Обзор дисковых пространств

 

Применимо к: Windows 8.1, Windows Server 2012 R2, Windows Server 2012, Windows 8

В этой статье рассматриваются дисковые пространства — технология в Windows и Windows Server, которая позволяет виртуализировать хранилище путем группирования соответствующих отраслевым стандартам дисков в пулы носителей и затем создавать виртуальные диски (дисковые пространства) из доступной емкости в этих пулах. Статья содержит обзор технологии и новых функциональных возможностей дисковых пространств в Windows Server 2012 R2. В конце статьи также представлен актуальный список основных статей о дисковых пространствах.

All_Symbols_Cloud Знали ли вы, что Microsoft Azure предоставляет аналогичные функциональные возможности в облаке? Подробнее о решениях службы хранилища Microsoft Azure.

Создание гибридного решения хранилища в Microsoft Azure.
Миграция в хранилище Azure класса Premium
Подробнее о гибридном облачном хранилище StorSimple

Возможно, вы имели в виду...

В этом разделе

  • Описание технологий

  • Важные функции

  • Новые и измененные функции

  • Требования

  • См. также:

Описание технологий

Дисковые пространства — это экономически эффективная, высокодоступная, масштабируемая и гибкая технология хранения данных в важных для бизнеса виртуальных или физических системах. Дисковые пространства предоставляют развитые возможности виртуализации хранилища, которые позволяют клиентам реализовать отвечающую отраслевым стандартам систему хранения в среде с единственным компьютером и в масштабируемых системах с несколькими узлами. Это решение подходит многим клиентам, включая предприятия и компании, предлагающие услуги по размещению в облаке, которые используют Windows Server для организации высокодоступного хранилища, способного экономически эффективно расширяться в зависимости от потребностей.

С появлением дисковых пространств стек хранилища Windows был значительно расширен и теперь включает два новых абстрактных понятия:

  • Пулы носителей. Коллекция физических дисков, которая позволяет объединять диски, гибко увеличивать емкость и делегировать администрирование.

  • Дисковые пространства. Виртуальные диски, созданные из свободного пространства в пуле носителей. К атрибутам дисковых пространств относятся уровень устойчивости, уровни хранилища, фиксированная подготовка и точный административный контроль.

Дисковые пространства интегрированы с отказоустойчивой кластеризацией для обеспечения высокой доступности, а также с общими томами кластера для обеспечения горизонтальной масштабируемости для файловых серверов. Способы управления дисковыми пространствами:

  • System Center Virtual Machine Manager

  • Диспетчер отказоустойчивости кластеров.

  • Диспетчер серверов

  • Windows PowerShell

  • Инструментарий управления Windows (WMI)

Важные функции

Дисковые пространства включают следующие компоненты:

  • Пулы носителей. Пулы носителей — это фундаментальный компонент дисковых пространств. Администраторы систем хранения уже знакомы с этим понятием, поэтому им не придется осваивать новую модель. Они могут создавать пулы носителей в зависимости от потребностей развертывания. Например, имея набор физических дисков, администратор может создать один пул (используя все доступные физические диски) или несколько пулов (разделив физические диски нужным образом). Более того, для получения максимальной пользы от оборудования для хранения данных администратор может объединить жесткие диски и твердотельные накопители (SSD) в одном пуле, применяя уровни хранилища для перемещения часто используемых файлов на SSD и используя кэши обратной записи для буферизации произвольных операций записи небольших объемов данных в хранилище SSD. Пулы можно динамически расширять, просто добавляя дополнительные диски. Это позволяет легко справляться с ростом объемов данных.

  • Отказоустойчивое хранилище. Дисковые пространства предоставляют три структуры хранилища (называемые также типами устойчивости):

    • Зеркальная. Данные записываются с чередованием на нескольких дисках, при этом создается одна или две дополнительных копии данных. Используйте зеркальную структуру в большинстве рабочих нагрузок — это поможет защитить данные от сбоев дисков и обеспечит более высокую производительность, особенно, если добавить несколько SSD в пул носителей и использовать уровни хранилища.

    • С контролем четности. Данные записываются с чередованием на нескольких физических дисках, при этом создается одна или две копии сведений о четности. Структура с контролем четности подходит для рабочих нагрузок архивации и потоков мультимедиа, а также других рабочих нагрузок, для которых необходима максимальная емкость и где можно пожертвовать скоростью записи.

    • Простая (без устойчивости). Данные записываются с чередованием на нескольких физических дисках без дополнительных копий и сведений о четности. Так как простая структура не предоставляет какой-либо защиты от сбоев дисков, используйте ее только когда требуется наивысшая производительность и емкость, и допустим риск потери или повторного создания данных, если произойдет сбой диска. Также простую структуру можно использовать, когда приложение предоставляет собственную защиту данных.

