隨著企業邁向私有雲與混合雲架構，企業和組織對於資料中心算力與儲存容量的需求，往往不再是以固定比例同步增長。在過往傳統的超融合架構（HCI）中，運算資源與儲存資源緊密綁定於相同的實體伺服器。
雖然HCI的「資源聚合」（Aggregated Resources）超融合運作架構，能夠有效簡化初期部署的難度，但在面臨特定應用情境，例如大量雲端原生應用、巨量資料庫或大容量檔案儲存時，管理人員經常會遭遇到「儲存空間已經不足，但是CPU和記憶體仍大幅閒置」的資源失衡困境，進而導致非必要的硬體授權與採購成本的浪費。
為了解決這個困境，官方在vSAN Express Storage Architecture（ESA）的技術基礎上，推出「獨立解耦」（Disaggregated Storage）的專用儲存叢集架構「vSAN Max」。如圖1所示，透過vSAN Max打破了傳統HCI超融合基礎架構的界線，允許企業組織利用標準通用伺服器，建立獨立的專用儲存叢集，為多個vSphere運算叢集提供高效能且集中化的共享儲存服務。
（圖片來源：vSAN HCI or Storage Clusters – Which Deployment Option is Right for You? – VMware Cloud Foundation (VCF) Blog）
這種將算力與儲存資源解耦合的部署模式，不僅讓儲存容量與效能得以獨立彈性擴充，更讓企業和組織能針對不同應用情境，最大化軟體授權與硬體生命週期管理。
時至今日，最新的VMware Cloud Foundation (VCF) 9.1，正式將此一解耦合儲存架構定位並命名為「vSAN Storage Cluster」，這不單單是名稱上的轉變，更代表著vSAN遠端儲存區掛載（Remote vSAN Datastore）技術的重大升級。
在最新版本中，vSAN Storage Cluster運作架構開始突破性支援新式混合模式（Mixed Mode），解除過往傳統OSA（Original Storage Architecture）與新式ESA儲存架構之間一直無法交叉混合掛載儲存資源的限制，現在便可輕鬆地將舊有的OSA儲存叢集直接掛載至新型ESA Storage Cluster，大幅降低升級門檻與轉移陣痛期，如圖2所示。
（圖片來源：Greater Flexibility and Security with VMware vSAN Storage Clusters in VCF 9.1 – VMware Cloud Foundation (VCF) Blog）
此外，在vSAN Storage Cluster運作架構中，也同時新增跨叢集傳輸加密（Data-in-Transit Encryption）機制，更提供端到端的資安防護，滿足金融與醫療等高度監管產業對資料傳輸安全的嚴苛要求。
vSAN Storage Cluster架構最佳作法
當企業組織考慮部署vSAN Storage Cluster時，務必採用通過認證專用的ReadyNode規格。此外，為了避免觸及vSAN元件數量上限，單台主機建議配置至少6個以上的NVMe儲存裝置，並配置TPM模組確保Data-at-Rest加密金鑰的安全性。在節點密度設計上，高密度主機的設計方式，雖然能夠降低授權成本並節省機架空間，然而單機故障時影響範圍較大，並且叢集總效能上限較低，相對來說，採用多台低密度主機組成的叢集架構，雖然硬體成本投資較高，但能夠提供更好的IOPS儲存效能，並且大幅縮短資料重建和資料平衡的工作任務時間，如圖3所示。
（圖片來源：Design and Operational Guidance for vSAN Storage Clusters）
在單一站點部署中，叢集最少需要由4台主機組成以支援RAID-5空間效率，最佳作法則是部署7台以上主機，以達成FTT=2（RAID-6）的容錯層級，並在單機發生故障後提供自動重建的緩衝空間。考量到機架空間與跨越機架網路流量等因素，建議單一儲存叢集規模控制在16台主機以內，如果是跨越站點的延伸叢集（Stretched Cluster），則至少需要8台叢集節點主機，也就是每一個站點需要4台，如圖4所示。
（圖片來源：Design and Operational Guidance for vSAN Storage Clusters）
