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存储技术概述

 

适用对象:Hyper-V Server 2012, Windows Server 2012 R2, Windows Server 2012, Hyper-V Server 2012 R2

在 Windows Server 2012 R2 和 Windows Server 2012 中,您会发现直接内置于产品的丰富的数据存储功能。 您可以设计和构建灵活且可复原的安全的数据存储基础结构为您的组织。 存储技术和功能包括直连存储、 jbod 存储、 网络连接存储、 存储区域网络、 SCSI、 iSCSI 和光纤通道。

Windows Server 2012 R2 进一步扩展了在虚拟化环境中使用共享虚拟硬盘的存储容量、 联机虚拟硬盘大小调整、 虚拟光纤通道,支持对 HYPER-V over SMB、 存储迁移,存储服务质量 (QoS)、 HYPER-V 故障转移群集、 支持和大扇区磁盘的支持。

本主题内容:

本部分介绍基本存储概念和技术都有可用于在设计和部署 Windows Server 技术时,了解。

直连存储指的是计算机存储系统,而不是直接连接至网络直接连接到您的服务器或 PC。 直连存储不只限于内部存储。 它还可以利用包含硬盘磁盘驱动器,包括刚一-组-磁盘 (捆绑 JBOD) 存储模块和是 (RAID) 的独立磁盘冗余阵列的一部分的附件的外部磁盘存储模块。

有关直连存储重要的一点是它不使用存储网络。 尽管直连存储一个常见示例是您的计算机中的内部硬盘,但更常见的是它指直接连接到您的服务器的专用的存储数组。 多台计算机可以使用相同的直连存储 (例如,如果您正在使用故障转移群集),如果每台计算机具有单独的连接到存储,并且数组支持用法必须记住 (例如,它经过认证的与故障转移群集一起使用)。

主要接口和用于直连存储连接的协议是串行 ATA (SATA)、 外部串行高级技术附件 (eSATA)、 串行连接 SCSI (SAS) 和光纤通道。

Image of DAS

JBOD 是"刚刚 a-组的磁盘。"的缩写 换而言之,磁盘都呈现给一台计算机就像它们是直接连接的内部磁盘,以及使用它们来增加直连存储容量的文件服务器。 Jbod 通常是相对简单的外部存储模块,连接到一个或多个服务器通过 SAS 或 eSATA 的连接。

可以使用 Jbod 存储空间技术来将您的物理磁盘的所有组合到一个存储池,并在池中然后创建一个或多个虚拟磁盘 (名为 storage spaces) 完可用空间。 Jbod 通常是成本较低且经常检查更灵活、 更容易管理比 RAID 附件,因为它们使用 Windows 或 Windows Server 操作系统的系统管理而不是使用专用的 RAID 适配器存储。

以存储空间用于认证 Jbod 的列表,请参阅Windows Server 目录 有关存储空间的详细信息,请参阅存储空间概述

Image of JBOD

网络连接的存储设备将存储连接到网络,在该网络中可通过文件共享访问它们。 和直接连接的存储不同,它们并未直接连接到计算机。

网络附加存储设备支持以太网连接并且它们通常情况下允许管理员用于管理磁盘空间设置磁盘配额,提供的安全性,以及利用快照技术。 网络连接存储设备支持多个协议。 其中包括附加的网络文件系统、 通用 Internet 文件系统 (CIFS) 和服务器消息块 (SMB)。

Image of NAS

存储区域网络 (SAN) 是允许你共享存储的专用网络。 SAN 由存储设备、 互连的网络基础结构 (开关和等),以及连接到此网络的服务器组成。 SAN 设备支持连续且快速地访问大量数据。 给定部署的通信和数据传输机制通常称为存储结构。

SAN 使用单独的网络,并且它通常不可由其他设备通过局域网访问。 可以通过使用简单网络管理协议 (SNMP) 或专用管理协议管理 SAN。 SNMP 基于 TCP/IP,并提供基本的警报管理。 这允许您发出警报的管理系统的故障的 SAN 中的节点。 典型的失败可能包括风扇或硬盘故障。

SAN 不提供文件抽象,仅提供块级操作。 所使用的最常见的 SAN 协议是 iSCSI、 光纤通道和光纤通道通过以太网 (FCOE)。 专用管理协议可以提供其他功能,例如磁盘分区、 磁盘映射、 LUN 屏蔽和错误管理。

