Определение архитектуры дисковых пространств и ее компонентов

  • 10 мин

Управление физическими дисками, подключенными непосредственно к серверу, может быть утомительной задачей. Для решения этой проблемы и повышения эффективности использования хранилища во многих организациях реализованы сети хранения данных (SAN). Однако большинству сетей SAN требуются расширенные конфигурации и дорогостоящее оборудование. Дисковые пространства — это решение, которое дает приемлемую альтернативу сети SAN.

Что такое дисковые пространства?

Дисковое пространство — это возможность виртуализации хранилища, встроенная в Windows Server и Windows 10. Функция "Дисковые пространства" состоит из двух компонентов.

  • Пулы хранения. Пул носителей — это совокупность физических дисков, объединенных в логический диск, которым можно управлять как единой сущностью. Пул носителей может содержать физические диски любого типа и размера. Один физический диск может принадлежать только одному пулу носителей.
  • Дисковые пространства. Виртуальные диски, которые называются дисковыми пространствами, создаются из свободного пространства пулов носителей. Дисковые пространства предоставляют такие функциональные возможности, как уровни устойчивости, включая зеркальное отображение и контроль четности, уровни хранилища, кэширование обратной записи, фиксированную и тонкую подготовку, а также элементы управления. Виртуальные диски эквивалентны логическим номерам устройств (LUN) в сети SAN.

Уровни устойчивости

Для создания виртуального диска высокой доступности необходим по крайней мере один физический диск, удовлетворяющий следующим требованиям:

  • Для создания пула носителей требуется один физический диск.
  • Для создания отказоустойчивого зеркального виртуального диска требуется не менее двух физических дисков.
  • Для создания виртуального диска с устойчивостью по четности требуется не менее трех физических дисков.
  • Для трехстороннего зеркального отображения требуется не менее пяти физических дисков.
  • Диски должны быть пустыми и неформатированными. На дисках не должно быть томов.
  • Диски можно подключать с помощью различных интерфейсов шины, включая интерфейс SCSI, Serial Attached SCSI (SAS), Serial ATA (SATA), НВМ Express (NVMe).

Примечание.

Устойчивость виртуальных дисков похожа на технологию избыточных массивов независимых дисков (RAID), но Дисковые пространства хранят данные не так, как RAID.

Внимание

Если вы хотите использовать отказоустойчивую кластеризацию с пулами носителей, вы не сможете использовать диски SATA, USB или SCSI.

Уровни хранилища

Уровни хранилища позволяют оптимизировать использование в дисковом пространстве дисков различных типов. Например, очень быстрые, но недостаточно емкие твердотельные накопители (SSD) можно использовать в сочетании с более медленными, но емкими жесткими дисками. При использовании такого сочетания дисковые пространства автоматически перемещают данные, к которым обращаются часто, на более быстрые диски, а данные, к которым обращаются реже, — на медленные. По умолчанию функция дисковых пространств перемещает данные один раз в день в 01:00. Можно также настроить место хранения файлов. Преимущество заключается в том, что при частом доступе к файлам их можно поместить на более быстром диске. Цель распределения заключается в балансировке емкости производительности. Windows Server распознает только два уровня дисков: SSD и не-SSD.

Примечание.

В Windows Server 2019 добавлена поддержка постоянной памяти (PMem). PMem используется в качестве кэша для ускорения активного рабочего набора или в качестве емкости, чтобы обеспечить постоянную низкую задержку в микросекундах.

Кэширование обратной записи

Целью кэширования с обратной записью является оптимизация записи данных на диски в пространстве хранения. Кэширование обратной записи работает с многоуровневыми дисковыми пространствами. Если сервер, на котором выполняется дисковое пространство, обнаруживает пиковую нагрузку по операциям записи на диск, он автоматически начинает запись данных на более быстрые диски. По умолчанию кэширование обратной записи включено.

Примечание.

Кэш обратной записи имеет предельный размер в 1 гигабайт (ГБ).

Фиксированная и тонкая подготовка

Фиксированная подготовка распределяет емкость хранилища на передний план при создании пространства. Тонкая подготовка позволяет размещать хранилище в достаточном времени и по требованию (JIT). В этом случае емкость хранилища в пуле организована в слои, не распределяемые до тех пор, пока для них не потребуется хранилище. Вместо традиционного фиксированного метода выделения хранилища, при котором большая часть его емкости выделяется заблаговременно и может не использоваться, тонкая подготовка оптимизирует использование всего доступного пространства, освобождая хранилище, в котором больше нет необходимости, с помощью процесса, называемого "обрезкой" (trim).

Можно создать виртуальные диски как с тонкой, так и фиксированной подготовкой, в одном пуле носителей. Использование обоих пулов носителей является удобным, особенно если они связаны с одной рабочей нагрузкой. Например, можно использовать область тонкой подготовки для общей папки, содержащей файлы пользователей, и фиксированное пространство подготовки для базы данных, требующей больших дисковых операций ввода-вывода.

Управление дисковыми пространствами

Управлять дисковыми пространствами можно в интерактивном режиме с помощью роли файловых служб и службы хранилища в диспетчер сервера, через командную строку с Windows PowerShell или программно, через интерфейс прикладного программирования Windows Storage Management (API) в инструментарий управления Windows (WMI). После подготовки виртуальных дисков их можно сделать доступными для операционной системы Windows путем создания дисков и либо подключения их к локальной папке файловой системы, либо назначения им буквы диска. Виртуальный диск хранилища можно отформатировать с помощью файловой системы FAT32, файловой системы NTFS или отказоустойчивых файловых систем (ReFS).