Vnořená odolnost pro Prostory úložiště s přímým přístupem

Článek
03/06/2024

Platí pro: Azure Stack HCI verze 22H2 a 21H2; Windows Server 2022 a Windows Server 2019

Vnořená odolnost je schopnost Prostory úložiště s přímým přístupem v Azure Stack HCI a Windows Serveru. Umožňuje clusteru se dvěma servery odolat několika selháním hardwaru najednou bez ztráty dostupnosti úložiště, takže uživatelé, aplikace a virtuální počítače budou dál fungovat bez přerušení. Tento článek vysvětluje, jak funguje vnořená odolnost, poskytuje podrobné pokyny, jak začít, a odpovídá na nejčastější dotazy.

Než začnete

Vnořenou odolnost zvažte v následujících případech:

Váš cluster používá jeden z těchto operačních systémů: Azure Stack HCI verze 21H2, Azure Stack HCI verze 20H2, Windows Server 2022 nebo Windows Server 2019; A
Váš cluster má přesně dva uzly serveru.

Vnořenou odolnost nemůžete použít v následujících případech:

Váš cluster běží Windows Server 2016; nebo
Váš cluster má pouze jeden uzel serveru nebo má tři nebo více uzlů serveru.

Proč vnořená odolnost

Svazky, které používají vnořenou odolnost, můžou zůstat online a přístupné i v případě, že současně dojde k několika selháním hardwaru, na rozdíl od klasické odolnosti proti obousměrným zrcadlení . Pokud například selžou dvě jednotky najednou nebo pokud server selže a jednotka selže, svazky, které používají vnořenou odolnost, zůstanou online a přístupné. U hyperkonvergované infrastruktury se tím zvýší doba provozu aplikací a virtuálních počítačů. V případě úloh souborového serveru to znamená, že uživatelé mají k souborům nepřetržitý přístup.

Kompromisem je, že vnořená odolnost má nižší efektivitu kapacity než klasické obousměrné zrcadlení, což znamená, že získáte o něco méně využitelného místa. Podrobnosti najdete v následující části Efektivita kapacity .

Jak to funguje

Tato část poskytuje základní informace o vnořené odolnosti pro Prostory úložiště s přímým přístupem a popisuje dvě nové možnosti odolnosti a jejich efektivitu kapacity.

Inspirace: RAID 5+1

RAID 5+1 je zavedená forma odolnosti distribuovaného úložiště, která poskytuje užitečné zázemí pro pochopení vnořené odolnosti. V raidu 5+1 v rámci každého serveru poskytuje místní odolnost raid-5 nebo jedna parita, která chrání před ztrátou libovolného disku. Další odolnost pak poskytuje raid-1 neboli obousměrné zrcadlení mezi těmito dvěma servery, které chrání před ztrátou obou serverů.

Možnosti odolnosti

Prostory úložiště s přímým přístupem v Azure Stack HCI a Windows Serveru nabízí dvě možnosti odolnosti implementované v softwaru, aniž by bylo potřeba speciální hardware RAID:

Vnořené obousměrné zrcadlo. V rámci každého serveru je místní odolnost zajištěna obousměrným zrcadlením a další odolnost je zajištěna obousměrným zrcadlením mezi těmito dvěma servery. Je to v podstatě čtyřcestné zrcadlo se dvěma kopiemi na každém serveru, které jsou umístěné na různých fyzických discích. Vnořené obousměrné zrcadlení poskytuje nekompromisní výkon: zápisy se přecházejí do všech kopií a čtení pochází z jakékoli kopie.
Vnořená zrcadlově akcelerovaná parita. Zkombinujte vnořené obousměrné zrcadlení z předchozího obrázku s vnořenou paritou. Na každém serveru je místní odolnost většiny dat zajištěna jednou bitovým paritním aritmickým zápisem s výjimkou nových nedávných zápisů, které používají obousměrné zrcadlení. Další odolnost všech dat pak zajišťuje obousměrné zrcadlení mezi servery. Nové zápisy do svazku přejdou do zrcadlené části se dvěma kopiemi na samostatných fyzických discích na každém serveru. Jak se zrcadlová část svazku vyplní na každém serveru, nejstarší data se převedou a uloží do paritní části na pozadí. V důsledku toho má každý server data pro svazek buď v obousměrné zrcadlové, nebo v jedné paritní struktuře. To je podobné tomu, jak funguje zrcadlově akcelerovaná parita s tím rozdílem, že zrcadlově akcelerovaná parita vyžaduje čtyři servery v clusteru a fondu úložiště a používá jiný algoritmus parity.