除此之外，掛載該儲存叢集的所有Compute Cluster主機，加上Storage Cluster本身的總主機數量上限為128台，並且單一vSAN Storage Cluster Datastore儲存資源，最多僅支援10個Client Cluster進行遠端掛載。
最值得管理人員注意的是網路架構，因為它是決定vSAN ESA效能的核心要素，vSAN Storage Cluster後端網路建議配置25GbE或100GbE網路卡頻寬，以承受資料寫入與資料平衡時的網路流量放大需求。至於Client端的網路，則僅需10GbE網路卡頻寬即可，兩端之間的網路延遲應控制在1ms以內，如圖5所示：
（圖片來源：Design and Operational Guidance for vSAN Storage Clusters）
‧專用獨立VMkernel：務必落實vSAN 9.0的網路流量隔離機制，vSAN Storage Cluster叢集節點主機需要明確拆分vSAN服務，後端節點間叢集流量，例如vmk2，與vSAN Storage Cluster Client服務，前端跨叢集Guest VM I/O流量，例如vmk3。
‧實體Uplink頻寬要求：建議採用25GbE或更高速（50GbE/100GbE）的實體網路介面卡，並採用LACP或基於Load-Based Teaming（Route based on physical NIC load）進行網路流量負載平衡，確保前端Client叢集的資料讀寫，與後端資料重建（Rebalance/Rebuild）不會互相搶占網路頻寬。
‧MTU與VLAN設定：所有與vSAN相關的VMkernel、vDS分散式交換器Port Group以及實體 Switch Port上，都應該啟動Jumbo Frames（MTU 9000），以降低叢集節點主機的CPU工作負載並大幅提升網路流量使用率。
在網路流量隔離方面，VCF 9.0版本以後開始支援將vSAN後端中，「東西向」（East-West）複寫流量與接收Client前端I/O流量進行標籤隔離。在實體機架配置上，應該要儘量將儲存叢集都集中於單一機架上，以便透過ToR Switch處理流量，並確保Spine-Leaf Switch之間維持1:1的「過載比率」（Oversubscription Ratio），防止因為網路封包遺失進而影響到IOPS儲存效能的表現。
在正式部署vSAN Storage Cluster之前，必須確保vDS、DRS、HA與vMotion服務均已啟動，然後在建立叢集時須啟用vSAN Storage Cluster服務，並開啟Auto-RAID自動防護管理與「自動重新平衡」（Automatic Rebalance）功能。遠端掛載Datastore儲存資源的Client Cluster，必須將HA高可用性機制中的APD（All Paths Down）回應機制，組態設定調整為「Power off and restart VMs」。而在儲存原則方面，由於ESA架構下的RAID-6效能與空間利用率均優於RAID-1，因此單一站點應避免使用RAID-1儲存原則，同時系統預設便會啟用「壓縮」（Compression）服務以最大化儲存效率。
針對不同類型的vSAN叢集，也應該分別採用適合的維護原則，舉例來說，針對vSAN Compute Cluster叢集主機維護時，可以採用一般Ensure Accessibility或Evacuate all data選項，因為對於vSAN Compute Cluster來說，由於沒有儲存資源，所以僅須將VM虛擬主機透過vMotion遷移至其他運算叢集節點主機上繼續運作即可，對於儲存資源並不會造成任何的影響。
然而，針對vSAN Storage Cluster的部分，在叢集節點主機進入維護模式之前，必須確認遠端vSAN Compute Cluster VM虛擬主機的存取狀態。選擇採用「Ensure Accessibility」模式時，須確保剩餘儲存節點的儲存空間配額、IOPS儲存效能是否足以支撐所有運算叢集的即時I/O，以便充分利用ESA的Durability Components機制記錄資料異動，除非有必須，否則不要選擇採用「全部資料遷移」（Full Data Migration）選項。
當有需要進行韌體與驅動程式更新時，優先透過vSphere Lifecycle Manager（vLCM）搭配HSM進行自動化管理，倘若專案因素需要擴充儲存容量，建議以新增叢集節點的橫向擴充（Scale-Out）方式為主，以便同時提升儲存容量與IOPS儲存效能。針對高I/O需求的VM虛擬主機，建議配置多個PVSCSI儲存控制器，並且分散掛載多個VMDK虛擬磁碟，即可充分發揮Queue Depth與並列處理機制，有效提升VM虛擬主機的儲存效能。
