Tecnologia de armazenamento

Aplica-se a: Exchange Server 2007 SP3, Exchange Server 2007 SP2, Exchange Server 2007 SP1, Exchange Server 2007

Tópico modificado em: 2011-05-19

Os aspectos fundamentais para escolha da tecnologia de armazenamento são: confiabilidade, capacidade, desempenho, complexidade, capacidade de gerenciamento e custo. O Microsoft Exchange Server 2007 permite uma ampla variedade de opções para a seleção de tecnologias de armazenamento, tais como SATA (Serial ATA), SAS (SCSI Attached Serial), iSCSI (SCSI da Internet) e Fibre Channel. Este tópico aborda cada uma dessas tecnologias em relação ao Exchange 2007. Além disso, são fornecidas informações sobre como atingir redundância para seu projeto de armazenamento por meio de tipos de RAID (matriz redundante de discos independentes).

Diferentemente de versões anteriores do Exchange Server, o Exchange 2007 não oferece suporte para armazenamento anexado à rede. O único transporte de armazenamento com base em rede para o qual o Exchange 2007 oferece suporte é o iSCSI.

Independentemente da solução escolhida, todas as soluções de armazenamento usadas com o Exchange 2007 devem ser listadas no Catálogo de Produtos Testados do Servidor do Windows. Além disso, as soluções de SCC (cluster de cópia única) devem ter a solução inteira listada na categoria de Soluções de Cluster do Catálogo de Produtos Testados do Servidor do Windows e as soluções de SCC dispersas geograficamente devem ter a solução inteira listada na categoria de Soluções de Cluster Disperso Geograficamente do Catálogo de Produtos Testados do Servidor do Windows.

Serial ATA

SATA é uma nova interface serial para unidades ATA/IDEA que são geralmente encontradas em computadores desktop. As unidades SATA geralmente são mais lentas que discos SCSI e Fibre Channel, mas também estão disponíveis em tamanhos grandes. Ao considerar discos SATA, sugerimos que você verifique as recomendações do fabricante sobre vibração rotacional e tolerâncias de aquecimento. Alguns discos SATA não foram desenvolvidos para matrizes de disco e, quando você tem muitos discos próximos, as vibrações e o aquecimento resultantes causam erros de disco e redução de desempenho. Além disso, você deve se certificar de que o controlador que será usado é um controlador de matriz em cache de gravação cujo comportamento irá aprimorar o resultado transacional por eixo.

Serial Attached SCSI

O armazenamento SAS usa discos rígidos de alto desempenho de classe corporativa. A saída em muitas matrizes de SAS ultrapassa em muito o SATA e o SCSI (até 3 gigabits por segundo) tradicional e pode ajudar a atender seu SLA para manutenção ou backup (desempenho de streaming). Muitas matrizes de SAS podem ser anexadas diretamente ao servidor e o cabeamento é simples. Discos SAS de fator forma menor estão disponíveis em capacidades menores, mas são extremamente rápidos e ideais para implantações do Exchange Server em que sejam necessárias velocidades mais rápidas com caixas de correio menores. É importante equilibrar a velocidade do disco com os requisitos de entrada/saída (E/S). Em muitas implantações de caixas de correio grandes, discos SAS de 10.000 RPM podem ser rápidos o suficiente quando a capacidade e as necessidades de E/S são equilibradas.

SCSI da Internet

iSCSI é o único armazenamento baseado em rede ao qual o Exchange 2007 oferece suporte. Embora iSCSI conecte um servidor ao armazenamento por Ethernet, é importante tratá-lo como sua conexão de armazenamento e isolar completamente sua rede de armazenamento iSCSI de todo o tráfego de rede restante. Se disponíveis, as opções como controle de fluxo, qualidade de serviço (QoS) e quadros jumbo podem aumentar ainda mais o desempenho. O Microsoft iSCSI Initiator 2.0 oferece suporte a E/S de vários caminhos (MPIO). Em laboratórios de teste da Microsoft, mais de 250 MB/segundo foram enviados através de três placas de rede, provando que o iSCSI é um transporte de armazenamento capaz para cenários em que alta taxa de transferência é necessária.

Se você escolher a tecnologia de armazenamento iSCSI, é muito importante que você configure o iSCSI Initiator de forma que as unidades conectadas reconectem-se automaticamente depois que o servidor for reiniciado. Isso é feito por meio da configuração do iSCSI Initiator para logon persistente e com volumes persistentes. Se as unidades iSCSI não forem persistentes após uma reinicialização, o Exchange Server perderá acesso às unidades.

