Visão geral de Espaços de Armazenamento Diretos

Artigo
02/22/2024

Aplica-se a: Azure Stack HCI, versões 22H2 e 21H2; Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016

Espaços de Armazenamento Diretos é um recurso do Azure Stack HCI e do Windows Server que permite clusterizar servidores com armazenamento interno em uma solução de armazenamento definido pelo software.

Este artigo apresenta uma visão geral de Espaços de Armazenamento Diretos, como funciona, quando usá-lo e seus principais benefícios. Você também pode explorar vídeos e histórias de clientes do mundo real neste artigo para saber mais sobre Espaços de Armazenamento Diretos.

Para começar, experimente Espaços de Armazenamento Diretos no Microsoft Azure, ou baixe uma cópia de avaliação de 180 dias licenciados do Windows Server em Avaliações do Windows Server. Para saber os requisitos mínimos de hardware para Espaços de Armazenamento Diretos no Windows Server e no Azure Stack HCI, consulte Requisitos do sistema para Windows Server e Requisitos do sistema para o Azure Stack HCI, respectivamente. Para implantar Espaços de Armazenamento Diretos como parte do Azure Stack HCI, confira Implantar o sistema operacional do Azure Stack HCI.

O que são os Espaços de Armazenamento Diretos?

Espaços de Armazenamento Diretos é uma solução de armazenamento definida por software que permite compartilhar recursos de armazenamento em sua infraestrutura de TI convergente e hiperconvergente. Ele permite combinar unidades de armazenamento internas em um cluster de servidores físicos (dois a 16) em um pool de armazenamento definido por software. Esse pool de armazenamento tem cache, camadas, resiliência e eliminação de codificação entre colunas, tudo configurado e gerenciado automaticamente.

Você pode escalar horizontalmente a capacidade de armazenamento do cluster adicionando unidades ou adicionando servidores no cluster. Espaços de Armazenamento Diretos integra automaticamente as novas unidades e reequilibra o pool de armazenamento. Ele também usa automaticamente a mídia de armazenamento mais rápida presente para fornecer cache interno e sempre ativo.

Espaços de Armazenamento Diretos é uma tecnologia principal do Azure Stack HCI, versões 21H2 e 20H2. Ele também está incluído nas edições datacenter do Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016, Windows Server Insider Preview Builds e Azure Edition do Windows Server 2022.

Você pode implantar Espaços de Armazenamento Diretos em um cluster de servidores físicos ou em clusters convidados de VM (máquina virtual). Se estiver implantando-o em um cluster hiperconvergente de servidores físicos, recomendamos usar servidores do Azure Stack HCI. Para implantar Espaços de Armazenamento Diretos como parte do Azure Stack HCI, confira Implantar o sistema operacional do Azure Stack HCI.

A implantação de Espaços de Armazenamento Diretos em clusters convidados de VM fornece armazenamento compartilhado virtual em um conjunto de VMs sobre uma nuvem pública ou privada. Em ambientes de produção, essa implantação tem suporte apenas no Windows Server. Para obter informações sobre como implantar Espaços de Armazenamento Diretos em clusters convidados de VM no Windows Server, consulte Usando Espaços de Armazenamento Diretos em clusters de máquinas virtuais convidados.

Apenas para fins de teste e avaliação, você pode implantar Espaços de Armazenamento Diretos em clusters convidados de VM em ambientes de teste do Azure Stack HCI. Para informações sobre como implantá-lo em ambientes de teste do Azure Stack HCI, confira Tutorial: Criar um laboratório baseado em VM para o Azure Stack HCI.

Como ele funciona

O recurso de Espaços de Armazenamento Diretos aplica muitos dos recursos no Windows Server, como Clustering de Failover, o sistema de arquivos CSV (Volume Compartilhado Clusterizado), protocolo SMB 3 e Espaços de Armazenamento. Ele também introduz uma nova tecnologia chamada de Barramento de Armazenamento de Software.