Efektivita kapacity

Efektivita kapacity je poměr využitelného místa a velikosti svazku. Popisuje režijní náklady na kapacitu připadající na odolnost a závisí na zvolené možnosti odolnosti. Jednoduchý příklad: ukládání dat bez odolnosti je 100% efektivní z hlediska kapacity (1 TB dat zabírá 1 TB fyzické kapacity úložiště), zatímco obousměrné zrcadlení je 50% efektivní (1 TB dat zabírá 2 TB fyzické kapacity úložiště).

Vnořené obousměrné zrcadlo zapíše čtyři kopie všeho. To znamená, že k uložení 1 TB dat potřebujete 4 TB fyzické kapacity úložiště. I když je jeho jednoduchost přitažlivá, vnořená dvoucestná zrcadlová kapacita je 25 % nejnižší ze všech možností odolnosti v Prostory úložiště s přímým přístupem.
Vnořená zrcadlová akcelerovaná parita dosahuje vyšší efektivity kapacity, přibližně 35–40 %, která závisí na dvou faktorech: počtu jednotek kapacity na jednotlivých serverech a kombinaci zrcadlení a parity, kterou pro svazek určíte. Tato tabulka obsahuje vyhledávání pro běžné konfigurace:

Kapacita jednotek na server Zrcadlo 10 % Zrcadlo 20 % 30% zrcadlo

4 35.7% 34.1% 32.6%

5 37.7% 35.7% 33.9%

6 39.1% 36.8% 34.7%

7+ 40.0% 37.5% 35.3%

Následuje příklad celé matematiky. Předpokládejme, že máme šest jednotek kapacity na každém ze dvou serverů a chceme vytvořit jeden 100GB svazek skládající se z 10 GB zrcadlení a 90 GB parity. Obousměrné zrcadlení místního serveru je 50,0% efektivní, což znamená, že 10 GB zrcadlových dat trvá 20 GB k uložení na každém serveru. Zrcadlené pro oba servery, jeho celková plocha je 40 GB. Jednoúčelová parita místního serveru je v tomto případě 5/6 = 83,3 %, což znamená, že 90 GB paritních dat trvá 108 GB k uložení na každém serveru. Zrcadlené pro oba servery a jeho celková plocha je 216 GB. Celková stopa je tedy [(10 GB / 50,0 %) + (90 GB / 83,3 %)] × 2 = 256 GB, což znamená 39,1% celkovou efektivitu kapacity.

Všimněte si, že efektivita kapacity klasického obousměrného zrcadlení (asi 50 %) a vnořené zrcadlové akcelerované parity (až 40 %) se příliš neliší. V závislosti na vašich požadavcích může výrazně zvýšit dostupnost úložiště i o něco nižší efektivita kapacity. Zvolíte odolnost na svazek, abyste mohli kombinovat vnořené svazky odolnosti a klasické obousměrné zrcadlené svazky v rámci stejného clusteru.

Kapacita jednotek na server	Zrcadlo 10 %	Zrcadlo 20 %	30% zrcadlo
4	35.7%	34.1%	32.6%
5	37.7%	35.7%	33.9%
6	39.1%	36.8%	34.7%
7+	40.0%	37.5%	35.3%

Vytváření vnořených svazků odolnosti

Pomocí známých rutin úložiště v PowerShellu můžete vytvářet svazky s vnořenou odolností, jak je popsáno v následující části.

Krok 1: Vytvoření šablon vrstev úložiště (jenom Windows Server 2019)

Windows Server 2019 vyžaduje, abyste před vytvořením svazků New-StorageTier vytvořili nové šablony vrstvy úložiště pomocí rutiny. Stačí to udělat jenom jednou a pak každý nový svazek, který vytvoříte, může odkazovat na tyto šablony.