A configuração da persistência é especialmente crítica ao usar iSCSI com a CCR (replicação contínua em cluster) e SCR (replicação contínua em espera). Além disso, ao usar CCR ou SCR, é altamente recomendável que você faça o serviço do Server ser dependente do serviço do Microsoft iSCSI Initiator na origem de replicação contínua. (No caso da CCR, isto deverá ser feito em ambos os nós porque as designações de ativo e passivo mudam durante a vida do cluster.) Isso garante que os volumes de disco estarão presentes e que os compartilhamentos de arquivo necessários para replicação contínua serão adequadamente criados.

Você pode usar a ferramenta da interface da linha de comando iSCSI (iSCSICLI) para configurar um destino de logon persistente ou a ferramenta do Painel de Controle do iSCSI Initiator para tornar os volumes persistentes. Você também pode usar o comando iSCSICLI para associar volumes persistentes ou a ferramenta do Painel de Controle do iSCSI Initiator para permitir que o serviço iSCSI configure a lista de volumes persistentes.

Para obter informações sobre a ferramenta iSCSICLI, consulte Microsoft iSCSI Software Initiator 2.x User's Guide. Para obter etapas detalhadas sobre como configurar destinos de iSCSI e volumes para logon e volumes persistentes, e sobre como configurar o serviço do Server de forma que ele dependa do serviço do Microsoft iSCSI Initiator, consulte o artigo 870964 da Base de Dados de Conhecimento da Microsoft, File shares on iSCSI devices may not be re-created when you restart the computer.

Fibre Channel

Fibre Channel é uma tecnologia de rede que muitas vezes usa cabos de fibra ótica em redes de área de armazenamento (SANs). É uma rede de velocidade em gigabits de alto desempenho e excelente para consolidação e gerenciamento de armazenamento. Se você estiver usando o armazenamento de fibre channel, recomendamos verificar com seu fornecedor de armazenamento se há definições de configuração ideais, pois cada fornecedor de armazenamento tem recomendações que devem ser seguidas para as configurações de Profundidade da Fila, Destino da Fila ou Acelerador de Execução.

Seleção de RAID

Adicionar redundância à sua estrutura de armazenamento é essencial para atingir alta disponibilidade. O armazenamento RAID por trás de um controlador alimentado por bateria é altamente recomendado para todos os servidores Exchange. Há vários tipos de RAID e várias modificações de propriedade para os tipos conhecidos de RAID. No entanto, os quatro tipos mais comuns usados em ambientes de servidor são RAID-1/0, RAID-5, RAID-6 e RAID-DP.

A tabela a seguir compara essas soluções RAID-1/0, RAID-5 e RAID-6 com base na velocidade, utilização do espaço e desempenho durante reconstruções e falhas.

Comparação de soluções de RAID

RAID-1/0

RAID-1/0 é onde os dados são distribuídos (RAID-0) entre conjuntos (RAID-1) espelhados. RAID-0-1 não é a mesma coisa que a RAID-1/0 e não recomendamos RAID-0-1 para dados do Exchange. O desempenho transacional com RAID-1/0 é muito bom, já que qualquer disco no espelho pode responder a solicitações de leitura. Nenhuma informação de paridade precisa ser calculada para que gravações de disco sejam manipuladas de forma eficiente. Cada disco no conjunto espelhado deve executar a mesma gravação.

Quando um disco falhar em uma matriz RAID-1/0, o desempenho de gravação não será afetado porque ainda haverá um membro do espelho que poderá aceitar gravações. As leituras serão moderadamente afetadas porque agora somente um disco físico poderá responder a solicitações de leitura. Quando o disco com falha é substituído, o espelho é restabelecido e os dados devem ser copiados ou recriados.

RAID-5

A RAID-5 envolve calcular a paridade que pode ser usada com dados do membro sobrevivente para recriar os dados em um disco com falha. Escrever em uma matriz RAID-5 faz com que até quatro E/S para cada E/S sejam gravadas e o cálculo de paridade possa consumir recursos do controlador ou servidor. O desempenho transacional com RAID-5 pode ainda ser bom, particularmente ao usar um controlador de armazenamento para calcular a paridade.

Quando um disco falha em uma matriz RAID-5, a matriz está em estado degradado e o desempenho é menor e as latências são maiores. Essa situação ocorre porque a maior parte das matrizes distribui as informações de paridade igualmente em todos os discos na matriz e elas podem ser combinadas com blocos de dados sobreviventes para reconstruir dados em tempo real. Tanto leituras quanto gravações devem acessar vários discos físicos para reconstruir dados em um disco perdido, aumentando a latência e reduzindo o desempenho em uma matriz RAID-5 durante uma falha. Quando o disco com falha for substituído, a paridade e os blocos sobreviventes serão usados para reconstruir os dados perdidos, o que é um processo demorado que pode levar horas ou dias. Caso um segundo membro da matriz RAID-5 falhe durante o Modo de Recuperação de Dados Provisório ou a reconstrução, a matriz será perdida. Devido a essa vulnerabilidade, a RAID-6 foi criada.

