Перечислите функциональные возможности, компоненты, преимущества и варианты использования Локальных дисковых пространств

  • 10 мин

Дисковые пространства упрощают подготовку и управление хранилищем. Однако при использовании общего хранилища они подвергаются ограничениям масштабируемости и производительности, которые могут быть неприемлемыми в бизнесе критически важными. Для обеспечения большего количества сценариев, требующих повышения производительности и масштабируемости, можно использовать Локальные дисковые пространства.

Что такое Локальные дисковые пространства?

Локальные дисковые пространства являются развитием дисковых пространств, впервые представленных в Windows Server 2012. Они используют дисковые пространства, отказоустойчивую кластеризацию, общие тома кластера (CSV), шину хранилища программного обеспечения и SMB 3.x для реализации виртуализированного общего хранилища с высоким уровнем доступности, используя локальные диски на каждом узле кластера в Локальных дисковых пространствах. Он подходит для размещения высокодоступных рабочих нагрузок, включая виртуальные машины и базы данных SQL Server. Локальные дисковые пространства поддерживают как прямое подключенное хранилище (DAS), так и массивы JBOD. Это устраняет потребность в общей структуре хранилищ и позволяет использовать сочетание дисков SATA для снижения затрат и устройств NVMe для повышения производительности.

Примечание.

CSV — это кластеризованная файловая система, позволяющая узлам кластера одновременно считывать данные и записывать их в один набор томов NTFS или ReFS. Это обеспечивает сбалансированное распределение нагрузки и увеличивает скорость отработки отказа, устраняя необходимость в изменении владельца диска или отключении и повторном подключении томов.

Архитектура общих томов кластера, включая пул носителей, тома и подключения томов.

Примечание.

Шина хранилища программного обеспечения составляет программно определенную структуру хранилища, состоящую из локальных дисков на узлах кластера. Она также динамически привязывает самые быстрые диски к более медленным дискам, чтобы обеспечить кэширование чтения и записи на стороне сервера, что ускоряет операции ввода-вывода и повышает пропускную способность.

Архитектура Локальных дисковых пространств

Архитектура Локальных дисковых пространств состоит из следующих компонентов:

  • Рабочие нагрузки Локальных дисковых пространств. К общим рабочим нагрузкам относятся виртуальные машины и базы данных SQL Server.
  • CSV. CSV объединяет несколько томов в одно пространство имен, доступное в файловой системе на любом узле кластера.
  • Тома ReFS или NTFS. Рекомендуется использовать ReFS, так как он ускоряет операции с виртуальным жестким диском (VHD/VHDX), обеспечивая более высокую производительность во сравнению с NTFS. ReFS также предлагает такие преимущества обеспечения устойчивости, как обнаружение ошибок и автоматическое исправление.
  • Дисковые пространства и базовые виртуальные диски. С помощью дисковых пространств вы создадите виртуальные диски, используя доступное хранилище в пуле носителей. Виртуальные диски обеспечивают устойчивость к сбоям диска и сервера, так как данные распределяются между дисками на разных серверах.

Примечание.

В контексте Локальных дисковых пространств термин том обычно относится к тому и к базовому виртуальному диску.

  • Шина Software Storage Bus. Локальные дисковые пространства использует протокол SMB для связи между узлами с помощью шины хранилища программного обеспечения. Шина хранилища программного обеспечения предоставляет хранилище на каждом узле, делая его частью уровня дисковых пространств.
  • Отказоустойчивая кластеризация. Отказоустойчивая кластеризация — это компонент Windows Server, позволяющий реализовать высокодоступные рабочие нагрузки, в том числе Локальные дисковые пространства.
  • Экземпляры Windows Server. Кластер Локальных дисковых пространств может включать от 2 до 16 серверов.
  • Сети SMB. Сетевые подключения SMB включают поддержку SMB Direct и SMB Multichannel.
  • Network. Для Локальных дисковых пространств требуется сетевое подключение между узлами кластера. Для каждого узла следует использовать несколько сетевых адаптеров с поддержкой RDMA.
  • Пул носителей. Пул носителей использует локальные диски всех узлов кластера.
  • Локальные диски. На каждом сервере должно быть локально подключенное хранилище, например диски HDD, SSD, NVMe или PMem.

Архитектура типичной реализации Локальных дисковых пространств, включающая в себя пул носителей, шину программного хранилища, кластер, дисковые пространства, CSV и виртуальные машины Hyper-V.

