Windows Server の記憶域レプリカを使用して、ディザスター リカバリーのためにサーバーまたはクラスター間でボリュームをレプリケートできます。 また、これを使用して、2 つのサイトにまたがるストレッチ フェールオーバー クラスターを作成し、すべてのノードの同期を維持することもできます。
記憶域レプリカでは、以下の同期および非同期レプリケーションをサポートしています。
- Synchronous replication mirrors data within a low-latency network site with crash-consistent volumes to ensure zero data loss at the file system level during a failure.
- Asynchronous replication mirrors data across sites beyond metropolitan ranges over network links with higher latencies, but without a guarantee that both sites have identical copies of the data at the time of a potential failure.
記憶域レプリカを使用する理由
記憶域レプリカによって、Windows Server でのディザスター リカバリーと準備の機能が提供されます。 Windows Server の記憶域レプリカは、さまざまなラック、フロア、建物、キャンパス、郡、および都市上のデータを同期的に保護する機能を備えた、データ損失ゼロの安心を提供します。 障害が発生しても、損失の可能性はまったくなく、すべてのデータが他のどこかの場所に存在します。 The same applies before a disaster. 記憶域レプリカを使用すると、少しの警告が発生したときに、大災害の前にデータが失われることなく、ワークロードを安全な場所に切り替えることができます。
記憶域レプリカを使用すると、複数のデータセンターをより効率的に使用できます。 クラスターを拡張またはレプリケートすることで、複数のデータセンターでワークロードを実行して、近接ユーザーやアプリケーションによるデータ アクセスを迅速に行うことができます。 また、コンピューティング リソースの負荷分散と使用も向上します。 障害が 1 つのデータセンターをオフラインにした場合は、一般的なワークロードを一時的に他のサイトに移動できます。
記憶域レプリカを実装すると、DFS レプリケーションなどの既存のファイル レプリケーション システムを使用停止にできる場合があります。このシステムは、ローエンドのディザスター リカバリー ソリューションとして義務付けられていたものです。 DFS レプリケーションは低帯域幅ネットワークに対して適切に機能しますが、待機時間は長くなります。 多くの場合、そのシナリオでの待機時間は数時間または数日で測定されます。 待機時間が長くなるのは、ファイルが閉じられ、ネットワークの輻輳を防ぐための人工スロットルが必要であるためです。 このような設計上の特性により、DFS レプリケーション レプリカの最新のファイルは最もレプリケートされる可能性が低くなります。
記憶域レプリカはファイル レベルの下で動作し、これらの制限はありません。
記憶域レプリカでは、より長い範囲と待機時間の長いネットワークの非同期レプリケーションもサポートされています。 チェックポイントベースではなく、継続的にレプリケートされるため、変更の差分はスナップショットベースの製品よりもはるかに低くなる傾向があります。
記憶域レプリカはパーティション レイヤーで動作するため、Windows Server またはバックアップ ソフトウェアによって作成されるすべてのボリューム シャドウ コピー サービス (VSS) スナップショットがレプリケートされます。 VSS スナップショットを使用すると、ポイントインタイム リカバリー (特に非同期的にレプリケートされる非構造化ユーザー データの場合) のアプリケーション整合性データ スナップショットを取得できます。
Supported configurations
記憶域レプリカは、ストレッチ クラスター、クラスターからクラスター、およびサーバー間構成にデプロイできます。
ストレッチ クラスター レプリケーション
ストレッチ クラスター レプリケーションを使用して、1 つのクラスター内のコンピューターと記憶域の間でデータをレプリケートします。 このシナリオでは、一部のノードは一連の非対称ストレージを共有し、一部のノードは別のストレージ セットを共有します。 次に、サイト認識を使用して同期的または非同期的にレプリケートします。
記憶域レプリカ ストレッチ クラスター レプリケーションでは、記憶域スペースと共有シリアル接続 SCSI (SAS) 記憶域、記憶域ネットワーク (SAN) 論理ユニット番号 (LUN)、iSCSI 接続 LUN を使用できます。
ストレッチ クラスター構成は、PowerShell とフェールオーバー クラスター マネージャーのグラフィカル ツールを使用して管理します。 このシナリオでは、ワークロードの自動フェールオーバーがサポートされています。
次の図は、記憶域レプリカを使用したストレッチ クラスター内のストレージ レプリケーションを示しています。
Cluster-to-cluster replication
In cluster-to-cluster replication, one cluster synchronously or asynchronously replicates with another cluster.