RAID-6

A RAID-6 adiciona um bloqueio de paridade adicional e fornece praticamente o dobro da proteção de dados do que a RAID-5, mas ao custo de um desempenho de gravação ainda menor. Conforme os discos físicos ficam maiores e, conseqüentemente, os tempos de recriação da RAID ficam maiores, em alguns casos a RAID-6 é necessária para evitar que a falha de LUN seja um erro incorrigível durante a reconstrução, ou caso um segundo disco no grupo da matriz falhe durante a reconstrução. Devido à capacidade de disco, alguns fornecedores oferecem suporte a RAID-6 no lugar da RAID-5.

RAID-DP

RAID-DP da NetApp é uma implementação proprietária da paridade dupla RAID para proteção de dados. A RAID-DP se encaixa na definição da Storage Network Industry Association de RAID-6. A RAID-DP também é uma marca comercial da NetApp.

Ao contrário da RAID-6 tradicional, a RAID-DP utiliza paridade diagonal, funcionando com dois discos de paridade dedicados no grupo RAID. A RAID-DP também é semelhante a outras implementações RAID-6 em termos de métricas de confiabilidade e de sua capacidade de sobreviver à perda de um dos dois discos; no entanto, a falha de um terceiro disco resultará na perda de dados. Enquanto as implementações RAID-6 incorrem em uma penalidade de desempenho de E/S como resultado da introdução de um bloco de paridade adicional, a RAID-DP é otimizada em termos da redução de E/S de leitura, devido à forma como o controlador da NetApp lida com as operações de gravação de paridade. Ao contrário de outros controladores de armazenamento que gravam alterações no local original, o controlador da NetApp sempre grava dados em novos blocos, fazendo com que as gravações aleatórias pareçam ser gravadas seqüencialmente. É importante seguir as práticas recomendadas da NetApp para dimensionamento da matriz, para garantir um nível consistente de desempenho para implementações do Exchange.

Selecionando um tipo de RAID

A seleção de um tipo de RAID é um equilíbrio de capacidade, E/S transacional, bem como características de desempenho de falha ou recompilação. Por exemplo, o tamanho da caixa de correio tem um grande impacto na capacidade, enquanto discos de fator de forma menor têm impacto no desempenho. O tipo de RAID a ser selecionado depende dos dados que estão sendo armazenados e do controlador usado. Os logs de transações são os conjuntos de dados mais importantes e boa latência de gravação é essencial para o desempenho do servidor. Ao usar um controlador de armazenamento que não reconhece RAID, os logs de transação devem ser colocados nas matrizes RAID-1 ou RAID-1/0 com cache de gravação com alimentação reserva por bateria. Para obter mais informações sobre a importância de armazenamento rápido de baixa latência para os logs de transações, consulte Otimização do armazenamento no Exchange Server 2003. Da mesma forma, ao usar um controlador de armazenamento que não reconheça RAID, RAID-1/0 é a configuração ideal para bancos de dados e funciona bem com discos de grande capacidade.

No Exchange Server 2003, a RAID-5 fornecia a melhor eficiência de capacidade, embora seu desempenho pior raramente permitisse que o espaço extra fosse usado. Como resultado, em muitas implantações do Exchange 2003, mais discos físicos eram necessários para atender aos requisitos de desempenho transacional da RAID-5 do que acontece com a RAID-1/0.

Com o Exchange 2007, a mudança de gravações de banco de dados em crescimento como uma porcentagem da E/S do banco de dados faz com que os LUNs da RAID-5 tenham desempenho pior do que no Exchange 2003. No entanto, ao seguir as recomendações para alcançar uma redução de E/S transacional, a RAID-5 pode ser uma boa solução. A RAID-5 é útil para uso em alta velocidade e em discos com capacidades menores. Em soluções de caixa de correio grandes, a RAID-5 pode fornecer mais desempenho transacional que o necessário para atender aos requisitos de capacidade com menos discos físicos que a RAID-1/0.

Para a RAID-5 e a RAID-6, o desempenho da reconstrução pode ter um efeito significativo na taxa de transferência do armazenamento. Dependendo da matriz do armazenamento e da configuração, esse efeito poderia reduzir a taxa de transferência de armazenamento pela metade. Agendar reconstruções fora do horário de produção pode compensar essa queda de desempenho, mas isso prejudica a confiabilidade. Em um ambiente de CCR, você pode evitar que a redução da taxa de transferência afete os usuários, movendo o servidor de Caixa de Correio para o nó passivo, tornando-o, assim, o nó ativo. Se nenhuma opção estiver disponível, a taxa de transferência de E/S adicional deverá ser projetada de modo que a arquitetura acomode as condições de reconstrução da RAID-5/RAID-6 durante as horas de produção. Essa taxa de transferência de E/S adicional pode ser até duas vezes os requisitos de E/S do estado sem falha.