Преимущества Локальных дисковых пространств

Windows Server предлагает ряд преимуществ, связанных с Локальными дисковыми пространствами, в том числе:

  • Дедупликация и сжатие томов ReFS. Функция дедупликации поддерживает тома размером до 64 терабайт (ТБ) и будет дедуплицировать первые 4 ТБ каждого файла.
  • Встроенная поддержка постоянных модулей памяти в кластерах Локальных дисковых пространств. Можно использовать постоянную память в качестве кэша для ускорения активного рабочего набора или как емкость, чтобы обеспечить согласованную, низкую задержку в микросекундах.
  • Вложенная устойчивость гиперконвергентной инфраструктуры с двумя узлами. При наличии вложенной устойчивости кластер с двумя узлами Локальных дисковых пространств может обеспечить постоянно доступное хранилище для приложений и виртуальных машин, даже если один узел сервера перестанет работать и на другом узле сервера произойдет сбой.
  • USB-устройство флэш-памяти как диск-свидетель. Вы можете использовать недорогой флэш-накопитель USB, подключенный к маршрутизатору, для работы в качестве следящего диска в кластерах Локальных дисковых пространств с двумя узлами.
  • Журнал производительности для отслеживания использования ресурсов и производительности. Эта встроенная функция автоматически собирает более 50 базовых счетчиков, охватывающих ресурсы вычислений, памяти, сети и хранения, и сохраняет их в течение одного года.
  • Масштабирование до 4 петабайтов (PB) на кластер. Начиная с Windows Server 2019, Локальные дисковые пространства поддерживают до 4 ПБ (или 4000 ТБ) необработанной емкости на пул носителей.
  • Четность с зеркальным ускорением. С контролем четности с ускорением отражения можно создать тома Локальных дисковых пространств, которые являются частью зеркального отражения и частичной четности, по аналогии с совмещением RAID-1 и RAID-5/6 для объединения преимуществ. В Windows Server 2019 производительность с зеркальным ускорением удвоилась по сравнению с Windows Server 2016.
  • Обнаружение выброса задержки диска. Локальные дисковые пространства автоматически обнаруживают аномальные изменения в производительности диска и помечают их в Windows PowerShell и центре администрирования Windows с состоянием аномальной задержки.
  • Поддержка памяти класса хранения для виртуальных машин. Это позволяет создавать тома NTFS с прямым доступом на двух энергонезависимых встроенных модулях памяти (DIMM) и предоставлять их виртуальным машинам Microsoft Hyper-V. Это позволяет виртуальным машинам Hyper-V пользоваться преимуществами производительности с низкой задержкой, которые предоставляют устройства памяти накопительного класса.
  • Расширения Windows Admin Center. Вы можете управлять Локальными дисковыми пространствами и отслеживать их с помощью встроенных панелей мониторинга в центре администрирования Windows.

Варианты использования Локальных дисковых пространств

При планировании Локальных дисковых пространств необходимо определить, следует ли разделять уровни виртуализации и хранилища. Это разделение определяет, будет ли реализована гиперконвергентная или дезагрегированная архитектура.

В архитектуре с поддержкой технологии Hyper-V вы настраиваете кластер Hyper-V с локальным хранилищем на каждом сервере Hyper-V и масштабируете это решение, добавляя дополнительные серверы Hyper-V с дополнительным хранилищем. Это оптимальное решение для малых и средних предприятий.

Если требуется возможность масштабирования уровня виртуализации и уровня хранилища независимо друг от друга, следует выбрать архитектуру с разделением. Этот подход состоит из двух отдельных кластеров, на одном из которых размещены виртуальные машины Hyper-V, а на другом — горизонтально масштабируемый файловый сервер (SOFS), где находятся диски виртуальной машины. Это решение позволяет масштабировать вычислительную мощность для уровня виртуализации отдельно от емкости хранилища для уровня хранилища. Обычно это оптимально для крупномасштабных развертываний.

Примечание.

SOFS предоставляет доступ к системе хранения с помощью SMB 3. x. SOFS предоставляет хранилище на основе SMB в неагрегированных конфигурациях. Однако он не подходит для гиперконвергентных конфигураций.

Другие варианты использования Локальных дисковых пространств включают хранение файлов реплик Hyper-V и резервное копирование и архивирование файлов виртуальных машин. Можно также развернуть Локальные дисковые пространства для размещения файлов Microsoft SQL Server системы и пользователей базы данных.