Skip to main content

Хранилище Storage Spaces Direct в Windows Server 2016

Дата публикации: 17.03.2017

Storage Spaces Direct позволяет на базе стандартных серверов с локальными накопителями создать высокодоступное, высокомасштабируемое программно-определяемое хранилище с меньшими затратами, чем при использовании традиционных массивов SAN или NAS. Конвергентная или гиперконвергентная архитектура этого решения упрощает закупки и развертывание, а такие функции, как кэширование, многоуровневое хранение и erasure coding с сетью RDMA и накопителями NVMe, обеспечивают беспрецедентную эффективность и производительность.

Storage Spaces Direct является частью ЦОД Windows Server 2016.

 

Основные преимущества

Удобство использования. Переход от стандартных серверов на базе Windows Server 2016 к первому кластеру Storage Spaces Direct занимает всего 15 минут. Пользователи System Center могут выполнить развертывание, установив один флажок.

 

Беспрецедентная производительность. Storage Spaces Direct с флеш-накопителями или гибридными дисками позволяет без труда обрабатывать более 150 000 смешанных произвольных операций ввода-вывода в секунду блоками 4 КБ в расчете на один сервер. При этом задержка получается минимальной благодаря встроенной архитектуре гипервизора, кэшу чтения/записи и поддержке передовых накопителей NVMe, которые установлены непосредственно на шине PCIe.

 

Отказоустойчивость. Эффективная технология устранения неполадок с накопителями, серверами или компонентами обеспечивает постоянную доступность. Более крупные развертывания можно настроить для обеспечения  отказоустойчивости шасси и стойки. Если происходит сбой оборудования, вам нужно просто заменить его; программное обеспечение восстанавливает себя самостоятельно без каких-либо сложных действий по управлению с вашей стороны.

 

Эффективность ресурсов. Технология erasure coding обеспечивает в 2,4 раза большую эффективность хранилища благодаря таким инновационным функциям, как Local Reconstruction Codes и  многоуровневое хранение (real-time tiering). Прирост эффективности касается и жестких дисков и смешанных горячих/холодных нагрузок. При этом снижается потребление ресурсов ЦП, и ресурсы можно использовать там, где они нужны больше всего — в виртуальной машине.

 

Управление. Используйте Storage QoS Controls, чтобы проверять перегруженные ВМ на соответствие минимальным и максимальным лимитам IOPS в расчете на ВМ. Health Service обеспечивает непрерывный мониторинг и оповещения, а новые API упрощают сбор метрик производительности и емкости по всему кластеру.

 

Масштабируемость. Поддерживается до 16 серверов и более 400 накопителей с несколькими петабайтами данных на кластер. Чтобы выполнить масштабирование, просто добавьте накопители или серверы; Storage Spaces Direct автоматически начнет использовать новые накопители. Эффективность и производительность хранилища повышаются предсказуемо.

 

 

Варианты развертывания:

Существует два варианта развертывания Storage Spaces Direct:

 

 

1. Конвергентное (или дезагрегированное) развертывание. Масштабируемый файловый сервер (Scale-out File Server, сокращенно — SoFS) размещается поверх Storage Spaces Direct для обеспечения сетевого хранилища для файловых ресурсов общего доступа SMB3. В результате можно масштабировать вычислительные нагрузки независимо от кластера хранилища. Это важно для крупномасштабных развертываний, например инфраструктуры как услуги на базе Hyper-V, для сервис-провайдеров и крупных компаний.

 

 

2. Гиперконвергентное развертывание. Виртуальные машины Hyper-V или базы данных SQL Server запускаются непосредственно на серверах хранения, где файлы хранятся на локальных томах. Это исключает необходимость настраивать доступ к файловому серверу и разрешения и сокращает затраты на оборудование для развертываний в небольших и средних компаниях и удаленных офисах/филиалах. См. Гиперконвергентное решение с использованием Storage Spaces Direct.

