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Gilt für: Azure Stack HCI, Versionen 22H2 und 21H2; Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016
Direkte Speicherplätze ist ein Feature von Azure Stack HCI und Windows Server, mit dem Sie Server mit internem Speicher in eine softwaredefinierte Speicherlösung clustern können.
Dieser Artikel enthält eine Übersicht über direkte Speicherplätze, wie es funktioniert, wann sie verwendet werden soll, und deren wichtigsten Vorteile. Sie können auch Videos und echte Kundengeschichten in diesem Artikel erkunden, um mehr über "Direkte Speicherplätze" zu erfahren.
Um zu beginnen, probieren Sie "Direkte Speicherplätze" in Microsoft Azure aus, oder laden Sie eine 180-tage-lizenzierte Evaluierungskopie von Windows Server aus Windows Server-Evaluierungen herunter. Informationen zu den Mindesthardwareanforderungen für Direkte Speicherplätze unter Windows Server und Azure Stack HCI finden Sie unter Systemanforderungen für Windows Server und Systemanforderungen für Azure Stack HCI. Um "Storage Spaces Direct" als Teil von Azure Stack HCI bereitzustellen, siehe Bereitstellen des Azure Stack HCI-Betriebssystems.
Was ist „Direkte Speicherplätze“?
"Direkte Speicherplätze" ist eine softwaredefinierte Speicherlösung, mit der Sie Speicherressourcen in Ihrer konvergenten und hyperkonvergierten IT-Infrastruktur freigeben können. Sie können interne Speicherlaufwerke auf einem Cluster physischer Server (2 und bis zu 16) in einem softwaredefinierter Speicherpool kombinieren. Dieser Speicherpool verfügt über Cache, Tiering, Resilienz und Erasure Coding über Spalten hinweg – allesamt automatisch konfiguriert und verwaltet.
Sie können die Speicherkapazität Ihres Clusters skalieren, indem Sie weitere Laufwerke hinzufügen oder weitere Server im Cluster hinzufügen. Direkte Speicherplätze integriert automatisch die neuen Laufwerke und gleicht den Speicherpool neu aus. Außerdem wird automatisch das schnellste Speichermedium verwendet, um einen integrierten und stets verfügbaren Cache bereitzustellen.
Storage Spaces Direct ist eine Kerntechnologie von Azure Stack HCI, Versionen 21H2 und 20H2. Es ist auch in den Datacenter-Editionen von Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016, Windows Server Insider Preview Builds und Azure Edition von Windows Server 2022 enthalten.
Sie können Direkte Speicherplätze auf einem Cluster physischer Server oder auf Virtuellen Computern (VM)-Gastclustern bereitstellen. Wenn Sie sie auf einem hyperkonvergierten Cluster physischer Server bereitstellen, empfehlen wir die Verwendung von Azure Stack HCI-Servern. Um "Storage Spaces Direct" als Teil von Azure Stack HCI bereitzustellen, siehe Bereitstellen des Azure Stack HCI-Betriebssystems.
Die Bereitstellung von Storage Spaces Direct auf VM-Gastclustern ermöglicht virtuellen gemeinsamen Speicher über eine Reihe von virtuellen Computern in einer privaten oder öffentlichen Cloud. In Produktionsumgebungen wird diese Bereitstellung nur in Windows Server unterstützt. Informationen zum Bereitstellen von "Direkte Speicherplätze" auf VM-Gastclustern in Windows Server finden Sie unter Verwenden von Direkte Speicherplätze in Clustern virtueller Gastcomputer.
Funktionsweise
Direkte Speicherplätze wendet viele der Features von Windows Server an, z. B. Failoverclustering, CSV-Dateisystem (Cluster Shared Volume, freigegebenes Clustervolume), SMB 3 (Server Message Block) und Speicherplätze. Außerdem wird eine neue Technologie namens Software Storage Bus eingeführt.
"Direkte Speicherplätze" erstellt eine softwaredefinierte Speicherlösung, indem die internen Speicherlaufwerke auf einem Cluster von Branchenstandardservern kombiniert werden. Zunächst verbinden Sie Ihre Server mit internen Speicherlaufwerken über Ethernet, um einen Cluster zu bilden– es ist kein spezielles Kabel oder Speicher fabric erforderlich. Wenn Sie "Direkte Speicherplätze" auf diesem Cluster aktivieren, werden die Speicherlaufwerke von jedem dieser Server in einem softwaredefinierten Pool mit praktisch gemeinsam genutztem Speicher kombiniert.
