vSAN / VergeFS: almacenamiento definido por software

Comprender cómo vSAN de VergeOS (VergeFS) proporciona almacenamiento distribuido definido por software con arquitectura por niveles, distribución de datos basada en hash y redundancia autorreparable.

¿Qué es vSAN / VergeFS?

vSAN (Red de área de almacenamiento virtual), también conocido como VergeFS, es el sistema de almacenamiento distribuido definido por software integrado en cada implementación de VergeOS. Agrupa las unidades físicas (o virtuales) de todos los nodos que participan en el almacenamiento en un único recurso de almacenamiento compartido para todo el sistema.

No se requiere SAN externa, NAS ni software de almacenamiento de terceros. vSAN está integrado directamente en la plataforma VergeOS y opera a nivel de bloque, proporcionando almacenamiento para todos los discos de VM, instantáneas, imágenes ISO y metadatos del sistema.

Características principales:

• Arquitectura a nivel de bloque — Los discos de las VM se dividen en bloques, cada uno identificado por un hash direccionable por contenido
• Distribuido entre nodos — Los bloques de datos se distribuyen entre todos los nodos del clúster que participan en el almacenamiento
• Almacenamiento por niveles — El Nivel 0 está reservado para los metadatos de vSAN; los Niveles 1–5 son niveles de almacenamiento de carga de trabajo que le permiten ajustar el tipo de medio a los requisitos de la carga
• Deduplicación en línea — La identificación de bloques basada en hash permite la deduplicación automática en todos los niveles
• Auto-reparación — Detección automática de fallos y conmutación por error a copias redundantes. La reconstrucción la inicia el operador (hot spare o reemplazo de hardware); luego los Journal Walks vuelven a replicar los bloques faltantes desde las copias redundantes. La auto-reparación opera dentro del nivel de redundancia configurado (N+1 o N+2); los fallos que superan la redundancia (por ejemplo, la pérdida simultánea de más nodos de los que el sistema puede tolerar) pueden dar lugar a reparaciones atascadas que requieren intervención manual y asistencia de soporte

Puente VMware

¿Viene del modelo de caché + capacidad de vSAN y de las políticas de almacenamiento por VM? VergeFS usa 5 niveles de carga de trabajo (T1–T5) más 1 nivel de metadatos (Nivel 0), realiza deduplicación en línea en todos los niveles de forma predeterminada, aplica un único ajuste de redundancia para todo el sistema (N+1/N+2) y admite implementaciones tanto HCI como UCI. La compresión se aplica solo durante la replicación de sincronización entre sitios, no en reposo.

Puente Nutanix

¿Viene del DSF de Nutanix y de su arquitectura CVM por nodo? VergeFS se ejecuta como un servicio integrado del SO: sin CVM separada ni impuesto de CPU/RAM por nodo. Usa 5 niveles de carga de trabajo (T1–T5) más 1 nivel de metadatos (Nivel 0) sin movimiento automático entre frío y caliente, un único ajuste de redundancia N+1/N+2 para todo el sistema, deduplicación en línea siempre activa y admite implementaciones tanto HCI como UCI.

El sistema de niveles

vSAN de VergeOS organiza las unidades en niveles numerados del 0 al 5. Cada nivel está diseñado para una clase distinta de medio de almacenamiento y perfil de carga de trabajo. Durante la instalación, cada unidad física se asigna a un nivel específico, y esa asignación determina cómo la usa el sistema.

Nivel 0: Metadatos

• Hardware: SSD NVMe de alta resistencia
• Propósito: Almacena exclusivamente el índice del sistema de archivos de vSAN y los metadatos internos
• Requisito clave: El Nivel 0 reside solo en los nodos controladores — nodos 1–2 para N+1, o nodos 1–3 para N+2
• Práctica recomendada: Use unidades NVMe empresariales clasificadas para 3 DWPD (escrituras por día de la unidad) o equivalente (es decir, si solo necesita 500 GB para los metadatos de vSAN, una unidad mayor de 2 TB clasificada a 1 DWPD proporciona una resistencia total de escritura comparable); mantenga al menos un 30% de espacio libre en el Nivel 0

Niveles 1–5: Datos de carga de trabajo

Nivel	Hardware	Propósito	Casos de uso típicos
Nivel 1	SSD NVMe de alta resistencia	Cargas de trabajo intensivas en escritura	Bases de datos de alto rendimiento, registros de transacciones
Nivel 2	SSD de gama media	Cargas de trabajo equilibradas de lectura/escritura	VM de uso general, aplicaciones mixtas, entornos de desarrollo
Nivel 3	SSD optimizados para lectura	Cargas de trabajo intensivas en lectura	Distribución de contenido, repositorios de aplicaciones, datos de referencia
Nivel 4	HDD de alta capacidad	Datos accedidos con menos frecuencia	Servidores de archivos, destinos de respaldo
Nivel 5	HDD de grado de archivo	Almacenamiento en frío y retención a largo plazo	Archivos de cumplimiento, archivos de respaldo

No todas las implementaciones utilizan los cinco niveles de carga de trabajo. Una configuración de producción común podría usar solo el nivel 1 (NVMe para cargas sensibles al rendimiento) y el nivel 4 (HDD para capacidad). El entorno de pruebas de Terraform usa solo los niveles 0 y 1.