Espaços de Armazenamento Diretos cria uma solução de armazenamento definida pelo software combinando as unidades de armazenamento internas em um cluster de servidores padrão do setor. Você começa conectando seus servidores com unidades de armazenamento internas por Ethernet para formar um cluster; nenhum cabo ou malha de armazenamento especial é necessário. Quando você habilita Espaços de Armazenamento Diretos nesse cluster, ele combina as unidades de armazenamento de cada um desses servidores em um pool definido pelo software de armazenamento virtualmente compartilhado.

Em seguida, você cria volumes desse pool de armazenamento, no qual pode armazenar seus dados. Esses volumes executam o sistema de arquivos CSV. Isso significa que, para cada servidor, esses volumes parecem ter sido montados localmente e agem como se tivessem sido. Com a tolerância a falhas interna nesses volumes, seus dados permanecerão online e acessíveis mesmo que uma unidade falhe ou o nó inteiro fique offline.

Nesses volumes, você pode colocar seus arquivos, como .vhd e .vhdx para VMs. Você pode usar o cluster que executa Espaços de Armazenamento Diretos como:

SoFS (Servidor de Arquivos de Escalabilidade Horizontal) expondo os volumes pela rede como Compartilhamentos de Arquivos SMB3.
Sistema hiperconvergente habilitando o Hyper-V no cluster e colocando suas VMs diretamente sobre os volumes.

A seção a seguir descreve os recursos e os componentes de uma pilha de Espaços de Armazenamento Diretos.

Hardware de rede. O recurso Espaços de Armazenamento Diretos usa SMB3, incluindo o SMB Direct e o SMB Multichannel por Ethernet para comunicação entre servidores. É altamente recomendável usar mais de 10 GbE com RDMA (Acesso Remoto Direto à Memória), iWARP ou RoCE.

Hardware de armazenamento. Espaços de Armazenamento Diretos requer entre dois e 16 servidores aprovados pela Microsoft com SATA, SAS, NVMe ou unidades de memória persistentes conectadas diretamente a apenas um servidor cada. Cada servidor deve ter pelo menos duas unidades de estado sólido e pelo menos mais quatro unidades. Os dispositivos SATA e SAS devem ficar atrás de um HBA (adaptador de barramento do host) e expansor SAS.

Clustering de failover. Espaços de Armazenamento Diretos usa o recurso de agrupamento em cluster interno do Azure Stack HCI e do Windows Server para conectar os servidores.

Barramento de Armazenamento de Software. O Barramento de Armazenamento de Software abrange o cluster e estabelece uma malha de armazenamento definida pelo software por meio do qual todos os servidores podem ver todas as unidades locais uns dos outros. Você pode considerá-lo quanto for substituir o cabeamento caro e restritivo do Fibre Channel ou do SAS Compartilhado.

Cache da Camada do Barramento de Armazenamento. O Barramento de Armazenamento de Software associa dinamicamente as unidades mais rápidas presentes (por exemplo, SSD) às unidades mais lentas (por exemplo, HDDs) para fornecer o cache de leitura/gravação do lado do servidor que acelera a E/S e aumenta a taxa de transferência.

Pool de armazenamento. A coleção de unidades que forma a base do Espaços de Armazenamento é denominada pool de armazenamento. Ele é criado automaticamente e todas as unidades elegíveis são descobertas automaticamente e adicionadas a ele. É altamente recomendável que você use um pool por cluster, com as configurações padrão. Para saber mais sobre o pool de armazenamento, confira o blog Aprofundamento no pool de armazenamento.

Espaços de Armazenamento. O recurso Espaços de Armazenamento oferece tolerância a falhas para "discos virtuais" usando o espelhamento, codificação de eliminação ou ambos. Você pode pensar nele como um RAID distribuído e definido pelo software que usa as unidades no pool. Em Espaços de Armazenamento Diretos, esses discos virtuais normalmente têm resiliência para duas unidades ou servidor falhas simultâneas (por exemplo, 3 vias espelhamento, com cada cópia de dados em um servidor diferente) embora chassi e tolerância a falhas de rack também está disponível.

