Descrição geral dos Espaços de Armazenamento Direto

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 Direto é uma funcionalidade do Azure Stack HCI e do Windows Server que lhe permite agrupar servidores com armazenamento interno numa solução de armazenamento definida pelo software.

Este artigo fornece uma descrição geral de Espaços de Armazenamento Direto, como funciona, quando utilizá-lo e os seus principais benefícios. Também pode explorar vídeos e histórias de clientes do mundo real neste artigo para saber mais sobre Espaços de Armazenamento Direto.

Para começar, experimente Espaços de Armazenamento Direto no Microsoft Azure ou transfira uma cópia de avaliação licenciada de 180 dias do Windows Server a partir de Avaliações do Windows Server. Para conhecer os requisitos mínimos de hardware para Espaços de Armazenamento Direto no Windows Server e no Azure Stack HCI, veja Requisitos de sistema para os requisitos do Windows Server e do Sistema para o Azure Stack HCI, respetivamente. Para implementar Espaços de Armazenamento Direto como parte do Azure Stack HCI, veja Implementar o sistema operativo Azure Stack HCI.

O que é Espaços de Armazenamento Direto?

Espaços de Armazenamento Direto é uma solução de armazenamento definida por software que lhe permite partilhar recursos de armazenamento na sua infraestrutura de TI convergida e hiperconvergida. Permite-lhe combinar unidades de armazenamento internas num cluster de servidores físicos (2 e até 16) num conjunto de armazenamento definido pelo software. Este agrupamento de armazenamento tem cache, camadas, resiliência e codificação de eliminação entre colunas, tudo configurado e gerido automaticamente.

Pode aumentar horizontalmente a capacidade de armazenamento do cluster ao adicionar mais unidades ou adicionar mais servidores no cluster. Espaços de Armazenamento Direto integra automaticamente as novas unidades e reequilibrar o agrupamento de armazenamento. Também utiliza automaticamente o suporte de dados de armazenamento mais rápido presente para fornecer cache incorporada e sempre ativa.

Espaços de Armazenamento Direto é uma tecnologia central do Azure Stack HCI, versões 21H2 e 20H2. 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.

Pode implementar Espaços de Armazenamento Direto num cluster de servidores físicos ou em clusters convidados de máquina virtual (VM). Se a implementar num cluster hiperconvergido de servidores físicos, recomendamos que utilize servidores do Azure Stack HCI. Para implementar Espaços de Armazenamento Direto como parte do Azure Stack HCI, veja Implementar o sistema operativo Azure Stack HCI.

A implementação de Espaços de Armazenamento Direto em clusters convidados de VM fornece armazenamento partilhado virtual num conjunto de VMs em cima de uma cloud privada ou pública. Em ambientes de produção, esta implementação é suportada apenas no Windows Server. Para obter informações sobre como implementar Espaços de Armazenamento Direto em clusters convidados de VM no Windows Server, consulte Utilizar Espaços de Armazenamento Direto em clusters de máquinas virtuais convidados.

Apenas para fins de teste e avaliação, pode implementar Espaços de Armazenamento Direto em clusters convidados de VM em ambientes de teste do Azure Stack HCI. Para obter informações sobre como implementá-lo em ambientes de teste do Azure Stack HCI, veja Tutorial: Criar um laboratório baseado em VMs para o Azure Stack HCI.

Como funciona

Espaços de Armazenamento Direto aplica muitas das funcionalidades no Windows Server, como o Clustering de Ativação Pós-falha, o sistema de ficheiros CSV (Cluster Shared Volume), Server Message Block (SMB) 3 e Espaços de Armazenamento. Também introduz uma nova tecnologia chamada Barramento de Armazenamento de Software.

Espaços de Armazenamento Direto cria uma solução de armazenamento definida pelo software ao combinar as unidades de armazenamento internos num cluster de servidores padrão da indústria. Comece por ligar os servidores com unidades de armazenamento internas através da Ethernet para formar um cluster— não é necessário nenhum cabo especial ou recursos de infraestrutura de armazenamento. Quando ativa Espaços de Armazenamento Direto neste cluster, este combina as unidades de armazenamento de cada um desses servidores num conjunto definido por software de armazenamento virtualmente partilhado.

Em seguida, pode criar volumes a partir desse agrupamento de armazenamento, no qual pode armazenar os seus dados. Estes volumes executam o sistema de ficheiros CSV. Isto significa que para cada servidor estes volumes parecem e agem como se estivessem montados localmente. Com a tolerância a falhas incorporada nestes volumes, os seus dados permanecem online e acessíveis mesmo que uma unidade falhe ou todo o nó fique offline.

Nestes volumes, pode colocar os seus ficheiros, como .vhd e .vhdx para VMs. Pode utilizar o cluster em execução Espaços de Armazenamento Direto como:

Aumentar horizontalmente o Servidor de Ficheiros (SoFS) ao expor os volumes através da rede como Partilhas de Ficheiros SMB3.
Sistema hiperconvergido ao ativar o Hyper-V no cluster e colocar as VMs diretamente sobre os volumes.

