Apa itu penyimpanan yang ditentukan perangkat lunak Windows Server?
Penyimpanan yang ditentukan perangkat lunak adalah salah satu blok pengompilasi dasar Azure Stack HCI. Namun, tidak seperti Hyper-V atau Pengklusteran Failover, penyimpanan yang ditentukan perangkat lunak bukanlah peran server individual atau fitur. Sebaliknya, itu terdiri dari berbagai teknologi yang seringkali saling melengkapi. Anda dapat menggabungkan teknologi ini untuk menerapkan berbagai skenario virtualisasi penyimpanan seperti pengklusteran tamu atau HCI. Teknologi ini termasuk Ruang Penyimpanan, Cluster Shared Volumes (CSV), Server Message Block (SMB), SMB Multichannel, SMB Langsung, Scale Out File Server (SOFS), Storage Spaces Direct (S2D), dan Replikasi Penyimpanan. Untuk menggunakan Azure Stack HCI di lingkungan bukti dari konsep, Anda akan mengandalkan sebagian besar teknologi ini.
Catatan
Ini bukan daftar komprehensif tetapi cukup untuk mendapatkan pemahaman dasar tentang fungsi penyimpanan inti yang ditentukan perangkat lunak di Azure Stack HCI.
Apa itu penyimpanan yang ditentukan perangkat lunak?
Penyimpanan yang ditentukan perangkat lunak menggunakan virtualisasi penyimpanan, untuk memisahkan manajemen penyimpanan dan presentasi dari perangkat keras fisik dasar. Salah satu manfaat utama dari pendekatan ini adalah menyederhanakan penyediaan dan akses sumber daya penyimpanan.
Alasan untuk menggunakan penyimpanan yang ditentukan perangkat lunak
Dengan penyimpanan yang ditentukan perangkat lunak, menerapkan beban kerja virtual tidak lagi memerlukan konfigurasi nomor unit logis (LUN) dan pengalih Storage Area Network (SAN) sesuai dengan spesifikasi vendor pihak ketiga. Sebagai gantinya, Anda dapat mengelola penyimpanan dengan cara yang sama dan konsisten terlepas dari perangkat keras dasar. Selain itu, Anda memiliki opsi untuk mengganti teknologi eksklusif dan mahal dengan solusi berbasis perangkat keras yang fleksibel dan ekonomis. Alih-alih mengandalkan SAN khusus untuk penyimpanan dengan ketersediaan tinggi dan berperforma tinggi, Anda dapat menggunakan disk lokal dengan menggunakan penyempurnaan dalam protokol berbagi file jarak jauh, dan jaringan dengan bandwidth tinggi dan berlatensi rendah.
Ruang penyimpanan adalah contoh paling sederhana dari penyimpanan yang ditentukan perangkat lunak dalam skenario non-kluster.
Ruang penyimpanan
Ruang penyimpanan adalah kemampuan virtualisasi penyimpanan yang telah dibangun Microsoft ke dalam Azure Stack HCI, Windows Server, dan Windows 10. Fitur ruang penyimpanan terdiri dari dua komponen:
- Kumpulan penyimpanan adalah kumpulan disk fisik yang dikumpulkan ke dalam disk logis yang dapat Anda kelola sebagai satu entitas. Kumpulan penyimpanan dapat berisi disk fisik dari berbagai jenis dan ukuran.
- Ruang penyimpanan adalah disk virtual yang dapat Anda buat dari ruang kosong di kumpulan penyimpanan. Disk virtual setara dengan LUN pada SAN.
Alasan menggunakan ruang penyimpanan
Alasan paling umum untuk menggunakan ruang penyimpanan meliputi:
- Meningkatkan tingkat ketahanan penyimpanan, seperti pencerminan dan paritas. Ketahanan disk Virtual menyerupai teknologi Array Disk Independen (RAID) Redundan.
- Meningkatkan performa penyimpanan dengan menggunakan tingkat penyimpanan. Tingkat penyimpanan memungkinkan Anda untuk mengoptimalkan penggunaan berbagai jenis disk dalam ruang penyimpanan. Misalnya, Anda dapat menggunakan drive solid-state (SSD) cepat tetapi berkapasitas kecil, dengan hard disk yang lebih lambat tetapi berkapasitas besar. Saat Anda menggunakan kombinasi disk ini, Ruang Penyimpanan secara otomatis memindahkan data yang sering diakses ke disk yang lebih cepat. kemudian, memindahkan data yang diakses lebih jarang ke disk yang lebih lambat.
