Auswählen von Laufwerken in Azure Stack HCI- und Windows Server-Clustern

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Gilt für: Azure Stack HCI, Versionen 22H2 und 21H2; Windows Server 2022, Windows Server 2019

Dieser Artikel enthält eine Anleitung zur Auswahl von Laufwerken, um Ihre Leistungs- und Kapazitätsanforderungen zu erfüllen.

Laufwerkstypen

„Direkte Speicherplätze“, die zugrunde liegende Technologie zur Speichervirtualisierung für Azure Stack HCI und Windows Server, funktioniert derzeit mit vier Arten von Laufwerken:

Art des Laufwerks BESCHREIBUNG
PMem PMem bezieht sich auf persistenten Speicher. Dabei handelt es sich um eine neue Art von Hochleistungsspeicher mit geringen Wartezeiten.
NVMe NVMe-Laufwerke (Non-Volatile Memory Express) sind Solid State Drives, die direkt auf dem PCIe-Bus angeordnet sind. Häufig verwendete Formfaktoren sind 2,5" U.2, PCIe Add-In-Card (AIC) und M.2. NVMe ermöglicht einen höheren IOPS- und E/A-Durchsatz mit geringerer Wartezeit als alle anderen Laufwerkstypen, die derzeit unterstützt werden. Eine Ausnahme davon bildet PMem.
SSD SSD steht für „Solid State Drives“, die über herkömmliche SATA- oder SAS-Verbindungen verbunden sind.
Festplattenlaufwerk HDD steht für rotierende, magnetische Festplattenlaufwerke (Hard Disk Drives) mit hoher Speicherkapazität.

Hinweis

In diesem Artikel wird die Auswahl von Laufwerkkonfigurationen mit NVMe, SSD und HDD behandelt. Weitere Informationen zu PMem finden Sie unter Verstehen und Bereitstellen von persistentem Speicher.

Hinweis

Der SBL-Cache (Storage Bus Layer) wird in einer Einzelserverkonfiguration nicht unterstützt. Alle flachen Einzelspeichertyp-Konfigurationen (z. B. all-NVMe oder all-SSD) sind der einzige unterstützte Speichertyp für einen einzelnen Server.

Integrierter Cache

„Direkte Speicherplätze“ verfügt über einen integrierten serverseitigen Cache. Es handelt sich um einen großen, persistenten Echtzeitcache für Lese- und Schreibvorgänge. Bei Bereitstellungen mit mehreren Arten von Laufwerken wird er automatisch so konfiguriert, dass alle „schnellsten“ Laufwerke verwendet werden. Alle weiteren Datenträger werden zur Bereitstellung der Kapazität verwendet.

Weitere Informationen finden Sie unter Grundlegendes zum Speicherpoolcache.

Option 1: Maximieren der Leistung

Wir empfehlen Ihnen die Nutzung von reinen Flash-Bereitstellungen, um eine vorhersagbare und einheitliche Latenz unterhalb des Millisekundenbereichs für zufällige Lese- und Schreibvorgänge aller Daten oder einen sehr hohen IOPS-Wert (bei uns über 13 Millionen!) bzw. E/A-Durchsatz (bei uns Lesevorgänge mit mehr als 500 GB/s!) zu erzielen.

Dazu gibt es verschiedene Möglichkeiten.

Im Diagramm sind Bereitstellungsoptionen dargestellt, einschließlich NVMe für Kapazität, NVMe für Cache mit SSD für Kapazität und SSD für Kapazität.

  1. Nur NVMe. Die Verwendung einer reinen NVMe-Bereitstellung ermöglicht eine unvergleichlich hohe Leistung und eine geringe Latenz mit bestmöglicher Vorhersagbarkeit. Wenn Sie für Ihre gesamten Laufwerke das gleiche Modell nutzen, ist kein Cache vorhanden. Sie können auch NVMe-Modelle mit längerer und kürzerer Lebensdauer mischen und festlegen, dass Erstere die Schreibvorgänge für Letztere zwischenspeichern (Einrichtung erforderlich).