A secção seguinte descreve as funcionalidades e componentes de uma pilha de Espaços de Armazenamento Direto.

Hardware de rede. Os Espaços de Armazenamento Direto utilizam o SMB3, incluindo o SMB Direto e o SMB Multicanal, através da Ethernet para comunicar entre servidores. Recomendamos vivamente a utilização de mais de 10 GbE com acesso remoto direto à memória (RDMA), iWARP ou RoCE.

Hardware de Armazenamento. Espaços de Armazenamento Direto requer 2 e até 16 servidores aprovados pela Microsoft com SATA, SAS, NVMe ou unidades de memória persistentes ligadas fisicamente a apenas um servidor cada. Cada servidor tem de ter, pelo menos, duas unidades de estado sólido e, pelo menos, mais quatro unidades. Os dispositivos SATA e SAS devem estar atrás de um adaptador de barramento anfitrião (HBA) e expansor de SAS.

Clustering de Ativação Pós-falha. Espaços de Armazenamento Direto utiliza a funcionalidade de clustering incorporada do Azure Stack HCI e do Windows Server para ligar os servidores.

Barramento de Armazenamento do Software. O Barramento de Armazenamento de Software abrange o cluster e estabelece um recurso de infraestrutura de armazenamento definido pelo software, através do qual todos os servidores podem ver todas as unidades locais uns dos outros. Pense que está a substituir uma dispendiosa e restritiva cablagem de SAS Partilhado ou Canal de Fibra.

Cache de Camada de Barramento de Armazenamento. O Barramento de Armazenamento de Software vincula dinamicamente as unidades mais rápidas presentes (por exemplo, SSD) a unidades mais lentas (por exemplo, HDDs) para fornecer colocação em cache de leitura/escrita do lado do servidor que acelera a E/S e aumenta o débito.

Agrupamento de Armazenamento. A coleção de unidades que formam a base de Espaços de Armazenamento é denominada agrupamento de armazenamento. É criado automaticamente e todas as unidades elegíveis são automaticamente detetadas e adicionadas à mesma. Recomendamos vivamente que utilize um agrupamento por cluster, com as predefinições. Para saber mais sobre o Agrupamento de Armazenamento, veja o blogue Aprofundar o Agrupamento de Armazenamento .

Espaços de Armazenamento. Espaços de Armazenamento fornece tolerância a falhas a "discos virtuais" com espelhamento, codificação de eliminação ou ambos. Imagine que se trata de uma RAID distribuída e definida pelo software através das unidades no agrupamento. No Espaços de Armazenamento Direto, estes discos virtuais normalmente têm resiliência a duas falhas de unidade ou servidor simultâneas (por exemplo, espelhamento de três vias, com cada cópia de dados num servidor diferente)— embora a tolerância a falhas de chassis e rack também esteja disponível.

Sistema de Ficheiros Resiliente (ReFS). O ReFS é o sistema de ficheiros premier especialmente concebido para a virtualização. Inclui acelerações dramáticas para operações de ficheiros .vhdx, tais como criação, expansão e intercalação de pontos de verificação e somas de verificação incorporadas para detetar e corrigir erros de bits. Também introduz camadas em tempo real que giram dados entre as camadas de armazenamento "frequente" e "fria" em tempo real, com base na utilização.

Volumes Partilhados de Cluster. O sistema de ficheiros CSV unifica todos os volumes reFS num único espaço de nomes acessível através de qualquer servidor. Para cada servidor, cada volume tem um aspeto e age como se estivesse montado localmente.

Servidor de Ficheiros de Escalamento Horizontal. Esta camada final só é necessária em implementações convergidas. Fornece acesso a ficheiros remotos através do protocolo de acesso SMB3 aos clientes, como outro cluster que executa o Hyper-V, através da rede, transformando efetivamente Espaços de Armazenamento Direto em armazenamento ligado à rede (NAS).

Principais vantagens

Espaços de Armazenamento Direto oferece os seguintes principais benefícios:

Imagem	Description
	Simplicidade. Vá de servidores padrão da indústria com o Windows Server ou o Azure Stack HCI para o seu primeiro cluster de Espaços de Armazenamento Direto em menos de 15 minutos. Para utilizadores do System Center, a implementação é apenas uma caixa de verificação.
	Elevado desempenho. Quer seja totalmente flash ou híbrido, Espaços de Armazenamento Direto pode exceder 13,7 milhões de IOPS por servidor. A arquitetura incorporada no hipervisor de Espaços de Armazenamento Direto fornece latência consistente, baixa latência, cache de leitura/escrita incorporada e suporte para unidades NVMe de ponta montadas diretamente no barramento PCIe.
	Tolerância a falhas. A resiliência incorporada processa as falhas de unidades, servidores ou componentes com disponibilidade contínua. As implementações maiores também podem ser configuradas para a tolerância de falhas de chassis e suporte. Quando o hardware falha, só precisa de o trocar; o software corrige-se de forma autónoma, sem passos de gestão complicados.
	Eficiência de recursos. A codificação de eliminação fornece até 2,4x maior eficiência de armazenamento, com inovações únicas, como Códigos de Reconstrução Local e escalões reFS em tempo real para expandir estes ganhos para unidades de disco rígido e cargas de trabalho frequentes ou frias mistas, ao mesmo tempo que minimiza o consumo da CPU para devolver recursos ao local onde são mais necessários para as VMs.
	Capacidade de gestão. Utilize os Controlos QoS de Armazenamento para manter as VMs ocupadas em controlo com os limites mínimos e máximos de IOPS por VM. O Serviço de Estado de Funcionamento fornece monitorização e alertas incorporados contínuos. As novas APIs facilitam a recolha de métricas de desempenho e capacidade avançadas ao nível do cluster.
	Escalabilidade. Aceda a 16 servidores e mais de 400 unidades, até 4 petabytes (4000 terabytes) de armazenamento por cluster. Para aumentar horizontalmente, adicione mais unidades ou adicione mais servidores; Espaços de Armazenamento Direto integra automaticamente novas unidades e começa a utilizá-las. O desempenho e a eficiência do armazenamento melhoram a previsibilidade no dimensionamento.