Image of SAN

San 和会出现类似,因为它们都将组合在一起存储和联网技术以确保您的数据存储是轻松地访问、 安全和易于管理的网络附加存储。 但是,它们是不同的存储技术。 提供网络连接存储设备直接连接到内部网络中,并已针对文件服务只是为了便于通常进行优化。 它通常是一个独立设备。 SAN 是专用于存储设备和通信的单独网络。 它是一个块级别设备,并提供更大的灵活性和比网络附加存储的其他功能。 它专为通信距离更远的情况。 SAN 使用光纤通道或以太网网络上的串行附加的 SCSI、 光纤通道或 iSCSI 协议。 提供网络连接存储设备在以太网网络上使用附加的网络文件系统或 CIFS (SMB) 协议。 SAN 和网络附加存储之间的差异,尽管这两种技术融合在一起,以便许多网络附加存储设备为 iSCSI (这使它们成为 SAN 设备) 提供支持,并为 SMB 和网络的许多 San 提供支持附加文件系统 (这使它们可网络附加存储设备)。

SCSI 代表小型计算机系统接口 (发音为"scuzzy")。 SCSI 是允许您将各种内部和外部设备 (通常最硬性驱动器) 连接到您的 PC 或服务器的快速的数据传输技术。 此连接是通过使用适合计算机内部的 SCSI 卡建立的。 例如,典型的 RAID 控制器是允许连接到外部存储存储模块具有多个驱动器的 SCSI 设备。 串行 ATA (SATA) 具有很大程度上替换传统 SCSI 为在新系统中,并往往是更快、 比传统的 SCSI 驱动器的成本更低。

Internet SCSI (iSCSI) 协议为 TCP 数据包封装 SCSI 命令,然后将其传输到存储设备在以太网网络上。 ISCSI 协议使用现有的 TCP/IP 基础结构并解决传统 SCSI 距离限制。 ISCSI 协议使您的 SAN,就好像这些磁盘是本地的物理服务器硬件显示通过以太网网络基于服务器的应用程序中的磁盘驱动器。

当使用的 iSCSI,您需要 iSCSI 发起程序,它是客户端计算机用于通过使用 iSCSI 协议连接到存储的 iSCSI 软件。 您还需要 iSCSI 目标服务器,请提供了您想要通过使用 iSCSI 协议连接到的存储。 ISCSI 目标服务器通过使用 iSCSI 目标服务器服务为 iSCSI SAN 设备或 Windows Server 中的数据提供存储。 有关详细信息,请参阅iSCSI 目标块存储概述

Image of iSCSI

企业需要用于其服务器存储基础结构,一直在推动的采用和使用光纤通道技术的高性能通信。 光纤通道是一种高速网络技术,用于连接计算机数据存储。 它是最常见的连接技术为 San (尽管 iSCSI 是日益普遍)。 通常情况下,SAN 利用光纤通道,是通过光纤通道网络中传输 SCSI 命令的传输协议。 光纤通道長途電功能允许 SAN 设备放置在最合适的物理位置。

有三个基于光纤通道的拓扑。 这些称为点对点的仲裁循环并交换结构。 大多数 SAN 实现使用仲裁的循环或切换作为底层基础结构的结构拓扑。 交换机结构是一个非常灵活的拓扑结构因为它使所有服务器和存储设备与彼此进行通信。 使用交换机结构拓扑还允许您在一台服务器或服务器发生时磁盘阵列故障提供故障转移体系结构。

本部分介绍在 Windows Server 2012 R2 和 Windows Server 2012 中的存储技术。 其中包括存储空间、 服务器消息块 3.0、 重复数据删除功能、 群集共享卷,和横向扩展文件服务器。

技术

说明

存储空间

Windows Server 2012 R2 和 Windows Server 2012,可用于行业标准磁盘分组到存储池,然后创建虚拟磁盘中存储的虚拟化技术从池中的可用空间调用的存储空间。

在 Windows Server 2012 R2 中,可以使用混合使用固态驱动器 (SSD) (快速层) 和硬盘驱动器 (标准层) 创建分层的存储空间。 不经常访问的 (冷) 数据移动在标准层中的大容量硬盘时,分层的存储空间中经常访问的 (热) 数据获取移到在快速的层中,固态硬盘中。 这使您能够综合考虑容量和性能。

有关详细信息,请参阅存储空间概述

服务器消息块 3.0

网络文件共享允许读取和写入到文件和从计算机网络中的服务器程序请求服务的计算机的应用程序的协议。 SMB 直通是提供可伸缩、 快速且高效的存储方式访问的 SMB 3.0 中的功能。 您还可以通过使用 SMB 多通道功能受益于快速的数据传输和网络容错功能。

SMB 多通道和 SMB 直接提高 HYPER-V 的服务器群集和文件服务器群集之间的网络通信。 它还可以提高您的文件服务器群集内的节点间通信。 Windows Server 2012 R2 使用 SMB 3.0 协议。 SMB 直通,从而改善你的云部署存储使用具有远程直接内存访问 (RDMA) 功能的网络适配器。 它可以使用正常工作以全速很短的延迟,同时使用 cpu 使用量非常少。 SMB 多通道提供了多个路径是否为 SMB 客户端和 SMB 服务器之间的可用网络带宽汇聚和网络容错功能。 服务器应用程序然后可以利用所有可用网络带宽要在发生网络故障时更具弹性。 SMB 透明故障转移支持需要连续可用性连接到存储基础结构的服务器应用程序工作负载。 SMB 文件服务器和客户端协同工作来的故障转移的文件服务器群集节点透明对应用程序进行的所有文件操作,以及计划的群集资源移动和计划外的节点故障。