  2. NVMe + SSD. Wenn NVMe-Laufwerke zusammen mit SSDs verwendet werden, werden vom NVMe-Laufwerk automatisch Schreibvorgänge für die SSDs zwischengespeichert. Auf diese Weise können Schreibvorgänge im Cache zusammengefasst werden. Das De-Staging wird hierfür dann nur bei Bedarf durchgeführt, um die Belastung für die SSDs zu verringern. Dies ermöglicht NVMe-ähnliche Schreibeigenschaften, während Lesevorgänge direkt über die ebenfalls schnellen SSDs bereitgestellt werden.

  3. Nur SSD. Wie auch bei einer reinen Bereitstellung mit NVMe-Laufwerken ist kein Cache vorhanden, wenn für alle Laufwerke das gleiche Modell verwendet wird. Wenn Sie Modelle mit längerer und kürzerer Lebensdauer mischen, können Sie festlegen, dass Erstere die Schreibvorgänge für Letztere zwischenspeichern (Einrichtung erforderlich).

    Hinweis

    Ein Vorteil bei der Verwendung von reinen NVMe- oder SSD-Bereitstellungen ohne Cache ist, dass Sie für jedes Laufwerk über nutzbare Speicherkapazität verfügen. Es geht keine Kapazität für die Zwischenspeicherung verloren. Dies kann bei kleineren Bereitstellungen ratsam sein.

Option 2: Abstimmen von Leistung und Kapazität

Für Umgebungen mit einer Vielzahl von Anwendungen und Workloads, für die teilweise strenge Leistungsanforderungen gelten und teilweise beträchtliche Speicherkapazität benötigt wird, sollten Sie einen Hybridansatz wählen, bei dem entweder mit NVMe-Laufwerken oder SSDs die Zwischenspeicherung für größere HDDs durchgeführt wird.

Im Diagramm sind Bereitstellungsmöglichkeiten dargestellt, einschließlich NVMe für Cache mit HDD für Kapazität, SSD für Cache mit HDD für Kapazität und NVMe für Cache mit einer Mischung aus SSD und HDD für Kapazität.

  1. NVMe und HDDs: Mit den NVMe-Laufwerken werden Lese- und Schreibvorgänge beschleunigt, indem beide zwischengespeichert werden. Die Zwischenspeicherung von Lesevorgängen ermöglicht den HDDs die Konzentration auf Schreibvorgänge. Mit der Zwischenspeicherung von Schreibvorgängen werden Bursts absorbiert, und Schreibvorgänge können zusammengefasst werden, bis bei Bedarf das De-Staging durchgeführt wird. Dies erfolgt auf künstlich serialisierte Weise, um den IOPS- und E/A-Durchsatz für HDDs zu maximieren. So können NVMe-ähnliche Schreibeigenschaften und – für häufig oder kürzlich gelesene Daten – auch NVMe-ähnliche Leseeigenschaften erzielt werden.

  2. SSDs und HDDs: Ähnlich wie im obigen Fall werden Lese- und Schreibvorgänge mit SSDs beschleunigt, indem beide zwischengespeichert werden. Dies ermöglicht SSD-ähnliche Schreibeigenschaften und für häufig oder kürzlich gelesene Daten auch SSD-ähnliche Leseeigenschaften.

    Es gibt noch eine weitere Option, die eher ungewöhnlich ist: die Nutzung von Laufwerken aller drei Typen.

  3. NVMe + SSD + HDD. Bei Verwendung von Laufwerken aller drei Typen übernehmen die NVMe-Laufwerke die Zwischenspeicherung für die SSDs und HDDs. Der Vorteil besteht darin, dass Sie Volumes auf den SSDs und den HDDs parallel in demselben Cluster erstellen können, die alle per NVMe beschleunigt werden. Erstere verhalten sich genauso wie bei einer reinen Flash-Bereitstellung, und Letztere verhalten sich genauso wie bei den oben beschriebenen Hybridbereitstellungen. Vom Konzept her entspricht dies der Nutzung von zwei Pools mit größtenteils unabhängiger Kapazitätsverwaltung, Ausfall- und Reparaturzyklen usw.