Anschließend erstellen Sie Volumes aus diesem Speicherpool, in dem Sie Ihre Daten speichern können. Diese Volumes führen das CSV-Dateisystem aus. Dies bedeutet, dass diese Volumes für jeden Server so aussehen und agieren, als ob sie lokal bereitgestellt werden. Mit integrierter Fehlertoleranz in diesen Volumes bleiben Ihre Daten online und zugänglich, auch wenn ein Laufwerk fehlschlägt oder der gesamte Knoten offline geht.
In diesen Volumes können Sie Ihre Dateien, z. B. VHD und VHDX für VMs, platzieren. Sie können den Cluster, in dem Direkte Speicherplätze ausgeführt wird, verwenden als:
- Dateiserver mit horizontaler Skalierung (Scale-out File Server, SoFS) durch Verfügbarmachen der Volumes über das Netzwerk als SMB 3-Dateifreigaben
- Hyperkonvergentes System, indem Hyper-V im Cluster aktiviert wird und Ihre VMs direkt auf den Volumes platziert werden
Im folgenden Abschnitt werden die Features und Komponenten eines Storage Spaces Direct-Stacks beschrieben.
Netzwerkhardware. "Storage Spaces Direct verwendet SMB3, einschließlich SMB Direct und SMB Multichannel, über Ethernet für die Kommunikation zwischen Servern." Es wird dringend empfohlen, 10+ GbE mit Remote-Direct Memory Access (RDMA), entweder iWARP oder RoCE, zu verwenden.
Speicherhardware. Direkte Speicherplätze erfordern 2 und bis zu 16 von Microsoft genehmigte Server mit direkt angeschlossenen SATA-, SAS-, NVMe- oder persistenten Speicherlaufwerken, die physisch an jeweils nur einen Server angeschlossen sind. Jeder Server muss über mindestens zwei Festkörperlaufwerke und mindestens vier weitere Laufwerke verfügen. Die SATA- und SAS-Geräte sollten sich hinter einem Hostbusadapter (HBA) und SAS-Erweiterung befinden.
Failoverclustering Storage Spaces Direct verwendet die integrierte Clustering-Funktion von Azure Stack HCI und Windows Server, um die Server zu verbinden.
Softwarespeicherbus. Der Softwarespeicherbus erstreckt sich über den Cluster und stellt eine softwaredefinierte Speicher fabric her, in der alle Server alle lokalen Laufwerke der anderen sehen können. Sie können sich dies als Ersatz für kostspielige und restriktive Fibre Channel- oder Shared SAS-Kabel vorstellen.
Cache auf Speicherbusebene Der Softwarespeicherbus bindet dynamisch die schnellsten Laufwerke (z. B. SSD) an langsamere Laufwerke (z. B. HDDs), um serverseitigen Lese-/Schreibcache bereitzustellen, der E/A beschleunigt und den Durchsatz erhöht.
Speicherpool. Die Sammlung von Laufwerken, die die Basis von "Speicherplätze" bilden, wird als Speicherpool bezeichnet. Es wird automatisch erstellt, und alle berechtigten Laufwerke werden automatisch erkannt und hinzugefügt. Es wird dringend empfohlen, einen Pool pro Cluster mit den Standardeinstellungen zu verwenden. Weitere Informationen zum Speicherpool finden Sie im Deep Dive into the Storage Pool Blog.
„Speicherplätze“. Speicherplätze bietet Fehlertoleranz für „virtuelle Festplatten“ mit Spiegelung und/oder Erasure Coding. Sie können sich dies als verteiltes, softwaredefiniertes RAID vorstellen, indem Sie die Laufwerke im Pool verwenden. In "Storage Spaces Direct" bieten diese virtuellen Datenträger in der Regel Resistenz gegen zwei gleichzeitige Laufwerks- oder Serverfehler (z. B. 3-Wege-Spiegelung, wobei jede Datenkopie auf einem anderen Server vorhanden ist) – obwohl auch Chassis- und Rack-Fehlertoleranz verfügbar sind.
Robustes Dateisystem (Resilient File System, ReFS). ReFS ist das führende Dateisystem, das für die Virtualisierung entwickelt wurde. Es sorgt für eine erhebliche Beschleunigungen von VHDX-Dateivorgängen, wie Erstellung, Erweiterung und Prüfpunkt-Zusammenführung, sowie integrierte Prüfsummen zum Erkennen und Beheben von Bitfehlern. Außerdem werden Echtzeitebenen eingeführt, die Daten basierend auf der Nutzung zwischen den Speicherebenen „heiß“ und „kalt“ in Echtzeit rotieren.
Freigegebene Clustervolumes Das CSV-Dateisystem vereint alle ReFS-Volumes in einem einzigen Namespace, auf den über einen beliebigen Server zugegriffen werden kann. Für jeden Server wirkt jedes Volumen, als wäre es lokal eingebunden.
Scale-Out Dateiserver. Diese letzte Ebene ist nur in konvergenten Bereitstellungen erforderlich. Es bietet Remotedateizugriff mithilfe des SMB3-Zugriffsprotokolls auf Clients, wie beispielsweise einen anderen Cluster mit Hyper-V, über das Netzwerk, wodurch Storage Spaces Direct in netzwerkgebundenen Speicher (NAS) umgewandelt wird.
Hauptvorteile
Direkte Speicherplätze bieten die folgenden wichtigsten Vorteile:
| Abbildung | BESCHREIBUNG |
|---|---|
|
Einfachheit. Wechseln Sie von Branchenstandardservern mit Windows Server oder Azure Stack HCI zu Ihrem ersten Direkten Speicherplätze-Cluster in weniger als 15 Minuten. Für System Center-Benutzende erfolgt die Bereitstellung über ein einziges Kontrollkästchen. |
|
Hochleistung. Ganz gleich, ob All-Flash oder Hybrid, Storage Spaces Direct kann mehr als 13,7 Millionen IOPS pro Server erreichen. Die Hypervisor-eingebettete Architektur von Storage Spaces Direct bietet konsistente, niedrige Latenz, integrierten Lese-/Schreibcache und Unterstützung für modernste NVMe-Laufwerke, die direkt auf dem PCIe-Bus bereitgestellt werden. |
|
Fehlertoleranz. Integrierte Resilienz behandelt Laufwerk-, Server- oder Komponentenfehler mit fortlaufender Verfügbarkeit. Größere Bereitstellungen können auch für Gehäuse- und Rack-Fehlertoleranz konfiguriert werden. Wenn Hardware fehlschlägt, tauschen Sie sie einfach aus. die Software heilt sich selbst, ohne komplizierte Verwaltungsschritte. |
|
Ressourceneffizienz. Die Codierung von Löschungen bietet bis zu 2,4x höhere Speichereffizienz mit einzigartigen Innovationen, wie z. B. Local Reconstruction Codes und ReFS Echtzeitstufen, um diese Vorteile auf Festplattenlaufwerke und gemischte Hot- oder Cold-Workloads zu erweitern, und gleichzeitig die CPU-Auslastung zu minimieren, um Ressourcen zurückzugeben, wo sie am meisten benötigt werden – an die virtuellen Computer. |
|
Verwaltbarkeit. Verwenden Sie Speicher-QoS-Steuerelemente , um ausgelastete virtuelle Computer im Hinblick auf minimale und maximale IOPS-Grenzwerte pro VM zu überprüfen. Der Gesundheitsdienst bietet eine kontinuierliche integrierte Überwachung und Alarmierung. Neue APIs erleichtern das Sammeln umfangreicher, clusterweiter Leistungs- und Kapazitätsmetriken. |
|
Skalierbarkeit. Gehen Sie auf bis zu 16 Server und über 400 Laufwerke für bis zu 4 Petabyte (4.000 Terabyte) Speicher pro Cluster. Zum Skalieren fügen Sie weitere Laufwerke hinzu, oder fügen Sie weitere Server hinzu. Direkte Speicherplätze integrieren automatisch neue Laufwerke und beginnen mit der Verwendung. Die Speichereffizienz und -leistung verbessern sich vorhersehbar bei größerem Maßstab. |
Wann man es verwenden sollte
"Direkte Speicherplätze" ist eine Kerntechnologie von Azure Stack HCI und Windows Server. Sie bietet eine ideale Netzwerkspeicherlösung, wenn Sie:
- Erhöhen Sie die Kapazität Ihres Netzwerkspeichers oder erweitern Sie diese. Sie können weitere Laufwerke hinzufügen oder weitere Server hinzufügen, um Ihre Netzwerkspeicherkapazität zu erweitern und ihre Daten weiterhin sicher und zugänglich zu halten. Wenn ein Laufwerk innerhalb des Speicherpools fehlschlägt oder der gesamte Knoten offline ist, bleiben alle Daten online und zugänglich.