值得注意的是，vSAN容量管理與動態負載平衡的部分，應該為儲存容量組態設定預警閾值，例如設定80%儲存容量告警和90%儲存容量緊急通知。由於vSAN Storage Cluster需要同時服務多個vSAN Compute Cluster運算叢集，若發生儲存空間耗盡的情況時，將會導致多個運算叢集上的VM虛擬主機運作狀態處於暫停無法服務的情況。
並且建議啟動vSAN儲存空間自動再平衡機制，能夠有效避免vSAN Storage Cluster運作架構中，每台叢集節點主機的ESA Disk Group之間，或是儲存裝置空間的I/O工作負載過度傾斜，導致某些儲存裝置可能空間已滿，而某些儲存裝置仍有許多閒置空間，同時過度頻繁寫入某個儲存裝置，也容易造成儲存裝置壽命提早結束。
在vSAN SPBM儲存原則的動態微調部分，建議啟用應用程式層級IOPS限速機制，能夠有效避免吵雜鄰居的情況發生，舉例來說，在vSAN Compute Cluster叢集上，研發或測試用途的VM虛擬主機，發送大量I/O占用vSAN Storage Cluster儲存資源，進而影響到正式營運環境的VM虛擬主機時，便能透過vSAN SPBM設定最高使用IOPS的限制，確保企業組織的核心業務VM虛擬主機運作效能。
最後，也最容易被管理人員忽略的部分是，應該要定期清理vSAN Compute Cluster叢集中，VM虛擬主機產生的過期快照檔案，並監控Data Protection的使用量，避免無謂消耗vSAN Storage Cluster儲存資源中的寶貴儲存空間。
實戰vSAN Storage Cluster
以下將透過實際的操作步驟，帶領管理人員一步步完成vSAN Storage Cluster的部署流程，並且組態設定和驗證「運算叢集」（Compute Cluster），如何成功遠端掛載vSAN Storage Cluster Datastore儲存資源。
查看vSAN叢集類型
首先，在vCenter管理介面清單樹狀目錄中，點選本文實作環境的目標儲存叢集「vSAN9-Storage-Cluster」，接著切換至「Configure」頁面，並在左側選單中依序點選「vSAN > Services」項目。
展開右側的Services細項內容，即可在Storage區塊中，確認目前的Cluster type已正確顯示為「vSAN Storage Cluster」，如圖6所示，並且Storage types為「vSAN ESA」，這表示此vSAN叢集為專門提供分散式儲存資源的純儲存叢集，負責為其他外部的運算叢集提供高度可擴充的Datastore儲存資源。
依循同樣的操作步驟，在vCenter管理介面中點選遠端掛載端的目標運算叢集「vSAN9-Compute-Cluster」，依序點選「Configure > vSAN > Services」後，即可在Storage區塊中，確認目前的Cluster type顯示為「vSAN Compute Cluster」，如圖7所示，並且Storage types顯示為「Remote vSAN」，表示此叢集為使用外部儲存資源所設計的運算叢集，專門用來遠端掛載並使用其他vSAN Storage Cluster，或是vSAN HCI叢集所提供的Datastore儲存資源。
在vSAN9-Compute-Cluster運算叢集Configure頁面中，在左側選單中點選「vSAN > Datastore Management」項目，切換至右側的管理介面後，即可在清單中清楚確認名稱為「vsan_SC_Datastore」的遠端Datastore儲存資源，如圖8所示，可以看到儲存資源實際上存放於「vSAN9-Storage-Cluster」儲存叢集上，並且採用vSAN ESA儲存架構，同時已經成功由運算叢集進行遠端掛載，也可以在介面中即時查看其容量使用率與詳細配額資訊。
確認vSAN網路流量
在VCF 9.0環境下部署vSAN Storage Cluster時，系統會自動新增全新的網路組態設定選項，此選項功能不僅可有效提升儲存效能，還能提供更完整的網路流量隔離與安全性，為整體VCF運作架構帶來更高層級的設計彈性。