ReFS (Sistema de Arquivos Resiliente). O ReFS é um sistema de arquivos premier desenvolvido especificamente para virtualização. Ele inclui acelerações significativas para operações de arquivo .vhdx como criação, expansão, mesclagem de ponto de verificação e somas de verificação internas para detectar e corrigir erros de bit. Ele também apresenta camadas em tempo real que alternam os dados entre camadas de armazenamento "quentes" e "frias" em tempo real com base na utilização.

Volume Compartilhado Clusterizado. O sistema de arquivos CSV unifica todos os volumes ReFS em um único namespace acessível por meio de qualquer servidor. Para cada servidor, cada volume parece ter sido montado localmente e age como se tivesse sido.

Servidor de Arquivos de Escalabilidade Horizontal. Essa camada final só é necessária em implantações convergentes. Ela oferece acesso a arquivo remoto usando o protocolo de acesso SMB3 aos clientes, como outro cluster que executa o Hyper-V pela rede, transformando efetivamente Espaços de Armazenamento Diretos em NAS.

Principais benefícios

O recurso Espaços de Armazenamento Diretos proporciona os seguintes benefícios principais:

Imagem	Descrição
	Simplicidade. Passe de servidores padrão do setor que executam o Windows Server ou Azure Stack HCI para seu primeiro cluster de Espaços de Armazenamento Diretos em menos de 15 minutos. Para usuários do System Center, a implantação é apenas uma caixa de seleção.
	Alto desempenho. Seja totalmente em flash ou híbrido, Espaços de Armazenamento Diretos pode exceder 13,7 milhões de IOPS por servidor. A arquitetura inserida no hipervisor de Espaços de Armazenamento Diretos fornece cache de leitura/gravação integrado consistente e de baixa latência e suporte para unidades NVMe de ponta montadas diretamente no barramento PCIe.
	Tolerância a falhas. A resiliência interna manuseia falhas de unidade, servidor ou componente com disponibilidade contínua. Implantações maiores também podem ser configuradas para a tolerância a falhas de chassis e do rack. Quando o hardware falhar, basta trocá-lo; o software se repara sozinho, sem etapas de gerenciamento complicadas.
	Eficiência de recursos. A codificação de eliminação oferece eficiência de armazenamento até 2,4 x maior, com inovações exclusivas como Códigos de reconstrução local e camadas em tempo real ReFS para expandir esses ganhos a unidades de disco rígido e cargas de trabalho quentes ou frias mistas, tudo isso enquanto o consumo da CPU é minimizado para devolver recursos para onde eles são mais necessários: nas VMs.
	Capacidade de gerenciamento. Use Controles QoS de armazenamento para manter VMs ocupadas na verificação dos limites mínimo e máximo de IOPS por VM. O Serviço de Integridade fornece monitoramento e alertas internos contínuos. Novas APIs facilitam a coleta de métricas de capacidade e desempenho avançadas em todo o cluster.
	Escalabilidade. Tenha até 16 servidores e mais de 400 unidades para até 4 petabyte (4.000 terabytes) de armazenamento por cluster. Para expandir e adicionar unidades ou servidores, o recurso Espaços de Armazenamento Diretos integra automaticamente novas unidades e começa a usá-las. O desempenho e a eficiência de armazenamento melhoram de maneira previsível grande escala.