Poznámka

Pokud používáte Windows Server 2022, Azure Stack HCI 21H2 nebo Azure Stack HCI 20H2, můžete tento krok přeskočit.

-MediaType Zadejte jednotky vaší kapacity a volitelně i požadovanou kapacitu-FriendlyName. Neupravujte další parametry.

Pokud jsou například disky s kapacitou pevné disky (HDD), spusťte PowerShell jako správce a spusťte následující rutiny.

Vytvoření vrstvy NestedMirror:

New-StorageTier -StoragePoolFriendlyName S2D* -FriendlyName NestedMirrorOnHDD -ResiliencySettingName Mirror -MediaType HDD -NumberOfDataCopies 4

Vytvoření vrstvy NestedParity:

New-StorageTier -StoragePoolFriendlyName S2D* -FriendlyName NestedParityOnHDD -ResiliencySettingName Parity -MediaType HDD -NumberOfDataCopies 2 -PhysicalDiskRedundancy 1 -NumberOfGroups 1 -FaultDomainAwareness StorageScaleUnit -ColumnIsolation PhysicalDisk

Pokud jsou vaše kapacitní jednotky ssd (SOLID-State Drive), nastavte -MediaType místo toho na SSD a změňte na -FriendlyName*OnSSD. Neupravujte další parametry.

Tip

Ověřte, že Get-StorageTier se vrstvy úspěšně vytvořily.

Krok 2: Vytvoření vnořených svazků

Vytvořte nové svazky pomocí rutiny New-Volume .

Vnořené obousměrné zrcadlo

Pokud chcete použít vnořené dvoucestné zrcadlo, nastavte odkaz na NestedMirror šablonu vrstvy a zadejte velikost. Příklad:
```
New-Volume -StoragePoolFriendlyName S2D* -FriendlyName Volume01 -StorageTierFriendlyNames NestedMirrorOnHDD -StorageTierSizes 500GB
```
Pokud jsou vaše kapacitní jednotky ssd (SOLID-State Drive), přejděte -StorageTierFriendlyNames na *OnSSD.
Vnořená zrcadlová akcelerovaná parita

Pokud chcete použít vnořenou zrcadlově akcelerovanou paritu, odkazujte na NestedMirror šablony vrstev a NestedParity zadejte dvě velikosti, jednu pro každou část svazku (první zrcadlo, druhá parita). Pokud například chcete vytvořit jeden svazek o velikosti 500 GB, který je z 20 % vnořený obousměrný zrcadlový a 80 % vnořený, spusťte příkaz:
```
New-Volume -StoragePoolFriendlyName S2D* -FriendlyName Volume02 -StorageTierFriendlyNames NestedMirrorOnHDD, NestedParityOnHDD -StorageTierSizes 100GB, 400GB
```
Pokud jsou vaše kapacitní jednotky ssd (SOLID-State Drive), přejděte -StorageTierFriendlyNames na *OnSSD.

Krok 3: Pokračujte v Windows Admin Center

Svazky, které používají vnořenou odolnost, se zobrazují v Windows Admin Center s jasným popiskem, jako na následujícím snímku obrazovky. Jakmile je vytvoříte, můžete je spravovat a monitorovat pomocí Windows Admin Center stejně jako jakýkoli jiný svazek v Prostory úložiště s přímým přístupem.

Volitelné: Rozšíření na jednotky mezipaměti

Díky výchozímu nastavení chrání vnořená odolnost před ztrátou více jednotek kapacity najednou nebo jednoho serveru a jedné jednotky kapacity najednou. Pokud chcete tuto ochranu rozšířit i na jednotky mezipaměti, je potřeba vzít v úvahu další aspekt: vzhledem k tomu, že jednotky mezipaměti často poskytují ukládání do mezipaměti pro čtení a zápis pro více jednotek kapacity, jediným způsobem, jak zajistit, abyste mohli tolerovat ztrátu jednotky mezipaměti, když je druhý server mimo provoz, je nepsat do mezipaměti, ale to má vliv na výkon.

