Общие сведения о дисковых пространствах в Windows Server

Дисковые пространства в Windows Server — это надежная технология виртуализации хранилища, которая позволяет эффективно управлять, защищать и масштабировать инфраструктуру хранилища. Он позволяет объединять несколько физических дисков в один логический пул носителей, из которого можно создавать виртуальные диски, известные как дисковые пространства. Эти виртуальные диски можно подготовить с различными параметрами устойчивости, обеспечивая избыточность, отказоустойчивость и гибкость в соответствии с различными требованиями к хранилищу. Это концептуально похоже на избыточный массив независимых дисков (RAID)

В этой статье объясняется, как дисковые пространства позволяют объединять несколько физических дисков в один логический пул носителей, создавать виртуальные диски и выбирать параметры устойчивости для избыточности и гибкости.

Общие сведения о дисковых пространствах

Storage Spaces абстрагируют аппаратные средства физического хранилища в логические пулы хранилища, упрощая управление хранилищем и позволяя администраторам динамически распределять ресурсы хранилища. После создания пула носителей вы можете вырезать виртуальные диски (дисковые пространства) из этого пула, каждый из которых настроен с определенными характеристиками устойчивости и производительности, адаптированными к вашим требованиям к рабочей нагрузке.

На следующем рисунке показан процесс управления системами хранения данных.

Дисковые пространства поддерживают три основные конфигурации устойчивости: простые, зеркальные и четные пространства. Каждый тип предлагает различные преимущества и компромиссы с точки зрения производительности, использования емкости и отказоустойчивости.

Простые пробелы

Простые пространства не обеспечивают устойчивость или избыточность. Данные распределены между несколькими дисками, максимизируя производительность и эффективное использование емкости хранилища. Однако, поскольку избыточность отсутствует, сбой одного диска приводит к потере данных. Простые пространства подходят для временных данных, дисков для временных файлов или рабочих нагрузок, где защита данных не имеет критического значения.

Ниже приведены некоторые ключевые характеристики простых пространств:

• Данные распределяются по нескольким дискам для высокой производительности.
• Максимальное использование емкости хранилища.
• Нет отказоустойчивости; Сбой одного диска приводит к потере данных.
• Идеально подходит для некритических рабочих нагрузок или временного хранилища.

Зеркальные пространства

Зеркальные пространства обеспечивают избыточность путем дублирования данных между двумя или тремя копиями, известными как двустороннее или трехстороннее зеркальное отображение. Эта конфигурация обеспечивает доступность и защиту данных от сбоев дисков. Если один диск выйдет из строя, данные останутся доступными благодаря зеркальным копиям на других дисках. Зеркальные пространства обеспечивают отличную производительность чтения и записи, что делает их подходящими для рабочих нагрузок с учетом производительности и критически важных хранилищ данных.

Ниже приведены некоторые ключевые характеристики зеркальных пространств:

• Данные дублируются на двух или более дисках для избыточности.
• Двухстороннее зеркалирование позволяет выход из строя одного диска; трехстороннее зеркалирование позволяет выход из строя двух дисков одновременно.
• Отличная производительность чтения и записи.
• Более высокие затраты на хранилище из-за дублирования данных (50% накладные расходы на двустороннее зеркальное отображение, примерно 66% затраты на зеркальное отображение трехсторонняя).
• Идеально подходит для критически важных рабочих нагрузок, баз данных и хранилища виртуальных машин.

Пространства паритета

Пространства четности обеспечивают отказоустойчивость путем распределения сведений о четности между несколькими дисками. Эта информация о четности позволяет Пулям хранилища восстанавливать данные, если один диск выходит из строя (однократная четность) или если выходят из строя два диска (двойная четность). Пространства четности обеспечивают более эффективное использование хранилища по сравнению с зеркальными пространствами, но они имеют более низкую производительность записи из-за затрат на вычисление и запись данных четности. Пространства четности хорошо подходят для архивного хранилища, репозиториев резервных копий и рабочих нагрузок с преимущественно последовательными операциями чтения.

Ниже приведены некоторые ключевые характеристики пространств паритета.