- Meningkatkan performa penyimpanan dengan menggunakan penembolokan tulis balik. Tujuan dari penembolokan tulis balik adalah untuk mengoptimalkan penulisan data ke disk di ruang penyimpanan. Penembolokan tulis balik berfungsi dengan tingkat penyimpanan. Jika server yang menjalankan ruang penyimpanan mendeteksi puncak aktivitas penulisan disk, server secara otomatis mulai menulis data ke disk yang lebih cepat.
- Meningkatkan efisiensi penyimpanan dengan menggunakan penyediaan yang ramping. Provisi tipis memungkinkan penyimpanan dialokasikan dengan mudah sesuai kebutuhan. Dalam metode alokasi penyimpanan tetap tradisional, sebagian besar kapasitas penyimpanan dialokasikan sebelumnya tetapi mungkin tetap tidak digunakan. Provisi tipis mengoptimalkan penyimpanan yang tersedia, dengan mengklaim kembali penyimpanan yang tidak lagi diperlukan dengan proses yang dikenal sebagai trim.
Contoh paling sederhana dari penyimpanan yang ditentukan perangkat lunak dalam skenario terkluster adalah Cluster Shared Volumes (CSV).
Cluster Shared Volumes
CSV adalah sistem file terkluster yang memungkinkan beberapa simpul dari kluster failover untuk membaca dari dan menulis secara bersamaan ke serangkaian volume penyimpanan yang sama. Peta volume CSV ke subdirektori dalam C:\ClusterStorage\directory pada setiap simpul kluster. Pemetaan ini memungkinkan node kluster mengakses konten yang sama melalui jalur sistem file yang sama. Sementara setiap node dapat membaca secara independen dari dan menulis ke file individual pada volume tertentu, satu simpul kluster melayani peran khusus dari pemilik CSV (atau, koordinator) dari volume tersebut. Anda memiliki opsi untuk menetapkan volume individual kepada pemilik tertentu. Namun, kluster failover secara otomatis mendistribusikan kepemilikan CSV di antara simpul kluster.
Ketika ada perubahan metadata sistem file pada volume CSV, pemilik bertanggung jawab untuk menerapkannya, mengelola orkestrasinya, dan menyinkronkannya di semua simpul kluster dengan akses ke volume tersebut. Perubahan tersebut termasuk membuat atau menghapus file. Namun, operasi tulis dan baca standar untuk membuka file pada volume CSV tidak memengaruhi metadata. Secara efektif, setiap simpul kluster dengan konektivitas langsung ke penyimpanan dasar dapat melakukannya secara mandiri, tanpa mengandalkan pemilik CSV volume tersebut.
Alasan menggunakan CSV
Penggunaan CSV yang paling umum meliputi:
- VM Hyper-V terkluster.
- Perluasan skala berbagi file data aplikasi hosting yang dapat diakses melalui SMB 3.x.
Blok Pesan Server 3.x
Protokol SMB adalah protokol berbagi file jaringan yang menyediakan akses ke file melalui jaringan Ethernet tradisional melalui protokol transpor TCP/IP. SMB berfungsi sebagai salah satu komponen inti dari teknologi penyimpanan yang ditentukan perangkat lunak. Microsoft memperkenalkan SMB versi 3.0 di Windows Server 2012, dan telah secara bertahap meningkatkannya dalam rilis berikutnya.
Alasan menggunakan SMB
Penggunaan SMB yang paling umum meliputi:
- Penyimpanan untuk file disk VM (Hyper-V melalui SMB). Hyper-V dapat menyimpan file VM, seperti konfigurasi, file disk VM, dan titik pemeriksaan dalam berbagi file melalui protokol SMB 3.x. Anda dapat menggunakan file VM ini untuk server file mandiri dan server file terkluster, yang menggunakan Hyper-V dengan penyimpanan file bersama untuk kluster.
- Microsoft SQL Server melalui SMB. SQL Server dapat menyimpan file database pengguna pada berbagi file SMB.
- Penyimpanan tradisional untuk data pengguna akhir. Protokol SMB 3.x mendukung beban kerja pekerja informasi tradisional.
SMB 3.x memberikan dukungan untuk SMB Multisaluran dan SMB Langsung.
SMB Multichannel
SMB Multisaluran adalah bagian dari penerapan protokol SMB 3.x, yang secara signifikan meningkatkan performa dan ketersediaan jaringan untuk perangkat yang menjalankan simpul kluster Windows Server atau Azure Stack HCI yang beroperasi sebagai server file. SMB Multisaluran memungkinkan server tersebut untuk memanfaatkan beberapa koneksi jaringan untuk menyediakan kemampuan berikut:
- Peningkatan throughput. Server file dapat secara bersamaan mengirimkan lebih banyak data menggunakan beberapa koneksi. SMB Multichannel bermanfaat saat menggunakan server dengan beberapa adaptor jaringan berkecepatan tinggi.