記憶域レプリカ クラスター間レプリケーションでは、記憶域スペース ダイレクト、共有 SAS 記憶域を備えた記憶域スペース、SAN LUN、iSCSI に接続された LUN を使用できます。
クラスター間の構成は、Windows Admin Center と PowerShell を使用して管理します。 この構成では、フェールオーバーに手動で介入する必要があります。
次の図は、記憶域レプリカを使用したクラスター間ストレージ レプリケーションを示しています。
Server-to-server replication
Server-to-server replication is synchronous and asynchronous replication between two standalone servers.
このシナリオでは、共有 SAS 記憶域、SAN LUN、iSCSI 接続 LUN、およびローカル ドライブで記憶域スペースを使用できます。
サーバー間の構成は、Windows Admin Center と PowerShell を使用して管理します。 この構成では、フェールオーバーに手動で介入する必要があります。
次の図は、記憶域レプリカを使用したサーバー間ストレージ レプリケーションを示しています。
Note
また、1 台のコンピューターで 4 つの異なるボリュームを使用して、サーバー間レプリケーションを構成することもできます。 ただし、この記事では、このシナリオについては説明しません。
記憶域レプリカの機能
Windows Server の記憶域レプリカには、次の機能があります。
データ損失なし、ブロックレベルのレプリケーション。 同期レプリケーションでは、データ損失の可能性はありません。 ブロック レベルのレプリケーションでは、ファイルのロックが発生する可能性はありません。
シンプルなデプロイと管理。 記憶域レプリカの設計には、必須条件として使いやすさがあります。 Windows Admin Center を使用して、2 つのサーバー間にレプリケーション パートナーシップを作成できます。 使い慣れたフェールオーバー クラスター マネージャー ツールの直感的なウィザードを使用して、ストレッチ クラスターをデプロイします。
ゲストとホスト。 記憶域レプリカのすべての機能は、仮想化されたゲスト ベースのデプロイとホスト ベースのデプロイの両方で公開されます。 ゲストは、Windows 以外の仮想化プラットフォームで実行されている場合でも、または Windows Server がゲスト環境にある場合はパブリック クラウドで実行されている場合でも、データ ボリュームをレプリケートできます。
SMB 3-based. 記憶域レプリカは、Windows Server 2012 で最初にリリースされた、サーバー メッセージ ブロック (SMB) 3 の実績のある成熟したテクノロジを使用します。 RoCE、iWARP、InfiniBand RDMA ネットワーク カードでのマルチチャネルおよび SMB ダイレクト サポートなど、すべての SMB 高度な特性を記憶域レプリカで使用できます。
Security. 多くのベンダー製品とは異なり、記憶域レプリカには業界をリードするセキュリティ テクノロジが組み込まれます。 これには、パケット署名、AES-128-GCM の完全なデータ暗号化、Intel AES-NI 暗号化アクセラレーションのサポート、中間者攻撃防止の事前認証整合性が含まれます。 記憶域レプリカでは、ノード間のすべての認証に Kerberos AES256 が使用されます。
高パフォーマンスの初期同期。記憶域レプリカでは、シードされた初期同期がサポートされます。データのサブセットは、古いコピー、バックアップ、または出荷ドライブのターゲットに既に存在します。 初期レプリケーションでは、異なるブロックのみがコピーされ、初期同期時間が短縮され、データの帯域幅が制限される可能性があります。 ストレージ レプリカでのブロック チェックサムの計算と集計は、初期同期のパフォーマンスがストレージとネットワークの速度によってのみ制限されることを意味します。
Consistency groups. 書き込みの順序付けにより、SQL Server などのアプリケーションは複数のレプリケートされたボリュームに書き込むことが保証され、データは宛先サーバーに順番に書き込まれます。
User delegation. ユーザーには、レプリケートされたノードの組み込み Administrators グループのメンバーにならずに、レプリケーションを管理するためのアクセス許可を付与できます。 利点は、関連のない領域へのアクセスが制限されていることです。
Network constraint. 記憶域レプリカは、サーバー別およびレプリケートされたボリューム別に個々のネットワークに制限して、アプリケーション、バックアップ、および管理ソフトウェアの帯域幅を提供できます。
Thin provisioning. 記憶域スペースと SAN デバイスでのシン プロビジョニングは、多くの状況でほぼ瞬時の初期レプリケーション時間を提供するためにサポートされています。 初期レプリケーションが開始された後は、ボリュームを縮小またはトリミングすることはできません。
Compression. 記憶域レプリカは、転送元サーバーと転送先サーバーの間でネットワーク経由で転送されるデータの圧縮を提供します。 The Storage Replica Compression for Data Transfer feature is supported only in Windows Server Datacenter: Azure Edition beginning with OS build 20348.1070 and later (KB5017381).
