Visão geral do Storage Spaces Direct

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 que você clusterize servidores com armazenamento interno em uma solução de armazenamento definida pelo software.

Este artigo fornece uma visão geral dos Espaços de Armazenamento Diretos, como ele 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 o Storage Spaces Direct no Microsoft Azure ou baixe uma avaliação licenciada por 180 dias do Windows Server das 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 os requisitos do sistema para o Windows Server e os requisitos do sistema para o Azure Stack HCI, respectivamente. Para implantar espaços de armazenamento diretos como parte do Azure Stack HCI, consulte Implantar o sistema operacional Azure Stack HCI.

O que são os Espaços de Armazenamento Diretos?

Espaços de Armazenamento Diretos é uma solução de armazenamento definida pelo software que permite compartilhar recursos de armazenamento em sua infraestrutura de TI convergida e hiperconvergente. Ele permite que você combine unidades de armazenamento internas em um cluster de servidores físicos (2 e até 16) em um pool de armazenamento definido pelo software. Esse pool de armazenamento tem cache, camadas, resiliência e codificação de eliminação entre colunas, tudo configurado e gerenciado automaticamente.

Você pode escalar horizontalmente a capacidade de armazenamento do cluster adicionando mais unidades ou adicionando mais 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 máquina virtual (VM). Se a implantação for implantada 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, consulte Implantar o sistema operacional Azure Stack HCI.

A implantação do Storage Spaces Direct em clusters de máquinas virtuais convidadas oferece armazenamento compartilhado virtual em um conjunto de VMs em uma nuvem privada ou pública. 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 Como usar espaços de armazenamento diretos em clusters de máquinas virtuais convidados.

Como funciona

Os Espaços de Armazenamento Direto aplicam muitos dos recursos no Windows Server, como o Failover Clustering, o sistema de arquivos Cluster Shared Volume (CSV), o Server Message Block (SMB) 3 e os Espaços de Armazenamento. Ele também introduz uma nova tecnologia chamada de Barramento de Armazenamento de Software.

Os Espaços de Armazenamento Diretos criam 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 especial ou malha de armazenamento 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 por software de armazenamento virtualmente compartilhado.

Em seguida, você cria volumes desse pool de armazenamento, no qual você pode armazenar seus dados. Esses volumes executam o sistema de arquivos CSV. Isso significa que, para cada servidor, esses volumes parecem e agem como se fossem montados localmente. 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 executando 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. Os Espaços de Armazenamento Diretos usam SMB3, incluindo SMB Direct e SMB Multichannel, por Ethernet para se comunicar entre servidores. É altamente recomendável usar mais de 10 GbE com RDMA (acesso de memória remota direta), iWARP ou RoCE.

Hardware de Armazenamento. Storage Spaces Direct exige de 2 a 16 servidores aprovados pela Microsoft com unidades de armazenamento SATA, SAS, NVMe ou unidades de memória persistente diretamente conectadas 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. Os Espaços de Armazenamento Diretos usam o recurso de clustering 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 pensar nisso como substituir os cabeamentos caros e restritivos de Fibre Channel ou 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 formará 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, consulte 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 Storage Spaces Direct, esses discos virtuais normalmente têm resiliência a duas falhas simultâneas de unidade ou servidor (por exemplo, espelhamento triplo, com cada cópia de dados em um servidor diferente)—ainda que a tolerância a falhas de chassi e rack também esteja disponível.

ReFS (Sistema de Arquivos Resiliente). O ReFS é o sistema de arquivos premier criado 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 "quente" e "fria", com base no uso.

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

servidor de arquivos Scale-Out. Essa camada final é necessária apenas em implantações convergidas. Ele fornece acesso a arquivos remotos 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 (armazenamento anexado à rede).