- Konfigurasi otomatis. SMB Multisaluran secara otomatis menemukan beberapa jalur jaringan yang tersedia dan secara dinamis menambahkan koneksi sesuai yang diperlukan.
- Toleransi kesalahan jaringan. Jika koneksi yang ada dihentikan karena masalah di sepanjang salah satu jalur jaringan ke server SMB 3.x. Klien SMB 3.x memiliki kemampuan bawaan untuk melakukan failover secara otomatis ke klien lain.
SMB Direct
SMB Langsung mengoptimalkan penggunaan adeptor jaringan akses memori langsung jarak jauh (RDMA) untuk lalu lintas SMB, memungkinkannya berfungsi dengan kecepatan penuh dengan latensi sangat rendah dan pemanfaatan CPU yang rendah. SMB Direct cocok untuk skenario di mana beban kerja seperti Hyper-V atau Microsoft SQL Server mengandalkan server file SMB 3.x jarak jauh untuk meniru penyimpanan lokal. SMB Langsung tersedia dan diaktifkan secara default pada semua versi Windows Server dan Azure Stack HCI yang didukung saat ini.
SMB Multisaluran bertanggung jawab untuk mendeteksi kemampuan RDMA adapter jaringan yang diperlukan untuk mengaktifkan SMB Direct. Ini secara otomatis membuat dua koneksi RDMA per antarmuka. Klien SMB secara otomatis mendeteksi dan menggunakan beberapa koneksi jaringan jika teridentifikasi konfigurasi yang sesuai.
Teknologi SMB 3.x dan CSV berfungsi sebagai dasar untuk SOFS.
Penambahan Skala Server File
SOFS adalah fitur kluster failover berbasis CSV. Ketika Anda mengonfigurasi peran server Layanan File sebagai peran kluster, Anda dapat mengaturnya sebagai Server File untuk penggunaan umum, atau sebagai Penambahan Skala Server File untuk data aplikasi. Opsi sebelumnya menerapkan folder bersama yang sangat tersedia dan dapat diakses melalui salah satu simpul kluster. Jika simpul tersebut gagal, simpul lain mengambil kepemilikan peran dan sumber dayanya, mempertahankan ketersediaan folder bersama. Namun, klien selalu mengaksesnya melalui satu simpul. SOFS menerapkan pendekatan yang berbeda, di mana folder bersama berada di volume berbasis CSV.
Alasan menggunakan SOFS
SOFS memberikan manfaat berikut:
- Peningkatan penskalaan. Karena klien mengakses folder bersama melalui beberapa simpul, jika volume permintaan akses meningkat, Anda dapat menambahkan simpul lain ke SOFS.
- Beban pemanfaatan yang seimbang. Semua simpul kluster failover dapat menerima dan memproses permintaan baca dan tulis klien yang menargetkan satu atau beberapa SOFS. Ketika Anda menggabungkan bandwidth dan daya prosesornya, Anda dapat mencapai tingkat pemanfaatan yang lebih tinggi alih-alih dengan simpul tunggal apa pun. Simpul kluster tunggal tidak lagi menjadi hambatan potensial, karena SOFS dapat mendukung klien sebanyak mungkin, karena semua simpul kluster dapat secara kolektif memfasilitasi.
- Pemeliharaan, pembaruan, dan kegagalan node tanpa gangguan. Memperbaiki masalah kerusakan disk, melakukan pemeliharaan, memperbarui, atau memulai ulang node kluster failover tidak memengaruhi ketersediaan SOFS. SOFS juga menyediakan failover transparan yang dipicu oleh kegagalan simpul.
Anda juga dapat menggunakan SOFS untuk menerapkan pengklusteran tamu.
Pengelompokan tamu
Anda mengonfigurasi kluster failover tamu yang serupa dengan kluster failover server fisik, kecuali simpul kluster adalah VM. Dalam skenario ini, Anda membuat dua atau beberapa VM, dan menerapkan kluster failover dalam sistem operasi tamu. Lalu aplikasi atau layanan dapat memanfaatkan ketersediaan tinggi antara VM. Meskipun Anda dapat menempatkan VM pada satu host, dalam skenario produksi, Anda harus menggunakan komputer host Hyper-V dengan pengklusteran failover aktif secara terpisah. Setelah menerapkan pengklusteran failover di tingkat host dan VM, Anda dapat memulai ulang sumber daya, terlepas dari apakah VM atau node host gagal.