記憶域レプリカには、次の機能が含まれています。
| Feature | Details |
|---|---|
| タイプ | Host-based |
| Synchronous | Yes |
| Asynchronous | Yes |
| Storage hardware-agnostic | Yes |
| Replication unit | Volume (Partition) |
| Windows Server ストレッチ クラスターの作成 | Yes |
| サーバー間のレプリケーション | Yes |
| クラスター間のレプリケーション | Yes |
| Transport | SMB3 |
| Network | TCP/IP または RDMA |
| ネットワークの制約のサポート | Yes |
| Network compression | Yes** |
| RDMA* | iWARP、InfiniBand、RoCE v2 |
| レプリケーションのネットワーク ポートのファイアウォール要件 | 単一の IANA ポート (TCP 445 または 5445) |
| Multipath/Multichannel | はい (SMB 3) |
| Kerberos support | はい (SMB 3) |
| ネットワーク経由の暗号化および署名 | はい (SMB 3) |
| ボリュームごとのフェールオーバーの許可 | Yes |
| 仮想プロビジョニングされた記憶域のサポート | Yes |
| 管理 UI インボックス | PowerShell、フェールオーバー クラスター マネージャー |
*余分な長距離機器とケーブル接続が必要な場合があります。
** Windows Server Datacenter を使用する場合: OS ビルド 20348.1070 以降の Azure Edition。
記憶域レプリカの前提条件
Active Directory ドメイン サービス フォレスト。
シリアル接続 SCSI (SAS) の "Just a Bunch of Disk" エンクロージャ (JBOD)、記憶域スペース ダイレクト、ファイバー チャネル記憶域ネットワーク (FC SAN)、共有仮想ハード ディスク v2 (VHDX)、Internet Small Computer Systems Interface (iSCSI) ターゲット、またはローカル SAS、SCSI、または Serial Advanced Technology Attachment (SATA) ストレージを含む記憶域スペース。 レプリケーション ログ ドライブには、ソリッド ステート ドライブ (SSD) 以上を使用することをお勧めします。 データ ストレージよりも高速なログ ストレージを使用することをお勧めします。 ログ ボリュームは、絶対に他のワークロードに使用しないでください。
同期レプリケーションのために各サーバー上に少なくとも 1 つのイーサネット/TCP 接続が必要ですが、リモート ダイレクト メモリ アクセス (RDMA) をお勧めします。
サーバーごとに 2 GB 以上の RAM と 2 つのコア。
入出力 (I/O) 書き込みワークロードを格納するのに十分な帯域幅を持ち、同期レプリケーションの平均ラウンドトリップ待機時間が 5 ミリ秒以下のサーバー間のネットワーク。 非同期レプリケーションには待機時間に関する推奨事項はありません。
Windows Server Datacenter または Windows Server Standard。 Windows Server Standard で実行されている記憶域レプリカには、次の制限があります。
- Windows Server 2019 以降を使用する必要があります。
- 記憶域レプリカでは、無制限の数のボリュームではなく 1 つのボリュームをレプリケートします。
- ボリュームのサイズは、無制限ではなく最大 2 TB です。
Background
このセクションには、基本的な業界用語、同期および非同期レプリケーション、主な動作についての情報が記載されています。
高レベルの業界用語
Disaster recovery refers to a contingency plan for recovering from site catastrophes so that the business continues to operate. データ ディザスター リカバリー とは、実稼働データの複数のコピーが別の物理的な場所に格納されることを意味します。 たとえば、ストレッチ クラスターでは、ノードの半分が 1 つのサイトにあり、半分が別のサイトにあります。 災害への備えとは、ハリケーンなどの今後の災害の前にワークロードを別の場所に先制的に移動するためのコンティンジェンシー計画を指します。
サービス レベル アグリーメント (SLA) は 、組織アプリケーションの可用性と、計画的および計画外の停止中のダウンタイムとデータ損失の許容度を定義します。 目標復旧時間 (RTO) は、ビジネスがデータの完全なアクセス不能を許容できる期間を定義します。 目標復旧ポイント (RPO) は、企業が失うことができるデータの量を定義します。
Synchronous replication