從VCF 9.0版本開始，為vSAN儲存流量導入Guest VM I/O網路流量，也就是VM虛擬主機存取vSAN Datastore的前端流量，以及vSAN I/O儲存叢集節點之間傳輸的後端流量，並進行標籤隔離的能力，管理人員可以透過配置不同的獨立VMkernel Port，達到將vSAN前後端網路流量完全分離的目的。
現在，將針對vSAN Storage Cluster儲存叢集，查看其vSAN叢集節點的VMkernel介面。在vSAN Storage Cluster儲存叢集中，有兩組專用的VMkernel Port。首先，在vCenter管理介面清單樹狀目錄中，點選目標儲存叢集「vSAN9-Storage-Cluster」，接著切換至「Configure」頁面，並在左側選單中點選「Networking > VMkernel adapters」項目。
點選「vmk2」旁邊的展開圖示，即可在右側的Port properties區塊中確認此VMkernel Port啟用的服務為「vSAN」，如圖9所示。在vSAN Storage Cluster架構中，vmk2主要負責處理儲存叢集節點之間的vSAN I/O資料傳輸，也就是所謂的「後端」（Back-End）複製與重建流量。
在相同的VMkernel adapters設定畫面中，點選「vmk3」旁邊的展開圖示。此時，可以在右側的Port properties區塊中確認此VMkernel Port啟用的服務為「vSAN Storage Cluster Client」，如圖10所示。在vSAN Storage Cluster架構中，vmk3專門負責與外部vSAN Client Cluster節點上的VMkernel Port進行通訊，用來傳輸Guest VM I/O存取要求，也就是所謂的「前端」（Front-End）流量。
接著，查看vSAN Client運算叢集節點的VMkernel Port介面組態設定，在vCenter管理介面清單樹狀目錄中，點選目標運算叢集「vSAN9-Compute-Cluster」，然後切換至「Configure」頁面，並在左側選單中點選「Networking > VMkernel adapters」項目，再點選「vmk2」旁邊的展開圖示，即可在右側的Port properties區塊內確認此VMkernel Port啟用的服務同樣為「vSAN」，如圖11所示。
在vSAN Compute Cluster運算叢集的運作架構情境中，此處的vmk2主要是負責與vSAN儲存叢集節點上，vSAN Storage Cluster Client VMkernel Port進行跨叢集對接與通訊，用來傳輸Guest VM I/O請求，也就是處理前端網路流量的部分。
部署VM至vSAN運算叢集
在vSAN Compute Cluster上部署VM虛擬主機的操作流程，與傳統在vSAN HCI超融合叢集上的部署方式完全一致，唯一的差異在於，在指定運算資源時會選擇運算叢集，而在選擇儲存資源時，則是指定位於外部vSAN Storage Cluster上的Datastore儲存資源。
為了驗證此架構的部署方式與傳統vSAN HCI超融合叢集相同，這裡將透過建立全新的VM虛擬主機進行實作範例說明。首先，在vCenter管理介面清單樹狀目錄中，先用滑鼠右鍵點選運算叢集「vSAN9-Compute-Cluster」，並在右鍵彈出選單中點選【New Virtual Machine】項目，準備部署VM虛擬主機至vSAN運算叢集中。
進入「New Virtual Machine」互動介面後，在1. Select a creation type設定頁面中，系統預設選取「Create a new virtual machine」選項，此選項將引導管理人員從頭建立一台全新的VM虛擬主機，並可彈性自訂CPU、記憶體、網路連線與儲存設定，確認無誤後點選〔NEXT〕按鈕以繼續進行下一步。
進入2. Select a name and folder設定頁面後，在「Virtual machine name」欄位中輸入預計建立的VM虛擬主機名稱，本文實作環境為SC-TestVM。接著，在下方樹狀目錄中點選目標資料中心，例如VCF-Datacenter，指定該台VM虛擬主機的存放位置，完成後點選〔NEXT〕按鈕。