VM Hyper-V dapat menggunakan penyimpanan bersama yang dapat Anda hubungkan menggunakan Fibre Channel atau Internet SCSI (iSCSI) dari VM terkluster. Atau, Anda dapat mengonfigurasi penyimpanan bersama pada host Hyper-V yang dikelompokkan dengan menggunakan fitur hard disk virtual bersama, lalu melampirkan disk bersama ke VM terkluster.
Anda dapat menggunakan hard disk virtual bersama dalam skenario berikut:
- CSV pada kluster host Hyper-V. Dalam skenario ini, semua file komputer virtual, termasuk file hard disk virtual bersama disimpan pada CSV yang dikonfigurasi sebagai penyimpanan bersama untuk VM terkluster.
- SOFS pada kluster penyimpanan terpisah. Skenario ini menggunakan penyimpanan berbasis file SMB sebagai lokasi file hard disk virtual bersama.
Dalam kedua skenario, Anda dapat menerapkan penyimpanan dengan menggunakan Ruang Penyimpanan Langsung.
Ruang Penyimpanan Langsung
Ruang Penyimpanan Langsung mewakili evolusi ruang penyimpanan. Ini menerapkan ruang penyimpanan, pengklusteran failover, CSV, dan SMB 3.x untuk menerapkan penyimpanan kluster virtual yang sangat tersedia dengan menggunakan disk lokal pada setiap node kluster Storage Spaces Direct. Ini cocok untuk menghosting beban kerja yang sangat tersedia, termasuk VM dan database SQL Server. Ruang Penyimpanan Langsung menghilangkan kebutuhan untuk melampirkan perangkat penyimpanan ke beberapa node kluster dalam skenario pengklusteran failover.
Menggunakan disk lokal dengan cara ini membutuhkan jaringan bandwidth tinggi dan latensi rendah di antara simpul. Untuk memenuhi persyaratan ini, Anda harus menyebarkan koneksi jaringan redundan dalam kombinasi dengan adapter jaringan RDMA kelas atas. Arsitektur ini memungkinkan Anda mendapatkan manfaat dari teknologi seperti SMB 3.x, SMB Direct, dan SMB Multichannel untuk memberikan akses penyimpanan berkecepatan tinggi, latensi rendah, dan hemat CPU.
Model beban kerja Hyper-V Ruang Penyimpanan Langsung
Ada dua model penyebaran beban kerja Hyper-V menggunakan Ruang Penyimpanan Langsung:
- Disagregasi. Dalam model yang disaggregasi, host Hyper-V (komputasi) berada dalam kluster terpisah dari host Ruang Penyimpanan Langsung (penyimpanan). Anda mengonfigurasi VM Hyper-V untuk menyimpan file mereka di kluster penyimpanan dengan mengandalkan SOFS, memungkinkan Anda untuk menskalakan kluster Hyper-V (komputasi) dan kluster berbasis S2D (penyimpanan) secara independen.
- Hiperkonvergensi. Dalam model hiperkonvergensi, simpul kluster beroperasi sebagai host Hyper-V (komputasi) dan host Ruang Penyimpanan Langsung (penyimpanan). Model penyebaran ini memiliki komputasi dan penyimpanan yang terletak di kumpulan node kluster yang sama. Untuk meningkatkan skala klaster, Anda harus meningkatkan jumlah simpulnya.
Catatan
Azure Stack HCI adalah contoh model hiperkonvergensi yang tidak menggunakan SOFS.
Untuk memberikan ketahanan ekstra untuk beban kerja Hyper-V, Anda dapat menggunakan Replika Penyimpanan.
Replika Penyimpanan
Replika Penyimpanan memungkinkan replikasi penyimpanan-agnostik, tingkat blok, sinkron, dan asinkron antara server atau kluster di berbagai lokasi fisik.
Alasan menggunakan Replika Penyimpanan
Anda dapat menggunakan Replika Penyimpanan untuk membuat kluster failover yang membentangkan dua situs fisik yang berbeda, dengan semua simpul tetap sinkron. Replikasi sinkron mereplikasi volume antar situs dalam jarak yang relatif satu sama lain. Replikasi konsisten terhadap crash, yang membantu memastikan hilangnya data nol pada tingkat-sistem file selama failover. Replikasi asinkron memungkinkan replikasi di jarak yang lebih panjang jika latensi pulang pergi jaringan melebihi 5 milidetik (md), tetapi dapat kehilangan data. Tingkat kehilangan data tergantung pada jeda replikasi antara volume sumber dan target.
Catatan
Azure Stack HCI meregangkan kluster menggunakan Replika Penyimpanan.