Puente VMware

VMware vSAN tiene niveles de caché + capacidad y utiliza políticas de almacenamiento por VM (FTT, ancho de franja, codificación por borrado). VergeOS usa 6 niveles explícitos y no tiene políticas por VM: se elige el nivel en el momento de aprovisionar el disco, y la redundancia (N+1/N+2) se establece para todo el sistema.

Puente Nutanix

Nutanix AOS organiza los datos en contenedores de almacenamiento dentro de un pool de almacenamiento y utiliza el motor de nivelación inteligente (ILM) para mover bloques entre SSD y HDD según los patrones de acceso. VergeOS no mueve datos entre niveles: las unidades se asignan en el momento de la instalación y los datos permanecen donde se escribieron, a cambio de una ubicación explícita y un rendimiento predecible.

Cómo se distribuyen los datos

vSAN utiliza un algoritmo de distribución basado en hash para distribuir los bloques de datos entre todos los nodos del clúster. Así es como funciona:

Creación y hash de bloques

1. Cuando una VM escribe datos, vSAN divide la escritura en bloques de datos
2. A cada bloque se le asigna un hash direccionable por contenido que sirve como su identificador único
3. El hash determina tanto la ubicación de almacenamiento del bloque como permite la deduplicación: si dos bloques producen el mismo hash, solo se almacena una copia

Distribución entre nodos

Los bloques de datos se distribuyen entre varios nodos del clúster en lugar de almacenarse en un solo nodo. Este diseño proporciona:

• Rendimiento equilibrado — La carga de E/S se distribuye entre todos los nodos que participan en el almacenamiento
• Tolerancia a fallos — Ningún nodo único contiene todas las copias de ningún conjunto de datos
• Escalado eficiente — Añadir un nodo expande automáticamente el pool de almacenamiento y activa el reequilibrio

Rutas de lectura y escritura

Lecturas:

• El sistema busca la ubicación del bloque mediante el mapa hash del nivel 0
• Las lecturas priorizan la copia principal para mayor eficiencia
• Si la VM se ejecuta en el mismo nodo que una copia redundante, vSAN lee la copia local para minimizar el tráfico de red
• Si la copia principal es lenta o no responde, vSAN conmuta automáticamente a la copia redundante

Escrituras:

• Los nuevos bloques se hashean y se colocan en el nodo óptimo
• Tanto la copia principal como la redundante se escriben simultáneamente
• La escritura solo se confirma después de que ambas copias estén confirmadas
• Los metadatos del nivel 0 se actualizan para rastrear la ubicación del nuevo bloque

Redundancia y auto-reparación

vSAN mantiene múltiples copias de cada bloque de datos para protegerse contra fallos de hardware. El nivel de redundancia — también conocido como el Factor de replicación (RF) — se configura a nivel de sistema y se aplica por nivel. RF es simplemente el número de copias conservadas: RF2 (N+1) conserva 2 copias, RF3 (N+2) conserva 3.

Niveles de redundancia

Función	N+1 (RF2) — Predeterminado	N+2 (RF3)
Copias de datos	2	3
Fallos simultáneos tolerados	1 nodo	2 nodos
Nodos controladores mínimos	2	3
Nodos recomendados	3	5
Sobrecarga de almacenamiento (antes de la deduplicación)	~2×	~3×

• N+1 (RF2) es el valor predeterminado y es adecuado para la mayoría de los entornos de producción
• N+2 (RF3) está disponible para cargas de trabajo ultracríticas o sitios remotos donde el reemplazo de hardware es lento
• El nivel de redundancia suele establecerse durante la instalación y se aplica a todo el sistema
• Un fallo solo afecta al nivel en el que residen las unidades fallidas: los demás niveles permanecen totalmente operativos

Proceso de auto-reparación

Cuando falla un nodo o una unidad, vSAN conmuta automáticamente a copias redundantes: las VM siguen funcionando sin tiempo de inactividad, pero el nivel afectado opera con redundancia reducida. Restaurar la redundancia completa depende del operador: o bien iniciar una reparación contra un hot spare designado, o reemplazar la unidad (o nodo) fallida y la reconstrucción comienza a partir de ahí:

1. Detección — vSAN detecta automáticamente el fallo de la unidad o del nodo; el cambio de topología activa un Recorrido completo del Journal que vuelve a verificar la redundancia en todo el nivel afectado
2. Conmutación por error — Las lecturas y escrituras se redirigen a copias redundantes sin tiempo de inactividad de las VM
3. Redundancia reducida — El nivel afectado opera sin redundancia completa hasta que interviene un operador
4. Reconstrucción — Un operador inicia una reparación contra un hot spare designado o reemplaza la unidad/nodo fallido. Luego vSAN vuelve a replicar los bloques afectados para restaurar la redundancia completa

¿Qué es un Journal Walk?