Quando usar isso

O recurso Espaços de Armazenamento Diretos é uma tecnologia principal do Azure Stack HCI e do Windows Server. Ele fornece uma solução de armazenamento de rede ideal quando você deseja:

Escale verticalmente ou expandir a capacidade de armazenamento de rede. Você pode adicionar mais unidades ou adicionar mais servidores para expandir sua capacidade de armazenamento de rede, mantendo seus dados protegidos e acessíveis. Se uma unidade dentro do pool de armazenamento falhar ou todo o nó ficar offline, todos os dados permanecerão online e acessíveis.
Compartilhe o mesmo conjunto de dados de locais diferentes ao mesmo tempo. O pool de armazenamento que Espaços de Armazenamento Diretos cria se parece com um compartilhamento de rede e age como um. Os usuários da rede podem acessar os dados armazenados a qualquer momento de qualquer local sem se preocuparem com a localização física dos dados armazenados.
Use uma combinação de mídia de armazenamento. Com Espaços de Armazenamento Diretos, você pode combinar diferentes tipos de mídia de armazenamento no cluster de servidores para formar o pool de armazenamento definido pelo software. O software decide automaticamente qual mídia usar com base em dados: dados ativos em mídia mais rápida e outros dados usados com pouca frequência em mídia mais lenta.

Opções de implantação

Espaços de Armazenamento Diretos dá suporte às duas seguintes opções de implantação:

Hiperconvergente
Convergido

Observação

O Azure Stack HCI dá suporte apenas para implantação hiperconvergente.

Implantação hiperconvergente

Em uma implantação hiperconvergente, você usa um só cluster para computação e armazenamento. A opção de implantação hiperconvergente executa máquinas virtuais Hyper-V ou bancos de dados do SQL Server diretamente nos servidores que oferecem o armazenamento, armazenando seus arquivos em volumes locais. Isso acaba com a necessidade de configurar permissões e acesso ao servidor de arquivos de configuração, o que, por sua vez, reduz os custos de hardware para empresas de pequeno a médio porte e implantações do escritório remoto ou de filial. Para implantar Espaços de Armazenamento Diretos no Windows Server, consulte Implantar Espaços de Armazenamento Diretos no Windows Server. Para implantar Espaços de Armazenamento Diretos como parte do Azure Stack HCI, confira Qual é o processo de implantação do Azure Stack HCI?

Implantação convergente

Em uma implantação convergente, você usa clusters separados para armazenamento e computação. A opção de implantação convergente, também conhecida como "desagregada", dispõe um SoFS (Servidor de Arquivos de Escalabilidade Horizontal) em camadas sobre Espaços de Armazenamento Diretos para oferecer NAS por meio de compartilhamentos de arquivos SMB3. Isso permite o dimensionamento de computação e carga de trabalho independentemente do cluster de armazenamento, essencial para implantações em maior escala, como o IaaS (Infraestrutura como Serviço) Hyper-V para provedores de serviços e empresas.

Gerenciar e monitorar

Você pode usar as seguintes ferramentas para gerenciar e monitorar Espaços de Armazenamento Diretos:

Nome	Linha de comando ou gráfica?	Pago ou incluso?
Windows Admin Center	Gráfico	Incluso
Gerenciador de Cluster de Failover do Gerenciador do Servidor &	Gráfico	Incluso
Windows PowerShell	Linha de comando	Incluso
SCVMM (System Center Virtual Machine Manager) & Operations Manager	Gráfico	Pago

Vídeos

Visão geral de Espaços de Armazenamento Diretos (5 minutos)

Espaços de Armazenamento Diretos no Microsoft Ignite 2018 (1 hora)

Espaços de Armazenamento Diretos no Microsoft Ignite 2017 (1 hora)

Evento de lançamento de Espaços de Armazenamento Diretos no Microsoft Ignite 2016 (1 hora)

Relatos de clientes

Há mais de 10 mil clusters em todo o mundo executando Espaços de Armazenamento Diretos. Organizações de todos os portes, desde pequenas empresas implantando apenas dois nós, até grandes empresas e governos implantando centenas de nós, dependem de Espaços de Armazenamento Diretos para seus aplicativos e infraestrutura críticos.

Visite Microsoft.com/HCI para ler suas histórias.