切換至3. Select a compute resource設定頁面，管理人員必須在樹狀目錄中點選作為運算資源來源的運算叢集「vSAN9-Compute-Cluster」，此時可以看到下方的Compatibility區塊中顯示綠色打勾的Compatibility checks succeeded.文字資訊，代表目標vSAN運算叢集已經通過系統的相容性檢查，確認無誤後點選〔NEXT〕按鈕。
進入4. Select storage設定頁面後，可以在「VM Storage Policy」下拉式選單中選擇適合的vSAN儲存原則，在本文實作環境中選擇名稱開頭為cluster-esa-01b的vSAN儲存原則。然後，在儲存清單中點選遠端掛載的「vsan_SC_Datastore」儲存資源，如圖12所示，同樣地，下方的Compatibility區塊將會顯示綠色打勾的Compatibility checks succeeded.文字資訊，代表選擇的目標Datastore儲存資源順利通過系統的Datastore相容性檢查作業，隨後點選〔NEXT〕按鈕進入下一步。
切換至5. Select compatibility設定頁面後，在Compatible with下拉式選單中選擇符合目前vSAN運算叢集節點主機中，VM虛擬主機的虛擬硬體版本，並且與營運環境需求相容的層級，例如ESXi 9.0 and later。舉例來說，屆時要運作的VM虛擬主機客體作業系統，倘若是最新的Windows Server 2025作業系統，建議選擇最新版本的虛擬硬體，以便確保VM虛擬主機能夠獲得最佳的效能表現與完整的硬體功能支援，確認無誤後點選〔NEXT〕按鈕。
隨後進入6. Select a guest OS設定頁面，在Guest OS Family下拉式選單中選擇客體作業系統類型，例如Windows，並於Guest OS Version下拉式選單中選擇預計安裝的作業系統版本，例如Microsoft Windows Server 2025 (64-bit)，並且依據安全性需求勾選Enable Windows Virtualization Based Security選項，以便屆時能夠順利啟用系統層級的安全防護機制，確認設定無誤後點選〔NEXT〕按鈕進入下一步。
切換至7. Customize hardware設定頁面後，依據營運需求來調整VM虛擬主機的各項硬體配置，如下列所示：
‧CPU：設定vCPU虛擬處理器數量，例如2。
‧Memory：配置vMemory虛擬記憶體大小，例如4GB。
‧New Hard disk：指定vDisk虛擬磁碟容量，例如90GB。
‧New Network：選擇vNIC目標網路介面，例如VM Network，並確認已勾選Connected選項，否則屆時VM虛擬主機將無法順利連接區域網路。
進入最後8. Ready to complete總覽頁面，如圖13所示，管理人員可在此對先前設定的各項參數進行最終確認，確認所有資訊皆正確無誤之後，點選右下角的〔FINISH〕按鈕，系統便立即開始在vSAN Compute Cluster上執行VM虛擬主機建立作業，但是VM虛擬主機的vDisk虛擬硬碟，則是vSAN Storage Cluster的遠端Datastore作為儲存資源。
驗證VM虛擬主機vSAN關聯物件
完成VM虛擬主機部署作業後，可以在vCenter中確認新建立VM虛擬主機，跨越運算叢集和儲存叢集的資源分配狀態。在Hosts and Clusters檢視頁面中，點選新建立的VM虛擬主機SC-TestVM，並切換至Summary頁面，向下捲動至Related Objects區塊，如圖14所示，即可驗證此VM虛擬主機的運算與儲存位置：
‧Cluster：位於運算叢集vSAN9-Compute-Cluster。
‧Host：目前運行的vSAN叢集節點主機為Node10.lab.weithenn.org。
‧Networks：連接至名稱為VM Network的虛擬網路環境。
‧Storage：儲存檔案存放於遠端掛載的vsan_SC_Datastore。
透過上述VM虛擬主機資訊，可以確認這台新部署的VM虛擬主機順利透過vSAN Compute Cluster提供運算資源，並且跨越叢集存取來自vSAN Storage Cluster的儲存空間。
＜本文作者：王偉任，Microsoft MVP及VMware vExpert。早期主要研究Linux/FreeBSD各項整合應用，目前則專注於Microsoft及VMware虛擬化技術及混合雲運作架構，部落格weithenn.org。＞