Pokud chcete tento scénář vyřešit, Prostory úložiště s přímým přístupem nabízí možnost automatického zakázání ukládání do mezipaměti, když je jeden server v clusteru se dvěma servery mimo provoz, a po zálohování serveru znovu povolit ukládání do mezipaměti. Aby bylo možné rutinní restartování bez dopadu na výkon, není ukládání do mezipaměti zakázané, dokud nebude server mimo provoz po dobu 30 minut. Jakmile je ukládání do mezipaměti zakázané, obsah mezipaměti pro zápis se zapíše do kapacitních zařízení. Potom může server tolerovat zařízení s mezipamětí na online serveru, ale čtení z mezipaměti může být zpožděné nebo může selhat, pokud zařízení mezipaměti selže.

Poznámka

U fyzického systému s veškerou mezipamětí (jeden typ média) nemusíte uvažovat o automatickém zákazu ukládání do mezipaměti, když je jeden server v clusteru se dvěma servery mimo provoz. Musíte to zvážit pouze u mezipaměti vrstvy sběrnice úložiště (SBL), která je vyžadována pouze v případě, že používáte pevné disky.

(Volitelné) Pokud chcete automaticky zakázat ukládání do mezipaměti, když je jeden server v clusteru se dvěma servery mimo provoz, spusťte PowerShell jako správce a spusťte:

Get-StorageSubSystem Cluster* | Set-StorageHealthSetting -Name "System.Storage.NestedResiliency.DisableWriteCacheOnNodeDown.Enabled" -Value "True"

Jakmile je nastavená hodnota True, chování mezipaměti je následující:

Situaci	Chování mezipaměti	Můžete tolerovat ztrátu jednotky mezipaměti?
Oba servery jsou vzhůru	Čtení a zápisy do mezipaměti, plný výkon	Yes
Mimo provoz serveru, prvních 30 minut	Čtení a zápisy do mezipaměti, plný výkon	Ne (dočasně)
Po prvních 30 minutách	Mezipaměť jen pro čtení, ovlivněný výkon	Ano (po zápisu mezipaměti na jednotky kapacity)

Nejčastější dotazy

Tady najdete odpovědi na nejčastější dotazy týkající se vnořené odolnosti.

Můžu převést existující svazek mezi obousměrnou zrcadlenou a vnořenou odolností?

Ne, svazky se nedají převádět mezi typy odolnosti. U nových nasazení ve službě Azure Stack HCI, Windows Server 2022 nebo Windows Server 2019 se předem rozhodněte, který typ odolnosti nejlépe vyhovuje vašim potřebám. Pokud upgradujete z Windows Server 2016, můžete vytvořit nové svazky s vnořenou odolností, migrovat data a pak odstranit starší svazky.

Můžu použít vnořenou odolnost u více typů jednotek kapacity?

Ano, stačí zadat -MediaType každou úroveň odpovídajícím způsobem během kroku 1 výše. Například s NVMe, SSD a HDD ve stejném clusteru nvMe poskytuje mezipaměť, zatímco poslední dvě poskytují kapacitu NestedMirror : nastavte úroveň na -MediaType SSD a NestedParity úroveň na -MediaType HDD. V tomto případě efektivita paritní kapacity závisí pouze na počtu jednotek HDD a potřebujete alespoň 4 z nich na jeden server.

Můžu použít vnořenou odolnost se třemi nebo více servery?

Ne, vnořenou odolnost používejte jenom v případě, že váš cluster má přesně dva servery.

Kolik jednotek potřebuji k použití vnořené odolnosti?

Minimální počet jednotek požadovaných pro Prostory úložiště s přímým přístupem je čtyři jednotky kapacity na serverový uzel plus dvě jednotky mezipaměti na uzel serveru (pokud existují). Tato hodnota se oproti Windows Server 2016 nemění. Neexistuje žádný jiný požadavek na vnořenou odolnost a beze změny se nemění ani doporučení pro záložní kapacitu.

Mění vnořená odolnost způsob fungování výměny jednotek?

No.

Mění vnořená odolnost způsob fungování výměny uzlu serveru?

No. Pokud chcete nahradit serverový uzel a jeho jednotky, postupujte podle tohoto pořadí:

Vyřazení jednotek na serveru odchozí pošty
Přidání nového serveru s jeho jednotkami do clusteru
Fond úložiště se vrátí do rovnováhy.
Odebrání serveru odchozí pošty a jeho jednotek

Podrobnosti najdete v článku Odebrání serverů .