    Кроме того, дисковые пространства могут автоматически восстанавливать зеркальное пространство и пространство с контролем четности, в котором произошел сбой диска, используя специальные диски, зарезервированные для замены отказавших (горячий резерв), или задействуя резервную емкость на других дисках в пуле (в этом случае перестройка происходит быстрее). Дисковые пространства также включают фоновую очистку и интеллектуальное исправление ошибок, чтобы обеспечить постоянную доступность служб независимо от сбоев компонентов хранилища. В случае сбоя электропитания или отработки отказа кластера сохраняется целостность данных, чтобы можно было быстро выполнить восстановление без потери данных.

  • Постоянная доступность. Дисковые пространства интегрированы с отказоустойчивой кластеризацией, что обеспечивает постоянную доступность служб. Возможна кластеризация одного или нескольких пулов на нескольких узлах в одном кластере. Доступ к дисковым пространствам может получить один узел, и при необходимости (в случае сбоя или в целях балансировки нагрузки) можно легко перенести функции хранилища на другой узел. Интеграция с общими томами кластера обеспечивает масштабируемый доступ к данным.

  • Уровни хранилища. Уровни хранилища объединяют преимущества твердотельных накопителей (SSD) и жестких дисков (HDD), позволяя создавать виртуальные диски, состоящие из двух уровней хранилища — уровня SSD для часто используемых данных и уровня HDD для редко запрашиваемых данных. Новые данные, как правило, записываются на уровень жесткого диска, а затем функция дисковых пространств прозрачно перемещает данные на уровне подфайла между двумя уровнями в зависимости от частоты обращения к данным. В результате уровни хранилища могут значительно повысить производительность работы с наиболее часто используемыми ("горячими") данными, перемещая их на SSD, в то же время позволяя хранить большие объемы данных на недорогих жестких дисках.

  • Кэш обратной записи. Дисковые пространства в Windows Server 2012 R2 поддерживают создание кэша обратной записи, который использует малый объем пространства существующих накопителей SSD в пуле для буферизации произвольных операций записи небольших объемов данных. Такие произвольные операции записи, которые обычно преобладают среди типовых рабочих нагрузок предприятия, направляются на SSD и позднее на жесткие диски.

  • Простота эксплуатации. API управления хранилищами Windows, WMI и Windows PowerShell обеспечивают создание сценариев и удаленное управление в полном объеме. Дисковыми пространствами можно также легко управлять при помощи роли "Файловые службы и службы хранилища" в диспетчере сервера и через диспетчер System Center Virtual Machine Manager. Дисковые пространства уведомляют пользователя, когда доступная емкость пула носителей достигает настраиваемого порогового значения.

  • Мультитенантная архитектура. Можно осуществлять административный контроль пулов носителей при помощи списков управления доступом и делегировать функции администрирования для каждого пула. Это полезно в средах размещения, требующих изоляции клиентов. Дисковые пространства используют знакомую модель безопасности Windows, поэтому их можно полностью интегрировать с доменными службами Active Directory.

Новые и измененные функции

В следующей таблице приведены некоторые важные изменения в дисковых пространствах. Дополнительные сведения см. в разделе Новые возможности дисковых пространств (Требования к PKI-сертификатам для Configuration Manager).

Компонент или функция Новый или обновленный компонент Описание
Уровни хранилища Создать Автоматически перемещает часто запрашиваемые данные в более быстрое хранилище (SSD), а данные, запрашиваемые реже, — в более медленное хранилище (жесткий диск).
Кэш обратной записи Создать Помещает произвольные операции записи данных небольшого размера в буфер SSD, сокращая задержку записей.
Поддержка пространств с контролем четности для отказоустойчивых кластеров Создать Позволяет создавать пространства с контролем четности в отказоустойчивых кластерах.
Двойная четность Создать Сохраняет две копии данных о четности в пространстве с контролем четности, защищая от двух одновременных сбоев диска и оптимизируя эффективность хранения.
Автоматическая перестройка дисковых пространств из свободного места в пуле носителей Создать Значительно сокращает время перестройки дискового пространства после сбоя диска, используя свободное место в пуле вместо одного горячего резерва.

Требования

Для поддержки дисковых пространств необходимо следующее.

  • Windows Server 2012 R2, Windows Server 2012, Windows 8.1 или Windows 8

  • Подключенные диски SATA или SAS, можно в массиве JBOD.

    На адаптерах RAID (если используются) все функции RAID должны быть отключены. Эти адаптеры не должны скрывать какие-либо подключенные устройства, в том числе службы, предоставляемые подключенными массивами JBOD.