Synchronous replication guarantees that the application writes data to two locations at once before it completes the I/O operation. このレプリケーションは、ネットワークとストレージへの投資が必要であり、2 つの場所で書き込みを実行することでアプリケーションのパフォーマンスが低下するリスクがあるため、ミッション クリティカルなデータに適しています。
ソース データ コピーでアプリケーションの書き込みが行われると、元のストレージは I/O をすぐに確認しません。 代わりに、それらのデータ変更はリモート宛先のコピーにレプリケートされ、確認を返します。 その場合にのみ、アプリケーションは I/O 受信確認を受信します。 このシーケンスにより、リモート サイトとソース サイトの同期が一定に保たれ、実質的に記憶域 I/O がネットワーク全体に拡張されます。 ソース サイトの障害が発生した場合、アプリケーションはリモート サイトにフェールオーバーし、データ損失ゼロを保証して操作を再開できます。
| Mode | Diagram | Steps |
|---|---|---|
|
Synchronous データ損失ゼロ RPO |
|
1. アプリケーションがデータを書き込みます。 2. ログ データが書き込まれ、データがリモート サイトにレプリケートされます。 3. ログ データはリモート サイトで書き込まれます。 4. リモート サイトから受信確認を受信します。 5. アプリケーションの書き込みが確認されます。 t & t1: データはボリュームにフラッシュされ、ログは常にライトスルーされます |
Asynchronous replication
Asynchronous replication means that when the application writes data, the data replicates to the remote site without immediate acknowledgment guarantees. このモードにより、アプリケーションへの応答時間が短縮され、地理的に動作するディザスター リカバリー ソリューションが可能になります。
アプリケーションがデータを書き込むと、レプリケーション エンジンによって書き込みがキャプチャされ、すぐにアプリケーションに対して確認されます。 キャプチャしたデータは、リモートの場所にレプリケートされます。 リモート ノードはデータのコピーを処理し、ソース コピーへの受信確認を徐々に行います。 レプリケーションのパフォーマンスがアプリケーションの I/O パスに存在しなくなったため、リモート サイトの応答性と距離はあまり重要ではありません。 ソース データが失われ、データのコピー先がソースを離れることなくバッファー モードのままであった場合、データが失われるリスクがあります。
0 より高い RPO を使用すると、非同期レプリケーションは、冗長性とデータの損失を伴わない継続的な操作用に設計されているため、フェールオーバー クラスターなどの高可用性ソリューションにはあまり適しません。
| Mode | Diagram | Steps |
|---|---|---|
|
Asynchronous データ損失はほぼなし (複数の要因によって異なります) RPO |
|
1. アプリケーションがデータを書き込みます。 2. ログ データが書き込まれます。 3. アプリケーションの書き込みが確認されます。 4. データはリモート サイトにレプリケートされます。 5. ログ データはリモート サイトで書き込まれます。 6. リモート サイトから受信確認を受信します。 t & t1: データはボリュームにフラッシュされ、ログは常にライトスルーされます |
主な評価ポイントと動作
最も高速な記憶域のネットワーク帯域幅と待機時間。 同期レプリケーションには物理的な制限があります。 記憶域レプリカは、ログを使用してネットワーク ラウンド トリップを必要とする I/O フィルター処理メカニズムを実装するため、同期レプリケーションによってアプリケーションの書き込みが遅くなる可能性があります。 ログに低待機時間の高帯域幅ネットワークと高スループットのディスク サブシステムを使用することで、パフォーマンスのオーバーヘッドを最小限に抑えることができます。
Windows Server 2016 でレプリケート中に、レプリケーション先のボリュームにアクセスすることはできません。 レプリケーションを構成すると、レプリケーション先のボリュームがマウント解除され、ユーザーによる読み取りまたは書き込みへのアクセスができなくなります。 そのドライバー文字は、エクスプローラーなどの一般的なユーザー インターフェイスで表示される場合がありますが、アプリケーションが実際にボリュームにアクセスすることはできません。 ブロック レベルのレプリケーション テクノロジは、ボリュームにマウントされているレプリケーション先のファイル システムへのアクセス許可と互換性がありません。 新しいテクノロジ ファイル システム (NTFS) と Resilient File System (ReFS) では、ユーザーがボリュームにデータを書き込むのをサポートしていませんが、ブロックはそれらの下で変更されます。