Un Journal Walk es el recorrido en segundo plano de vSAN por un nivel de almacenamiento que reconstruye los recuentos de referencias de bloques (que nunca se almacenan de forma persistente), verifica la redundancia y ejecuta las reparaciones necesarias. Se ejecuta en tres formas: un Recorrido completo (activado por el inicio del controlador o por un cambio de topología, como el fallo de una unidad/nodo o la adición o eliminación de un nodo), un Recorrido mixto (cuando se reinicia un nodo distinto del controlador activo) y un Recorrido diferencialrutinario. En el panel del nivel de vSAN, el indicador en curso señala que hay un recorrido en curso y Progreso del recorrido muestra su porcentaje. Consulte Understanding vSAN Tier Status / Journal Walks para ver el desglose completo.

Puente VMware

¿Viene de las políticas de almacenamiento por VM de vSAN (FTT, ancho de franja) y la auto-reconstrucción basada en tiempo de espera? VergeOS usa un único ajuste de redundancia para todo el sistema (N+1 o N+2) y restaura la redundancia por acción del operador: iniciar una reparación contra un hot spare o reemplazar el hardware fallido.

Puente Nutanix

¿Viene del Factor de replicación por contenedor de Nutanix y del reequilibrio impulsado por Curator? VergeOS usa un único ajuste N+1 o N+2 para todo el sistema y restaura la redundancia por acción del operador: iniciar una reparación contra un hot spare o reemplazar el hardware fallido.

Asignación de unidades en la práctica

Durante la instalación de VergeOS, cada unidad física se asigna a un nivel específico de vSAN. El instalador usa las YC_DRIVE_LIST y YC_VSAN_TIER_LIST variables (establecidas de forma interactiva durante la instalación) para mapear las unidades a los niveles.

Reglas de asignación

• Ubicación del Nivel 0: El Nivel 0 reside solo en los nodos controladores — nodos 1–2 para N+1, o nodos 1–3 para N+2
• Las unidades dentro del mismo nivel deben ser de tipo y características de rendimiento similares
• Al ampliar verticalmente (añadir unidades), agregue unidades iguales en todos los nodos del clúster para mantener una distribución equilibrada
• Al ampliar horizontalmente (añadir nodos), los nuevos nodos deben coincidir con la configuración de hardware del clúster existente (CPU, memoria, disposición de discos)

Ejemplo: configuración HCI de 2 nodos

En la implementación más simple del entorno de pruebas de Terraform, cada nodo controlador tiene:

Unidad	Nivel	Propósito
1× NVMe (pequeña)	Nivel 0	Metadatos — mapa hash de vSAN e índice del sistema de archivos
1× NVMe (grande)	Nivel 1	Datos de carga de trabajo — discos de VM, instantáneas, ISO

Ambos nodos aportan sus unidades al mismo pool de vSAN. Con redundancia N+1 (predeterminada), cada bloque escrito en el nivel 1 en el nodo 1 tiene una copia redundante en el nodo 2, y viceversa.

Características adicionales de vSAN

Deduplicación en línea

Como cada bloque de datos se identifica por su hash criptográfico, vSAN detecta automáticamente los bloques duplicados. Si dos VM (o dos regiones dentro del mismo disco de VM) escriben datos idénticos, solo se almacena una copia de ese bloque. Esto opera en línea, durante la ruta de escritura, sin ningún trabajo ni programación de deduplicación aparte.

Cifrado

vSAN admite cifrado AES-256 en reposo, configurado durante la instalación inicial. Las claves de cifrado pueden almacenarse en unidades USB (conectadas a los dos primeros nodos controladores) o introducirse manualmente en el arranque. Todos los datos de todos los niveles se cifran de forma transparente.

Instantáneas y clones

La arquitectura a nivel de bloque de vSAN permite instantáneas eficientes en espacio — una instantánea registra el estado del mapa hash en un momento dado en lugar de copiar bloques de datos. Los clones también hacen referencia a bloques existentes y solo consumen espacio adicional cuando los datos divergen.

Puntos clave

Concepto	Resumen
vSAN / VergeFS	Almacenamiento distribuido integrado: no requiere SAN/NAS externa
Nivel 0	Solo metadatos (NVMe). Reside solo en nodos controladores (1–2 para N+1, 1–3 para N+2).
Niveles 1–5	Datos de carga de trabajo, desde NVMe de alto rendimiento hasta HDD de archivo
Distribución de datos	Basada en hash, distribuida entre todos los nodos de almacenamiento
Redundancia	N+1 (2 copias, predeterminado) o N+2 (3 copias): para todo el sistema por nivel
Auto-reparación	Conmutación por error automática ante fallos; la reconstrucción la impulsa el operador (hot spare o reemplazo)
Deduplicación	En línea, basada en hash, en todos los niveles
Compresión	No en reposo: solo durante la replicación de sincronización entre sitios

Próximos pasos

Ahora que comprende cómo VergeOS almacena los datos, el siguiente tema cubre la infraestructura de red que conecta todos los nodos y transporta el tráfico de replicación de vSAN: Núcleo de la infraestructura y redes →