 

Принципы работы

Storage Spaces Direct — это следующий шаг в развитии решения Storage Spaces, которое впервые было реализовано в Windows Server 2012. В нем используется множество функций, которые вам хорошо известны по опыту использования Windows Server. Например, Failover Clustering, файловая система Cluster Shared Volume (CSV), Server Message Block (SMB) 3 и Storage Spaces. Но есть в этом решении и новые технологии, такие как Software Storage Bus.

Ниже приведена обзорная информация о стеке Storage Spaces Direct:

 

Сетевое оборудование. Storage Spaces Direct использует SMB3, включая SMB Direct и SMB Multichannel, для взаимодействия между серверами по протоколу Ethernet. Мы настоятельно рекомендуем подключение 10+ GbE с удаленным прямым доступом к памяти (RDMA) с использованием iWARP или RoCE.

Оборудование для хранения данных. От 2 до 16 серверов с локальными накопителями SATA, SAS или NVMe. Каждый сервер должен иметь как минимум 2 твердотельных накопителя и 4 дополнительных накопителя. Устройства SATA и SAS должны находиться позади хост-адаптера шины (HBA) и расширителя SAS. Мы настоятельно рекомендуем использовать тщательно спроектированные и проверенные платформы от наших партнеров (скоро).

Failover Clustering. Встроенная в Windows Server функция кластеризации используется для подключения серверов.

Software Storage Bus. Software Storage Bus — это новая функция, реализованная в Storage Spaces Direct. Она охватывает кластер и устанавливает программно-определяемую фабрику хранения, где все серверы могут видеть все локальные накопители друг друга. Это своего рода замена дорогостоящих и ограниченных по своим возможностям решений Fibre Channel и Shared SAS.

Storage Bus Layer Cache.  Software Storage Bus динамически привязывает самые быстрые накопители (например, SSD) к более медленным (например, HDD), чтобы обеспечить кэширование чтения/записи на стороне сервера для увеличения количества операций ввода-вывода и повышения пропускной способности.

Пул хранения. Набор накопителей, который формирует основу Storage Spaces, называется пулом хранения. Он создается автоматически, и все накопители автоматически обнаруживаются и добавляются в него. Мы настоятельно рекомендуем использовать один пул на кластер с настройками по умолчанию.

Storage Spaces. Storage Spaces обеспечивают отказоустойчивость виртуальных дисков посредством  зеркалирования, erasure coding или и той, и другой технологии. Это своего рода распределенный, программно-определяемый массив RAID с использованием накопителей в пуле. В Storage Spaces Direct виртуальные диски обычно устойчивы к двум одновременным сбоям накопителей или серверов (например, благодаря трехстороннему зеркалированию, при котором каждая копия данных хранится на разных серверах), хотя отказоустойчивость шасси и стойки также возможно реализовать.

Отказоустойчивая файловая система (ReFS). ReFS — это файловая система, предназначенная для виртуализации. В ней реализованы улучшения операций с файлами .vhdx, таких как создание, расширение и слияние контрольных точек, а также встроенные контрольные суммы для обнаружения и исправления ошибок в битах. Кроме того, в ней реализована технология хранения данных в реальном времени, которая перемещает данные между так называемыми «горячими» и «холодными» уровнями хранения в реальном времени на основе объема потребления.

Общие тома кластера (Cluster Shared Volumes, сокращенно — CSV). Файловая система CSV объединяет все тома ReFS в одно пространство имен, доступное на любом сервере, так что каждый сервер и каждый том выглядят и работают так, как если бы они были установлены локально.

Масштабируемый файловый сервер. Этот финальный уровень необходим только в конвергентных развертываниях. Он обеспечивает удаленный доступ к файлам с использованием протокола SMB3 для клиентов, таких как кластер на базе Hyper-V, по сети. Это позволяет превратить Storage Spaces Direct в сетевое хранилище (NAS).

Начало работы

Опробуйте Storage Spaces Direct в Azure или скачайте  предварительную техническую версию Windows Server 2016.

См. также

Автор статьи: Космос Дарвин

Данный материал написан участником сообщества. В статье представлено мнение автора, которое может не совпадать с мнением корпорации Microsoft. Microsoft не несет ответственности за проблемы в работе аппаратного или программного обеспечения, которые могли возникнуть после использования материалов данной статьи.