Principais benefícios

Os Espaços de Armazenamento Diretos oferecem os seguintes principais benefícios:

Imagem	Descrição
	Simplicidade. Vá de servidores padrão do setor que executam o Windows Server ou o 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 tudo flash ou híbrido, os Espaços de Armazenamento Diretos podem 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 cura, 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 as VMs ocupadas sob controle com limites mínimos e máximos de IOPS por VM. O Serviço de Saúde fornece monitoramento e alertas contínuos integrados. Novas APIs facilitam a coleta de métricas avançadas de desempenho e capacidade em todo o cluster.
	Escalabilidade. Suporte até 16 servidores e mais de 400 unidades de armazenamento, chegando a 4 petabytes (4.000 terabytes) de capacidade por cluster. Para escalar horizontalmente, adicione mais unidades de disco ou adicione mais servidores; o Storage Spaces Direct integra automaticamente novas unidades de disco e começa a utilizá-las. A eficiência e o desempenho do armazenamento melhoram previsivelmente em escala.

Quando usar isso

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

• Expanda ou escale sua 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 os Espaços de Armazenamento Diretos criam parece e age como um compartilhamento de rede. Os usuários da rede podem acessar os dados armazenados a qualquer momento de qualquer local, sem se preocupar com a localização física de seus dados armazenados.
• Use uma combinação de mídia de armazenamento. Com espaços de armazenamento diretos, você pode combinar diferentes tipos de mídia de armazenamento em seu 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

Os Espaços de Armazenamento Diretos dão suporte às duas opções de implantação a seguir:

• Hiperconvergente
• Convergiram

Observação

O Azure Stack HCI dá suporte apenas à implantação hiperconvergente.

Implantação hiperconvergida

Em uma implantação hiperconvergente, você usa um único cluster para computação e armazenamento. A opção de implantação hiperconvergente permite execução de máquinas virtuais Hyper-V ou bancos de dados SQL Server diretamente nos servidores que fornecem o armazenamento, armazenando seus arquivos nos volumes locais. Isso elimina a necessidade de configurar o acesso e as permissões do servidor de arquivos, o que, por sua vez, reduz os custos de hardware para pequenas e médias empresas e implantações remotas ou de filiais. 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 convergida

Em uma implantação convergida, você usa clusters separados para armazenamento e computação. A opção de implantação convergida, também conhecida como "desagregada", coloca um Servidor de Arquivos de Expansão (SoFS) sobre o Storage Spaces Direct para fornecer armazenamento conectado à rede em compartilhamentos de arquivos SMB3. Isso permite dimensionar a computação e a carga de trabalho independentemente do cluster de armazenamento, essencial para implantações de maior escala, como Hyper-V IaaS (Infraestrutura como Serviço) 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	Incluído
Gerenciador do Servidor e Gerenciador de Cluster de Failover	Gráfico	Incluído
Windows PowerShell	Linha de comando	Incluído
System Center Virtual Machine Manager (SCVMM) & Operations Manager	Gráfico	Pago

Vídeos

Visão geral direta dos espaços de armazenamento (5 minutos)

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

Storage Spaces Direct no Microsoft Ignite 2017 (1 hora)

Evento de lançamento do Storage Spaces Direct no Microsoft Ignite 2016 (1 hora)

Relatos de clientes

Há mais de 10.000 clusters em todo o mundo operando Storage Spaces Direct. Organizações de todos os tamanhos, desde pequenas empresas implantando apenas dois nós, até grandes empresas e governos implantando centenas de nós, dependem dos Espaços de Armazenamento Diretos para seus aplicativos críticos e infraestrutura.

Visite Microsoft.com/HCI para ler suas histórias.

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Referências adicionais

• Tolerância a falhas e eficiência de armazenamento
• Réplica de armazenamento
• Armazenamento no blog da Microsoft
• Taxa de transferência direta de espaços de armazenamento com iWARP (blog do TechNet)
• Quais as Novidades do Clustering de Failover no Windows Server
• Qualidade do Serviço de Armazenamento
• Suporte do Windows IT Pro