• Данные распределяются по нескольким дискам с данными о паритете для обеспечения отказоустойчивости.
• Сведения о четности позволяют восстанавливать данные в случае выхода диска из строя.
• Более эффективное использование хранилища по сравнению с зеркальными пространствами.
• Снижение производительности записи из-за вычислений четности.
• Хорошая производительность чтения, особенно для последовательных рабочих нагрузок.
• Идеально подходит для архивного хранилища, резервного копирования и рабочих нагрузок с более низкими требованиями к производительности записи.

Кэш шины хранилища

Кэш шины хранилища — это функция, которая повышает производительность дисковых пространств, используя более быстрые носители, такие как NVMe или SSD, как кэш-слой для более медленных устройств хранения, таких как HDD. Поместив часто запрашиваемые данные на высокоскоростные кэш-диски, кэш шины данных значительно повышает производительность чтения и записи, снижает задержку и оптимизирует общую эффективность хранилища.

Кэш шины хранилища обеспечивает следующие преимущества:

• Ускоряет операции чтения и записи путем кэширования горячих данных на более быстрых носителях хранения.
• Уменьшает задержку и повышает скорость реагирования для рабочих нагрузок с помощью смешанных или случайных шаблонов ввода-вывода.
• Оптимизирует производительность хранилища, не требуя обширных обновлений оборудования.
• Легко интегрируется с существующими развертываниями дисковых пространств, упрощая реализацию и управление.

Виртуальные диски

Виртуальные диски в дисковых пространствах обеспечивают гибкое и эффективное управление хранилищем путем абстрагирования физических ресурсов хранилища в логические единицы. Администраторы могут создавать несколько виртуальных дисков из одного пула носителей, каждая из которых настроена независимо с определенными параметрами устойчивости, емкостями хранилища и характеристиками производительности. Эта гибкость позволяет организациям точно адаптировать решения для хранения данных в соответствии с требованиями рабочей нагрузки, оптимизируя производительность и использование ресурсов.

Кроме того, виртуальные диски поддерживают тонкое выделение ресурсов, что позволяет администраторам динамически выделять емкость хранилища по мере роста данных, а не заранее распределять всю емкость. Этот подход обеспечивает максимальную эффективность хранения и сокращает начальные инвестиции в оборудование. Виртуальные диски также можно изменять динамически, позволяя администраторам легко расширять емкость хранилища без простоя, обеспечивая непрерывную доступность и масштабируемость критически важных рабочих нагрузок.

Различия между дисковыми пространствами и Storage Spaces Direct

Хотя пулы хранения и Storage Spaces Direct используют аналогичные понятия, они значительно отличаются в сценариях развертывания, требованиях к оборудованию, масштабируемости и сложности управления. Дисковые пространства обычно используются с автономными серверами или кластерами, подключенными к внешним корпусам JBOD через SAS, поддерживая стандартное оборудование и обеспечивая легкое управление, подходящее для небольшомасштабных развертываний. В отличие от этого, Storage Spaces Direct предназначен для гиперконвергентных или дисагрегированных кластеров, используя внутренние накопители, подключенные через высокоскоростные сети Ethernet с такими специализированными аппаратными средствами, как адаптеры с поддержкой RDMA, что делает его идеальным для крупномасштабных высокопроизводительных сред.

С точки зрения масштабируемости и производительности дисковое пространство обеспечивает надежную производительность для рабочих нагрузок общего назначения, но может быть внешним подключением к хранилищу и числом дисков. Однако Storage Spaces Direct обеспечивает значительно более высокую масштабируемость, пропускную способность и операции ввода-вывода в секунду, используя протокол SMB3 и сеть RDMA, что делает её подходящей для требовательных рабочих нагрузок, таких как виртуализация, базы данных и корпоративные приложения.

Обе технологии поддерживают конфигурации устойчивости (простые, зеркальные, четности), но Storage Spaces Direct предоставляет другие функции устойчивости на уровне кластера, такие как автоматическая замена диска и интеллектуальное размещение данных. Пул ресурсов хранения в основном ориентирован на отказоустойчивость в пределах одного сервера или внешнего корпуса. Кроме того, оба могут воспользоваться кэшем шины хранилища, повышающего производительность путем кэширования часто запрашиваемых данных на более быстрых носителях.

Дополнительные сведения о Storage Spaces Direct см. в обзоре Storage Spaces Direct.

Следующий шаг

Узнайте, как развернуть дисковые пространства на автономном сервере.