Test-Failoverコマンドレットは Windows Server バージョン 1709 でデビューし、Windows Server 2019 にも含まれていました。 このコマンドレットでは、バックアップやテストなどの対象ボリュームの読み取り/書き込みスナップショットの一時的なマウントがサポートされるようになりました。 詳細については、 記憶域レプリカに関する FAQ を参照してください。マイクロソフトの非同期レプリケーション実装は、その他の実装と大きく異なります。 非同期レプリケーションのほとんどの業界の実装は、スナップショット ベースのレプリケーションに依存します。このレプリケーションでは、定期的な差分転送が他のノードに移動し、マージされます。 記憶域レプリカの非同期レプリケーションは同期レプリケーションと同様に動作しますが、シリアル化された同期受信確認の要件が宛先から削除される点が異なります。 記憶域レプリカは継続的にレプリケートされるため、理論的には RPO が低くなります。 ただし、スナップショットを使用してアプリケーション ファイルの整合性を強制するのではなく、内部アプリケーションの整合性の保証に依存することも意味します。 記憶域レプリカは、すべてのレプリケーションモードにおいてクラッシュ時のデータ整合性を保証します。
多くのお客様は、DFS レプリケーションをディザスター リカバリー ソリューションとして使用していますが、そのシナリオでは実用的ではありません。 DFS レプリケーションでは開いているファイルをレプリケートできないため、パフォーマンスを犠牲にして帯域幅の使用量を最小限に抑えるように設計されているため、復旧ポイントの差分が大きくなります。 記憶域レプリカを使用すると、これらの種類のディザスター リカバリー業務の一部から DFS レプリケーションを廃止できる場合があります。
記憶域レプリカは、バックアップ ソリューションではありません。 一部の IT 環境では、毎日のバックアップと比較してデータ損失のゼロ オプションがあるため、レプリケーション システムがバックアップ ソリューションとしてデプロイされます。 記憶域レプリカでは、ボリューム上の全データ ブロックに対するすべての変更が、変更の種類とは無関係にレプリケートされます。 ユーザーがボリュームのすべてのデータを削除した場合、記憶域レプリカでは、その削除をもう一方のボリュームに直ちにレプリケートし、そのデータを両方のサーバーから完全に削除します。 記憶域レプリカを、特定の時点でのバックアップ ソリューションの代わりに使用しないでください。
記憶域レプリカは、Hyper-V レプリカでもなく、SQL Server Always On 可用性グループでもありません。 記憶域レプリカは、汎用のストレージに依存しないエンジンです。 定義上、記憶域レプリカの動作をアプリケーションレベルのレプリケーションのように理想的になるように調整することはできません。 記憶域レプリカの設計と目的により、特定の機能のギャップが生じる可能性があり、特定のアプリケーション レプリケーション テクノロジをデプロイまたは使用し続ける必要があります。
Note
You can view a list of known issues and expected behaviors and review the Storage Replica FAQ.
記憶域レプリカの用語
記憶域レプリカに関する記事では、多くの場合、次の用語が使用されます。
The source is a computer's volume that allows local writes and replicates outbound. Also known as primary.
The destination is a computer's volume that doesn't allow local writes and replicates inbound. Also known as secondary.
A replication partnership is the synchronization relationship between a source and destination computer for one or more volumes and uses a single log.
A replication group is the organization of volumes and their replication configuration within a partnership, on a per-server basis. グループには、1 つ以上のボリュームが含まれることがあります。
記憶域レプリカの新着情報
Windows Server 2019 の記憶域レプリカの新機能の一覧については、「 記憶域の新機能」を参照してください。
Related content
- 共有ストレージ を使用した Stretch クラスター レプリケーションの
- サーバー間の記憶域レプリケーション
- クラスター間ストレージ レプリケーション
- 記憶域レプリカに関する既知の問題
- 記憶域レプリカに関する FAQ
- 記憶域スペース ダイレクト
- Windows IT 担当者向けサポート