    Wichtig

    Wir empfehlen Ihnen, die SSD-Ebene zu verwenden, um Ihre leistungsempfindlichsten Workloads als reine Flash-Bereitstellung anzuordnen.

Option 3: Maximieren der Kapazität

Bei Workloads, für die nur selten eine sehr hohe Kapazität und Schreibvorgänge benötigt werden, z. B. Archivierung, Sicherungsziele, Data Warehouses oder „Cold Storage“, sollten Sie einige SSDs für die Zwischenspeicherung mit vielen großen HDDs zur Abdeckung der Kapazität kombinieren.

Bereitstellungsoptionen zur Kapazitätsmaximierung.

  1. SSDs und HDDs: Die SSDs übernehmen die Zwischenspeicherung der Lese- und Schreibvorgänge, um Bursts zu absorbieren und eine SSD-ähnliche Schreibleistung zu erzielen. Später wird dann das optimierte De-Staging für die HDDs durchgeführt.

Wichtig

Konfigurationen nur mit HDDs werden nicht unterstützt. Es ist nicht ratsam, dass SSDs mit längerer Lebensdauer die Zwischenspeicherung für SSDs mit kürzerer Lebensdauer übernehmen.

Überlegungen zur Größenanpassung

Cache

Jeder Server muss mindestens über zwei Cachelaufwerke verfügen (Mindestanforderung zur Erzielung von Redundanz). Wir empfehlen Ihnen, als Anzahl von Kapazitätslaufwerken ein Vielfaches der Anzahl von Cachelaufwerken zu wählen. Wenn Sie beispielsweise vier Cachelaufwerke verwenden, erhalten Sie eine einheitlichere Leistung, wenn Sie acht Kapazitätslaufwerke (Verhältnis 1:2) nutzen, und nicht sieben oder neun.

Die Cachegröße sollte so gewählt werden, dass der Arbeitssatz Ihrer Anwendungen und Workloads abgedeckt werden kann (also alle Daten, die jeweils aktiv gelesen und geschrieben werden). Darüber hinaus besteht für die Cachegröße keine weitere Anforderung. Für Bereitstellungen mit HDDs sind 10 % Kapazität ein guter Ausgangspunkt. Wenn beispielsweise jeder Server über vier 4-TB-HDDs mit insgesamt 16 TB Kapazität verfügt, ergibt sich für zwei 800-GB-SSDs ein Gesamtcache von 1,6 TB pro Server. Bei reinen Flash-Bereitstellungen – vor allem mit SSDs mit sehr langer Lebensdauer – kann es ratsam sein, eher mit fünf Prozent Kapazität zu beginnen. Beispiel: Wenn jeder Server über eine Kapazität von 24 x 1,2-TB-SSD = 28,8 TB verfügt, ergeben sich 2 x 750-GB-NVMe = 1,5 TB an Cache pro Server. Sie können später jederzeit Cachelaufwerke hinzufügen oder entfernen, um dies anzupassen.

Allgemein

Wir empfehlen Ihnen, die Gesamtspeicherkapazität pro Server auf ca. 400 TB (Terabyte) zu begrenzen. Je mehr Speicherkapazität pro Server vorhanden ist, desto mehr Zeit wird nach einem Ausfall oder Neustart für die erneute Synchronisierung der Daten benötigt, z. B. beim Anwenden von Softwareupdates. Die maximale Größe pro Speicherpool beträgt derzeit 4 PB (Petabytes; 4.000 TB) (1 PB für Windows Server 2016).

Nächste Schritte

Weitere Informationen finden Sie auch unter: