Décrivez les fonctionnalités, les avantages et les cas d’usage des espaces de stockage

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Les espaces de stockage simplifient la configuration et la gestion du stockage. Toutefois, lors de l’utilisation du stockage partagé, elles sont soumises à des limites d’extensibilité et de performances qui peuvent ne pas être acceptables dans l’entreprise critique. Pour répondre à des scénarios plus exigeants en matière de performances et de mise à l’échelle, vous pouvez tirer parti des espaces de stockage direct.

Que sont les espaces de stockage direct ?

Les espaces de stockage direct sont une évolution des espaces de stockage inaugurés par Windows Server 2012. Ils exploitent les espaces de stockage, le clustering de basculement, CSV et SMB 3.x pour implémenter un stockage en cluster virtualisé et hautement disponible en utilisant des disques locaux sur chaque nœud d’un cluster Storage Spaces Direct. Ils conviennent à l’hébergement de charges de travail hautement disponibles, y compris les machines virtuelles et les bases de données SQL Server. Les espaces de stockage direct prennent en charge le stockage en attachement direct (DAS) et les JBOD. Cela élimine la nécessité de disposer d’une infrastructure de stockage partagé et vous permet d’utiliser un mélange de disques SATA pour réduire les coûts et les appareils NVMe afin d’améliorer les performances.

Notes

CSV est un système de fichiers en cluster qui permet à des nœuds de cluster de lire et d’écrire simultanément sur le même jeu de volumes NTFS ou ReFS. Cela fournit une distribution de charge équilibrée et augmente la vitesse de basculement en éliminant la nécessité de modifier la propriété du lecteur ou de démonter et de remonter les volumes.

The architecture of Cluster Shared Volumes, including the storage pool, volumes, and volume mounts.

Remarque

Software Storage Bus forme une infrastructure de stockage définie par logiciel composée de lecteurs locaux sur des nœuds de cluster. Il lie également de manière dynamique les lecteurs les plus rapides aux lecteurs plus lents pour fournir une mise en cache en lecture/écriture côté serveur qui accélère les opérations d’E/S et augmente le débit.

Architecture de Storage Spaces Direct

L’architecture des espaces de stockage direct est constituée des composants suivants :

  • Charges de travail de Storage Spaces Direct. Les charges de travail courantes incluent les machines virtuelles et les bases de données SQL Server.
  • CSV. CSV consolide plusieurs volumes en un seul espace de noms accessible via le système de fichiers sur n’importe quel nœud de cluster.
  • Des volumes au format ReFS ou NTFS. ReFS est l’option recommandée car elle accélère les opérations de disque dur virtuel (VHD/VHDX), ce qui offre des performances supérieures par rapport au système de fichiers NTFS. ReFS offre également des avantages en matière de résilience, tels que la détection d’erreurs et la correction automatique.
  • Les espaces de stockage et les disques virtuels sous-jacents. Avec les espaces de stockage, vous créez des disques virtuels à l’aide du stockage disponible dans le pool de stockage. Les disques virtuels assurent la résilience contre les défaillances de disque et de serveur car les données sont réparties sur des disques sur des serveurs différents.

Notes

Dans le contexte des espaces de stockage direct, le terme volume fait généralement référence au volume et au disque virtuel sous-jacent.

  • Software Storage Bus. Les espaces de stockage direct utilise le protocole SMB (Server Message Block) pour la communication intranœud à l’aide de Software Storage Bus. Software Storage Bus expose le stockage sur chaque nœud, en le faisant faire partie de la couche d’espaces de stockage.
  • Clustering de basculement. Le clustering de basculement est la fonctionnalité de Windows Server qui vous permet d’implémenter des charges de travail hautement disponibles, y compris des espaces de stockage direct.
  • Instances Windows Server Les espaces de stockage direct cluster peuvent inclure entre 2 et 16 serveurs.
  • Mise en réseau SMB. La mise en réseau SMB prend en charge SMB direct et SMB Multichannel.
  • Réseau. Les espaces de stockage direct nécessitent une connectivité réseau entre les nœuds du cluster. Vous devez utiliser plusieurs cartes réseau basées sur RDMA par nœud.
  • Pool de stockage. Le pool de stockage utilise des disques locaux à partir de tous les nœuds de cluster.
  • Disques locaux. Chaque serveur doit disposer d’un stockage attaché localement, tel qu’un disque dur, un disque SSD, un NVMe ou un disque PMem.

The architecture of a typical Storage Spaces Direct implementation, including the storage pool, software storage bus, cluster, Storage Spaces, CSV, and Hyper-V VMs.

Avantages de Storage Spaces Direct

Windows Server offre un large éventail d’avantages en matière d’espaces de stockage direct, notamment :

  • Déduplication et compression des volumes ReFS La déduplication prend en charge des volumes allant jusqu’à 64 téraoctets (To) et déduplique les 4 premiers To de chaque fichier.
  • Prise en charge native des modules de mémoire persistants dans les clusters espaces de stockage direct. Vous pouvez utiliser PMEM comme cache pour accélérer la plage de travail active, ou pour garantir une latence faible cohérente sur l’ordre des microsecondes.
  • Résilience imbriquée d’une infrastructure hyperconvergée à deux nœuds. Avec la résilience imbriquée, un cluster espaces de stockage direct à deux nœuds peut fournir un stockage accessible en continu pour les applications et les machines virtuelles même si un nœud de serveur cesse de fonctionner et qu’un lecteur tombe en panne dans l’autre nœud du serveur.
  • Clé USB comme témoin. Vous pouvez utiliser une clé USB à faible coût connecté à votre routeur pour qu’elle fonctionne en tant que témoin dans les clusters espaces de stockage direct à deux nœuds.
  • Historique des performances pour une visibilité sur l’utilisation des ressources et les performances. Cette fonctionnalité intégrée collecte automatiquement plus de 50 compteurs essentiels couvrant le calcul, la mémoire, le réseau et le stockage, et les stocke pendant un an.
  • Mise à l’échelle pour un maximum de 4 pétaoctets (Po) par cluster. À partir de Windows Server 2019, les espaces de stockage direct prennent en charge jusqu’à 4 Po (ou 4 000 To) de capacité brute par pool de stockage.
  • Parité avec accélération par miroir Avec la parité à accélération miroir, vous pouvez créer des volumes d’espaces de stockage direct qui font partie du miroir et de la parité de la partie, de manière similaire à mélanger RAID-1 et RAID-5/6 pour combiner leurs avantages. Dans Windows Server 2019, les performances de parité accélérées par miroir sont supérieures à celles de Windows Server 2016.
  • Détection d’anomalie de latence de lecteur. Les espaces de stockage direct détectent automatiquement les modifications anormales des performances des disques et les nomment dans Windows PowerShell et le centre d’administration Windows avec un état de latence anormale .
  • Prise en charge de la mémoire de classe de stockage pour les machines virtuelles. Cela permet de créer des volumes d’accès direct au format NTFS sur des modules de mémoire en double (DIMM) non volatile et de les exposer à des machines virtuelles de Microsoft Hyper-V. Cela permet aux machines virtuelles Hyper-V de tirer parti des avantages de performances à faible latence des périphériques de mémoire de classe de stockage.
  • Extensions Windows Admin Center. Vous pouvez gérer et surveiller les espaces de stockage direct avec des tableaux de bord conçus spécialement dans le centre d’administration Windows.

Cas d’usage de Storage Spaces Direct

Lorsque vous planifiez des espaces de stockage direct, vous devez déterminer si vous souhaitez séparer les couches de virtualisation et de stockage. Cette séparation détermine si vous allez implémenter une architecture hyper-convergée ou désagrégée.

Dans l’architecture hyper-convergé, vous configurez un cluster Hyper-V avec un stockage local sur chaque serveur Hyper-V et vous mettez à l’échelle cette solution en ajoutant des serveurs Hyper-V supplémentaires avec un stockage supplémentaire. Il s’agit de la solution optimale pour les petites et moyennes entreprises.

Si vous devez être en mesure de mettre à l’échelle la couche de virtualisation et la couche de stockage indépendamment les unes des autres, vous devez choisir l’architecture désagrégée. Cette approche se compose de deux clusters distincts, avec l’un hébergeant des machines virtuelles Hyper-V et l’autre un serveur de fichiers avec montée en puissance parallèle (SOFS) dans lequel résident les disques de machine virtuelle. Cette solution vous permet de mettre à l’échelle la puissance de traitement de la couche de virtualisation séparément de la capacité de stockage de la couche de stockage. Cela est généralement optimal pour les déploiements à grande échelle.

Notes

SOFS fournit l’accès au système de stockage à l’aide de SMB 3.x. SOFS fournit un stockage SMB dans des configurations désagrégées. Toutefois, il n’est pas adapté aux configurations hyper-convergées.

D’autres cas d’utilisation d’espaces de stockage direct incluent le stockage des fichiers de réplication Hyper-V et la sauvegarde ou l’archivage des fichiers de machine virtuelle. Vous pouvez également déployer des espaces de stockage direct pour héberger des fichiers de base de données système et utilisateur Microsoft SQL Server.