    Примечание

    Потребители могут использовать USB-накопители с дисковыми пространствами, хотя рекомендуются накопители с интерфейсом USB 3 для обеспечения высокого уровня производительности. Накопители USB 2 снижают производительность: единственный жесткий диск с интерфейсом USB 2 может полностью занять полосу пропускания, доступную на общей шине USB, ограничивая производительность в случае подключения нескольких дисков к одному контроллеру USB 2. При использовании дисков с интерфейсом USB 2 подключайте их напрямую к различным контроллерам USB на компьютере. Не используйте USB-концентраторы и добавьте накопители USB 2 в отдельный пул носителей, который будет использоваться только для дисковых пространств, не требующих высокой производительности.

  • Для развертываний с общим хранилищем на отказоустойчивых кластерах:

    • Два или более серверов под управлением Windows Server 2012 R2 или Windows Server 2012.

    • Требования для отказоустойчивой кластеризации и общих томов кластера (CSV).

    • Массивы JBOD с подключенными дисками SAS, отвечающие требованиям сертификации Windows.

      Перечень массивов JBOD см. в каталоге Windows Server.

    • Идентичные адаптеры главной шины SAS сертифицированы для использования с дисковыми пространствами.

      Эти адаптеры главной шины подключаются ко всем массивам JBOD в кластере файловых серверов и не могут иметь встроенную функцию RAID.

Сведения об использования дисковых пространств для размещения виртуальных машин для крупномасштабных рабочих нагрузок Hyper-V см. в статье Предоставление экономичных хранилищ для рабочих нагрузок Hyper-V с помощью Windows Server.

См. также:

Дополнительные сведения по данной теме см. на следующих ресурсах.

Тип содержимого Ссылок
Оценка - Новые возможности дисковых пространств
- Дисковые пространства. Новые возможности в Windows Server 2012 R2 (видео TechEd 2013 г.)
- Улучшения хранения и доступности в Windows Server 2012 R2 (видео TechEd 2013 г.)
- Примеры использования дисковых пространств, масштабируемых файловых серверов с SMB3 (блог)
- Достижение более миллиона операций ввода-вывода в секунду из виртуальных машин Hyper-V в кластере горизонтально масштабируемых файловых серверов с помощью Windows Server 2012 R2
- Использование дисковых пространств для увеличения производительности подсистем хранилища
- Виртуализация хранилищ данных для наращивания объемов, повышения их надежности и эффективности (блог "Создание Windows 8")
- Обзор дисковых пространств (вики-сайт TechNet)
- Высокопроизводительные решения хранения в Windows 8
- Производительность системного хранилища Microsoft Cloud Platform
Проектирование - Руководство по вопросам проектирования программно определяемого хранилища
- Калькулятор разработки программно-определяемого хранилища
Развертывание - Развертывание дисковых пространств на автономном сервере
- Развертывание кластерных дисковых пространств
- Дисковые пространства — разработка для производительности
- Предоставление экономичного хранилища для рабочих нагрузок Hyper-V с помощью Windows Server
- Таблицы сборки IaaS Windows Server 2012: пошаговое руководство с примерами PowerShell
Операции - Командлеты хранилищ в Windows PowerShell
- Командлеты дисковых пространств
- Тестирование производительности дисковых пространств с помощью искусственных рабочих нагрузок
- Использование горячих резервов дисковыми пространствами
- Реакция дисковых пространств на ошибки на физических дисках
- Мониторинг производительности уровней хранилища
- Ошибка при замене дисков и JBOD восстановления для дисковых пространств
Ресурсы сообщества - Дисковые пространства: вопросы и ответы
- Руководство по дисковым пространствам (блог)
- Дисковые пространства Windows Server: что это такое и зачем их использовать (CuratedAnswers)
- DiskSpd, PowerShell и производительность хранилища: измерение числа операций ввода-вывода в секунду, пропускной способности и задержки для локальных дисков и общих файловых ресурсов SMB (блог)
- Пошаговое руководство по обеспечению устойчивости зеркальных дисковых пространств с помощью PowerShell
- Управление хранилищем с помощью Windows PowerShell в Windows Server 2012
- Развертывание дисковых пространств и управление ими с помощью Windows PowerShell
- Пошаговое руководство по созданию уровней дисковых пространств в Windows Server 2012 R2
- Форум TechNet по файловым службам и хранению данных
- Рабочая группа по хранению данных в блоге Microsoft File Cabinet
- Блог Хосе Баррето
- Блог команды разработчиков хранилищ Windows
Связанные технологии - Файловые службы и службы хранилища
- Тонкая подготовка и усеченное хранилище
- дедупликация данных;
- iSCSI Target Server
- Восстанавливаемая файловая система