf NFS-basiertem Speicher. Beim Erstellen eines VM-Festplatten-Snapshots mit Proxmox VE auf dem lokalen Dateisystem verwendet Proxmox VE die Funktionen des zugrunde liegenden Dateisystems, um Snapshots zu erstellen. In Fällen, in denen sich die VM-Festplatte auf einem NFS-Speicher befindet, ist es Proxmox VE nicht möglich, Dateisystemfunktionen zum Erstellen eines Snapshots zu verwenden, und muss daher auf dateibasierte Snapshots zurückgreifen.

Da NetApp ONTAP Snapshot-Funktionen auf Dateiebene und auf Volume-Ebene unter Verwendung eigener Dateisystemfunktionen bietet, könnte es von Vorteil sein, diese Funktionen gegenüber den dateibasierten Snapshots von Proxmox VE zu verwenden.

Der übliche Weg, Proxmox VE mit NetApp ONTAP zu verbinden, wäre NFS. NetApp ONTAP unterstützt auch iSCSI, dies ist jedoch nicht Gegenstand dieser Betrachtung, da ein mit iSCSI verbundener Speicher vollen Zugriff auf das Dateisystem bietet und Proxmox VE daher die Dateisystemfunktionen nutzen könnte.

ONTAP-Snapshots

Ein FileClone ist eine Kopie einer Datei, die auf dieselben Blöcke wie die Originaldatei verweist, wobei nur Änderungen in neue Blöcke geschrieben werden. Daher erfolgt das Erstellen eines FileClone sofort und das Schreiben in einen FileClone verursacht keinen Overhead, wie es ein dateibasierter Snapshot in Proxmox VE tut. Auch das Löschen oder besser das Zurückführen des Snapshots in das virtuelle Festplatten-Image ist nicht notwendig, da ein FileClone eine vollständige Kopie der ursprünglichen virtuellen Festplatte ist. Löschen Sie einfach die ursprüngliche virtuelle Festplatte und verwenden Sie weiterhin den FileClone oder wechseln Sie zurück zum ursprünglichen virtuellen Festplatten-Image und löschen Sie den Klon, wenn ein Rollback erforderlich ist.

Ein VolumeClone funktioniert auf die gleiche Weise wie der FileClone, jedoch auf Volume-Ebene. Ein VolumeClone erstellt eine sofortige Kopie eines kompletten Volumes, einen Snapshot. Der Snapshot referenziert die gleichen Blöcke wie das Original-Volume und Änderungen am Original-Volume werden in neue Blöcke geschrieben. Es ist auch möglich, auf den Snapshot zuzugreifen, indem ein neues Volume daraus erstellt wird, dies wird als FlexClone-Volume bezeichnet.

Dies kann verwendet werden, um einen Snapshot eines Proxmox VE-Speichers mit allen seinen virtuellen Festplatten-Images zu erstellen, anstatt Snapshots von einzelnen virtuellen Festplatten-Images zu erstellen. Mit der FlexClone-Volume-Funktionalität ist es einfach, auf die Daten im Klon zuzugreifen.

Da Proxmox VE die ONTAP-Funktionen nicht direkt unterstützt, gibt es ein kleines Python-Skript, das die ONTAP-Rest-API und die Proxmox VE-API verwendet, um diese Funktionen leicht zugänglich zu machen. Das Skript ist in der Lage, einen FileClone eines virtuellen Festplatten-Images zu erstellen, es kann den Klon von einer laufenden VM erstellen, ist aber auch in der Lage, eine VM vor dem Erstellen des Klons anzuhalten oder zu stoppen und die VM dann wieder zu starten.

Das Skript bietet auch einfachen Zugriff auf die VolumeClone- und FlexClone-Funktionen, es ist in der Lage, Klone eines Volumes zu erstellen, zu verwalten, zu mounten, zu unmounten und zu löschen. Beim Mounten eines Klons eines Volumes wird dieser auch automatisch als zusätzlicher Speicher an Proxmox VE angehängt.

NFS-Funktionen

Im Linux-Kernel 5.3 wurde die NFS-Mount-Option `nconnect` eingeführt. Standardmäßig verwendet ein NFS-Client eine TCP-Verbindung zum Server, was bei hoher NFS-Arbeitslast ein Engpass sein kann. Mit der Option nconnect kann die Anzahl der TCP-Verbindungen pro Server auf bis zu 16 Verbindungen erhöht werden.

nconnect wird von Proxmox VE seit Version 6.2 und von ONTAP 9 unterstützt und kann einfach verwendet werden, indem die nconnect=<value> zu den Mount-Optionen für die NFS-Freigabe auf der Client-Seite hinzugefügt wird.

Die andere interessante NFS-Mount-Option ist max_connect. max_connect legt die maximale Anzahl von Verbindungen zu verschiedenen Server-IPs fest, die zum selben NFSv4.1+-Server gehören. Dies wird als Trunking bezeichnet und ist eine Multipath-Funktionalität. Der Unterschied zu nconnect besteht darin, dass nconnect die Anzahl der TCP-Verbindungen zu einer Server-IP festlegt, während max_connect die Anzahl der TCP-Verbindungen zum selben Server über mehrere IPs festlegt. Dies wird von ONTAP seit Version 9.14.1 unterstützt.

Die Kombination der Optionen ist möglich, führt aber möglicherweise nicht zum gewünschten Ergebnis.

Mehr

Um die Ressourcennutzung weiter zu optimieren, ist die Datendeduplizierung auf Speichersystemen eine wichtige Funktion, da insbesondere virtuelle Festplatten-Images die gleichen (Betriebssystem-)Daten miteinander teilen. Die Deduplizierung reduziert den verwendeten Speicherplatz in diesem Anwendungsfall sehr effektiv. ONTAP unterstützt Deduplizierung.