有关详细信息,请参阅Windows Server 2012 R2 中 smb 的新增功能。

重复数据删除

查找并删除数据内的重复项而不会影响其保真度或完整性。 目标是将存储更多的数据更少的空间通过将文件分割成小的大小可变的块 (32-128 KB) 确定重复的区块,并维护每个区块的单个副本。 区块的冗余副本由对单个副本的引用所取代。 区块会进行压缩,然后以特殊的容器文件形式组织到 System Volume Information 文件夹中。

重复数据删除功能非常适合于很多工作负荷包括:

  • 常规文件共享:组内容发布和共享、 用户主页文件夹和文件夹重定向和脱机文件

  • 软件部署共享:软件二进制、图像和更新

  • 虚拟硬盘 (VHD) 库:用于设置为虚拟机监控程序的 VHD 文件存储

  • 使用 HYPER-V (Windows Server 2012 R2 仅) 的虚拟桌面基础结构 (VDI) 部署

通过使用在您的群集共享卷上的数据重复数据删除技术,可以显著减少您的存储容量要求。 在 Windows Server 2012 R2 中,重复数据删除功能增加了对具有单独的存储和计算节点的 VDI 工作负载横向扩展文件服务器部署支持。 桌面的 Vhd 存储在横向扩展文件服务器上并且使用 SMB 3.0 的访问。

有关详细信息,请参阅数据重复概述

群集共享卷 (CSV)

故障转移群集可以在多个节点同时具有读取和写入到同一个卷的访问权限。 CSV 简化配置和管理的群集运行的虚拟机。 CSV,多个在群集中运行的虚拟机可以使用相同的物理磁盘,同时仍然能够独立于另一个故障转移。 群集共享卷提供多个好处,包括更简单的存储管理和与失败的更高复原能力。

使用 CSV 可以:

  • 轻松地集成使用存储空间。

  • 通过创建使用 Jbod 在多组低成本磁盘的虚拟化的群集存储扩展到您的数据的访问。 CSV 还支持分层的存储空间和回写式缓存。

  • 与 SMB 多通道和 SMB 直通一起使用。 这允许 CSV 流量流到群集中的多个网络和利用支持 RDMA 的网络适配器。

横向扩展文件服务器

将服务器 (例如 HYPER-V 虚拟机文件) 的应用程序数据存储在文件共享上并获取类似水平的可靠性、 可用性、 可管理性和高性能,正如您希望从存储区域网络去除了复杂性。 所有文件共享均为在线状态,同时位于全部节点上。 与此类群集文件服务器相关的文件共享被称为横向扩展文件共享。

有关详细信息,请参阅横向扩展文件服务器应用程序数据概述

本部分介绍在 Windows Server 2012 R2 和 Windows Server 2012 中合并的新 HYPER-V 存储虚拟化功能。 这些好处包括共享虚拟硬盘、 联机 VHDX 大小调整,存储迁移存储服务质量 (QoS)、 虚拟光纤通道、 SMB、 对支持虚拟硬盘、 和 VHDX 格式。

技术

说明

虚拟硬盘共享

共享虚拟硬盘文件 (VHDX 格式) 来为虚拟机故障转移群集 (也称为来宾群集) 提供共享的存储。 通过使共享的存储可供虚拟机,您可以轻松使用虚拟机故障转移群集来保护虚拟机中运行的应用程序服务 (例如,SQL Server 或文件服务器服务)。有两个部署选项。 您可以使用与群集共享卷共享虚拟硬盘或使用横向扩展文件服务器。

有关详细信息,请参阅虚拟硬盘共享概述

联机 VHDX 大小调整

展开或虚拟机仍在运行时压缩虚拟硬盘的大小。 可以通过执行在正在运行的虚拟硬盘上的维护操作来避免代价高昂的停机。 您无法在 Windows Server 2012 R2 之前执行此操作。 如果虚拟机已联机或者虚拟硬盘已被使用,它无法执行维护虚拟硬盘上而不需要临时关闭虚拟机。 由于关闭虚拟机不再是必需的消除了对访问这些虚拟机的用户中断并降低了维护成本。

有关详细信息,请参阅联机 VHDX 大小调整概述

存储迁移

移动虚拟机存储 (虚拟硬盘) 而无需停机。 此功能使新的处理方案。 例如,可以将更多的物理磁盘存储添加到非群集计算机或 HYPER-V 群集,然后将虚拟机移动到新存储时虚拟机继续运行。当虚拟机正在运行或已关闭时,您可以执行存储迁移。 存储迁移将移动的存储、 非虚拟机状态。