Quando Utilizar

Espaços de Armazenamento Direto é uma tecnologia central do Azure Stack HCI e do Windows Server. Fornece uma solução de armazenamento de rede ideal quando pretender:

Aumente verticalmente ou aumente verticalmente a capacidade de armazenamento de rede. Pode adicionar mais unidades ou adicionar mais servidores para expandir a capacidade de armazenamento de rede, mantendo os seus dados protegidos e acessíveis. Se uma unidade dentro do agrupamento de armazenamento falhar ou todo o nó ficar offline, todos os dados permanecerão online e acessíveis.
Partilhe o mesmo conjunto de dados de diferentes localizações ao mesmo tempo. O agrupamento de armazenamento que Espaços de Armazenamento Direto cria tem o aspeto e age como uma partilha de rede. Os utilizadores de rede podem aceder aos dados armazenados em qualquer altura a partir de qualquer localização, sem se preocuparem com a localização física dos respetivos dados armazenados.
Utilize uma combinação de suportes de dados de armazenamento. Com Espaços de Armazenamento Direto, pode combinar diferentes tipos de suporte de dados de armazenamento no cluster de servidores para formar o agrupamento de armazenamento definido pelo software. O software decide automaticamente que suporte de dados utilizar com base em dados— dados ativos em suportes de dados mais rápidos e outros dados utilizados com pouca frequência em suportes de dados mais lentos.

Opções de implementação

Espaços de Armazenamento Direto suporta as duas opções de implementação seguintes:

Hiperconvergido
Convergido

Nota

O Azure Stack HCI suporta apenas a implementação hiperconvergida.

Implementação hiperconvergida

Numa implementação hiperconvergida, utiliza um cluster único para computação e armazenamento. A opção de implementação hiperconvergida executa máquinas virtuais hyper-V ou bases de dados SQL Server diretamente nos servidores que fornecem o armazenamento, armazenando os respetivos ficheiros nos volumes locais. Isto elimina a necessidade de configurar o acesso e as permissões do servidor de ficheiros, o que, por sua vez, reduz os custos de hardware para implementações de pequenas e médias empresas e remotas ou sucursais. Para implementar Espaços de Armazenamento Direto no Windows Server, consulte Implementar Espaços de Armazenamento Direto no Windows Server. Para implementar Espaços de Armazenamento Direto como parte do Azure Stack HCI, veja Qual é o processo de implementação do Azure Stack HCI?

Implementação convergida

Numa implementação convergida, utiliza clusters separados para armazenamento e computação. A opção de implementação convergida, também conhecida como "desagregada", coloca em camadas um Servidor de Ficheiros de Escalamento Horizontal (SoFS) no topo Espaços de Armazenamento Direto para fornecer armazenamento ligado à rede através de partilhas de ficheiros SMB3. Isto permite dimensionar a computação e a carga de trabalho de forma independente do cluster de armazenamento, essencial para implementações de maior escala, como IaaS (Infraestrutura como Serviço) do Hyper-V para fornecedores de serviços e empresas.

Gerir e monitorizar

Pode utilizar as seguintes ferramentas para gerir e monitorizar Espaços de Armazenamento Direto:

Name	Gráfico ou linha de comandos?	Pago ou incluído?
Windows Admin Center	Gráficos	Incluídos
Gestor de Clusters de Ativação Pós-falha do Gestor de Servidor &	Gráficos	Incluídos
Windows PowerShell	Linha de comandos	Incluídos
System Center Virtual Machine Manager (SCVMM) & Operations Manager	Gráficos	Paga

Vídeos

Descrição Geral do Espaços de Armazenamento Direto (5 minutos)

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

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

Espaços de Armazenamento Direto evento de lançamento no Microsoft Ignite 2016 (1 hora)

Histórias dos clientes

Existem mais de 10.000 clusters em todo o mundo em execução Espaços de Armazenamento Direto. Organizações de todas as dimensões, desde pequenas empresas que implementam apenas dois nós, a grandes empresas e governos que implementam centenas de nós, dependem de Espaços de Armazenamento Direto para as suas aplicações e infraestruturas críticas.

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