- Geben Sie dieselbe Datenmenge aus unterschiedlichen Speicherorten gleichzeitig frei. Der Speicherpool, den Direkte Speicherplätze erstellt, ähnelt in Aussehen und Funktionsweise einer Netzwerkfreigabe. Ihre Netzwerkbenutzer können jederzeit von jedem Ort aus auf die gespeicherten Daten zugreifen, ohne sich gedanken über den physischen Standort ihrer gespeicherten Daten zu machen.
- Verwenden Sie eine Mischung aus Speichermedien. Mit "Direkte Speicherplätze" können Sie verschiedene Arten von Speichermedien in Ihrem Servercluster kombinieren, um den softwaredefinierten Speicherpool zu bilden. Die Software entscheidet automatisch, welche Medien basierend auf Daten verwendet werden sollen – aktive Daten auf schnelleren Medien und anderen selten verwendeten Daten auf langsameren Medien.
Bereitstellungsoptionen
Direkte Speicherplätze unterstützen die folgenden beiden Bereitstellungsoptionen:
- Hyperkonvergent
- Konvergent
Hinweis
Azure Stack HCI unterstützt nur hyperkonvergierte Bereitstellung.
Hyperconverged-Bereitstellung
In einer hyperkonvergierten Bereitstellung verwenden Sie einen einzelnen Cluster sowohl für die Berechnung als auch für den Speicher. Die hyperkonvergente Bereitstellungsoption führt Hyper-V-VMs oder SQL Server-Datenbanken direkt auf den Servern aus, die den Speicher bereitstellen, und speichert ihre Dateien auf den lokalen Volumes. Dies beseitigt die Notwendigkeit, den Dateiserverzugriff und die Berechtigungen zu konfigurieren, was wiederum die Hardwarekosten für kleine bis mittlere Unternehmen und Remote- oder Zweigstellenbereitstellungen reduziert. Informationen zum Bereitstellen von "Direkte Speicherplätze" unter Windows Server finden Sie unter Bereitstellen von "Direkte Speicherplätze" auf Windows Server. Informationen zum Bereitstellen von "Direkte Speicherplätze" als Teil von Azure Stack HCI finden Sie unter Was ist der Bereitstellungsprozess für Azure Stack HCI?
Konvergente Bereitstellung
In einer konvergenten Bereitstellung verwenden Sie separate Cluster für Speicher- und Compute. Die Option zur konvergenten Bereitstellung ordnet einen Dateiserver mit horizontaler Skalierung (SoFS) in Ebenen über Direkte Speicherplätze an, um NAS- über SMB 3-Dateifreigaben bereitzustellen. Dies ermöglicht die skalierungsbasierte Berechnung und Arbeitsauslastung unabhängig vom Speichercluster, die für größere Bereitstellungen wie Hyper-V IaaS (Infrastructure as a Service) für Dienstanbieter und Unternehmen unerlässlich sind.
Verwalten und Überwachen
Sie können die folgenden Tools verwenden, um Direkte Speicherplätze zu verwalten und zu überwachen:
| Name | Grafische oder Befehlszeile? | Bezahlt oder enthalten? |
|---|---|---|
| Windows Admin Center | Grafisch | Enthalten |
| Server-Manager und Failovercluster-Manager | Grafisch | Enthalten |
| Windows PowerShell | Befehlszeile | Enthalten |
|
System Center Virtual Machine Manager (SCVMM) & Betriebsleiter |
Grafisch | Bezahlt |
Videoaufnahmen
Storage Spaces Direct Übersicht (5 Minuten)
Storage Spaces Direct bei Microsoft Ignite 2018 (1 Stunde)
Storage Spaces Direct bei Microsoft Ignite 2017 (1 Stunde)
Launch-Event zu Storage Spaces Direct bei Microsoft Ignite 2016 (1 Stunde)
Kundenstimmen
Es gibt über 10.000 Cluster weltweit, in denen Storage Spaces Direct ausgeführt wird. Organisationen aller Größen, von kleinen Unternehmen, die nur zwei Knoten bereitstellen, bis hin zu großen Unternehmen und Regierungen, die Hunderte von Knoten bereitstellen, hängen von "Direkte Speicherplätze" für ihre kritischen Anwendungen und Infrastruktur ab.
Besuchen Sie Microsoft.com/HCI , um ihre Geschichten zu lesen.
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