有关详细信息,请参阅虚拟机存储迁移概述

存储服务质量

在虚拟机上设置用于存储某些服务质量 (QoS) 参数。 存储 QoS 在多租户环境中提供了存储性能隔离,以及在存储 I/O 性能不满足定义的阈值时通知你的机制,以便高效运行你的虚拟机工作负载。

有关详细信息,请参阅存储服务质量概述

针对 Hyper-v 虚拟光纤通道

传统数据中心都曾经投入了大量的配置存储其基础结构中的资源。 在 Windows Server 2012 R2 和 Windows Server 2012 中,是更轻松地确保您的虚拟化工作负载可以连接到您现有的存储基础结构。 为 HYPER-V 虚拟光纤通道提供光纤通道在来宾操作系统系统中,提供了直接连接到光纤通道从虚拟机中的端口。 此功能允许您能够虚拟化您的工作负荷需要的光纤通道存储。 它还允许您在使用光纤通道的虚拟机中的群集的来宾操作系统。

有关详细信息,请参阅虚拟光纤通道概述

含 HYPER-V 的 SMB

通过使用 SMB 3.0 存储在文件服务器上的虚拟机文件 (配置文件、 虚拟硬盘文件和快照)。 对于非群集和群集运行其中文件存储用于为共享存储故障转移群集的 HYPER-V 的服务器支持此功能。如果您配置虚拟机存储在中央 SMB 共享上,您还可以执行此虚拟机的实时迁移,即使你尚未配置群集。 在实时迁移期间虚拟机从一个物理服务器到另一个时存储保留在中央 SMB 共享上移动。 存储迁移也是可能的。 如果您想要更新可供您运行 HYPER-V 的服务器的物理存储,您可以移动虚拟硬盘共享的存储子系统上或在不使用共享存储上如果一个 SMB 3.0 的网络共享的文件夹是对这两个 HYPER-V 主机可见。 SMB 3.0 允许您跨虚拟化环境中使用您的文件存储资源。 将 HYPER-V 数据存储在成本较低、 易于管理的文件服务器上提供了您希望从存储区域网络 (SAN) 的好处 — 它是连续的可用性、 高性能和可管理性。

有关详细信息,请参阅服务器消息块概述

对虚拟硬盘的支持

许多年来一直是磁盘存储体系结构的格式具有每个扇区的 512 个字节。 在存储超过了每个扇区 520 为的 512 字节的扇区格式称为高级格式。 Windows Server 2012 中 HYPER-V 虚拟磁盘中引入对 4096 字节扇区 (4 KB 磁盘扇区) 的支持。 4 KB 磁盘扇区格式是一种标准行业正移到下一步的几年以支持不断增加的存储要求。 扇区格式更改为 4096 字节的结构 (或 4 KB 磁盘),则可对更大的文件更有效地使用存储的外围应用。 它是为较小的文件 ; 效率较低但是,您可以获得强大的错误更正技术 (或算法) 才能保持您的数据在多更高的存储密度的完整性。

有关详细信息,请参阅HYPER-V 支持大型扇区磁盘概述

VHDX 格式

客户环境中是动态的性质和存储系统始终在发展变化。 这是对于需要对虚拟化的企业工作负载的增加的依赖客户尤其如此。 若要解决此问题,HYPER-V 的 Windows Server 2012 中引入的更新名为 VHDX 的虚拟硬盘格式。 此格式用于提供企业环境中使用当前和未来的工作负荷所需的容量。

有关详细信息,请参阅HYPER-V 虚拟硬盘格式概述

为其他资源时,您可以下载Windows Server 2012 R2:私有云存储和虚拟化从 Microsoft 下载中心的海报。 这是一个免费的资源,并且它提供用于了解 Windows Server 2012 R2 中的键的私有云存储和虚拟化技术的直观参考。 特别注重被授权者提供对了解存储体系结构、 虚拟硬盘,群集共享卷,横向扩展文件服务器存储空间,重复数据删除功能,HYPER-V、 故障转移群集和虚拟硬盘共享。

此外,还提供一系列的最小海报。 其中包括:

  • 虚拟硬盘和群集共享卷的最小海报

  • Virtual Hard Disk Sharing 最小的海报

  • 了解存储体系结构最小海报

  • 存储空间和重复数据删除最小海报

  • 虚拟硬盘和群集共享卷的最小海报

  • 向外扩展和 SMB 的最小海报

  • HYPER-V 和故障转移群集最小的海报

此外可以在 Windows Server 2012 海报中找到有关 HYPER-V 存储技术的其他信息。 若要下载此海报,请参阅Windows Server 2012 HYPER-V 组件体系结构海报中从 Microsoft 下载中心获得。

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