儲存空間直接存取概觀

適用於:Azure Stack HCI 21H2 和 20H2 版、Windows Server 2022、Windows Server 2019、Windows Server 2016

儲存空間直接存取是 Azure Stack HCI 和 Windows Server 的功能,可讓您將具有內部儲存體的伺服器叢集到軟體定義的儲存體解決方案。

本文概述儲存空間直接存取、其運作方式、使用時機,以及其主要優點。 您也可以在本文中探索影片和實際客戶案例,以深入了解儲存空間直接存取。

若要開始使用,請在 Microsoft Azure 中嘗試儲存空間直接存取,或從 Windows Server 評估下載 Windows Server 的 180 天授權評估複本。 若要了解儲存空間直接存取在 Windows Server 和 Azure Stack HCI 上的最低硬體需求,請分別參閱 Windows Server 的系統需求Azure Stack HCI 的系統需求。 若要將儲存空間直接存取部署為 Azure Stack HCI 的一部分,請參閱部署 Azure Stack HCI 作業系統

儲存空間直接存取是什麼?

儲存空間直接存取是軟體定義的儲存體解決方案,可讓您在交集和超交集 IT 基礎結構中共用儲存體資源。 其可讓您將實體伺服器 (2 部,最多 16 部) 叢集上的內部儲存磁碟機合併到軟體定義的儲存集區。 此儲存集區具有跨資料行的快取、分層、復原和清除編碼,而所有這些都會自動進行設定和管理。

您可以新增更多磁碟機,或在叢集中新增更多伺服器,以擴增叢集的儲存體容量。 儲存空間直接存取會自動將新的磁碟機上線,並重新平衡儲存集區。 其也會自動使用現有最快的儲存媒體來提供內建和一律開啟快取。

儲存空間直接存取是 Azure Stack HCI 21H2 和 20H2 版的核心技術。 其也包含在 Windows Server 2022 Datacenter 版本、Windows Server 2019、Windows Server 2016、Windows Server Insider Preview 組建以及 Windows Server 2022 Azure 版本。

您可以在實體伺服器叢集或虛擬機器 (VM) 來賓叢集上部署儲存空間直接存取。 如果將其部署至實體伺服器的超交集叢集,則建議使用 Azure Stack HCI 伺服器。 若要將儲存空間直接存取部署為 Azure Stack HCI 的一部分,請參閱部署 Azure Stack HCI 作業系統

將儲存空間直接存取部署至 VM 來賓叢集時,可跨私人或公用雲端的一組 VM 提供虛擬共用儲存體。 在生產環境中,只有 Windows Server 才支援此部署。 如需如何在 Windows Server 的 VM 來賓叢集上部署儲存空間直接存取的相關資訊,請參閱在來賓虛擬機器叢集中使用儲存空間直接存取

僅針對測試和評估用途,您可以在 Azure Stack HCI 測試環境的 VM 來賓叢集上部署儲存空間直接存取。 如需部署至 Azure Stack HCI 測試環境的相關資訊,請參閱教學課程:為 Azure Stack HCI 建立 VM 型實驗室

運作方式

儲存空間直接存取會套用 Windows Server 中的許多功能,例如,容錯移轉叢集、叢集共用磁碟區 (CSV) 檔案系統、伺服器訊息區 (SMB) 3 和儲存空間。 其也引進稱為「軟體儲存匯流排」的新技術。

儲存空間直接存取透過合併產界標準伺服器叢集上的內部儲存磁碟機,來建立軟體定義的儲存體解決方案。 首先,透過乙太網路連線具有內部儲存磁碟機的伺服器來形成叢集,而這不需要特殊纜線或儲存網狀架構。 當您在此叢集上啟用儲存空間直接存取時,會將所有這些伺服器的儲存磁碟機合併為一個軟體定義的虛擬共用儲存集區。

然後,您可以從該儲存集區建立磁碟區,以儲存您的資料。 這些磁碟區會執行 CSV 檔案系統。 這表示,對於每部伺服器,這些磁碟區的外觀和行為就像裝載在本機一樣。 在這些磁碟區中使用內建容錯時,即使磁碟機故障或整個節點離線,您的資料仍會保持連線並可供存取。

在這些磁碟區中,您可以放置檔案,例如 VM 的 .vhd 和 .vhdx。 您可以將執行儲存空間直接存取的叢集用作:

  • 擴增檔案伺服器 (SoFS),方法是透過網路將磁碟區公開為 SMB3 檔案共用。
  • 超交集系統,方法是在叢集上啟用 Hyper-V,並將您的 VM 直接放在磁碟區上方。

下節說明儲存空間直接存取堆疊的功能和元件。

儲存空間直接存取堆疊

網路硬體。 儲存空間直接存取會使用 SMB3 (包括 SMB Direct 與 SMB 多重通道),透過乙太網路在伺服器之間進行通訊。 強烈建議搭配使用 10+ GbE 與遠端直接記憶體存取 (RDMA) (iWARP 或 RoCE)。

儲存硬體。 儲存空間直接存取需要 2 到 16 (最多) 部 Microsoft 核准的伺服器,其具有直接連接的 SATA、SAS、NVMe 或持續性記憶體磁碟機,而這些各只實體連接到一部伺服器。 每部伺服器都至少必須要有兩個固態硬碟,以及至少四個額外的磁碟機。 SATA 和 SAS 裝置應該位於主機匯流排介面卡 (HBA) 和 SAS 擴展器後面。

容錯移轉叢集。 儲存空間直接存取使用 Azure Stack HCI 和 Windows Server 的內建叢集功能來連線伺服器。

軟體存放匯流排。 軟體存放匯流排橫跨叢集,並建立軟體定義的儲存網狀架構,因此,所有伺服器都能看見彼此的所有本機磁碟機。 您可以將它視為取代既昂貴又嚴格的光纖通道或共用 SAS 纜線。

存放匯流排層快取。 軟體存放匯流排可將現有最快的磁碟機 (例如 SSD) 動態繫結到速度較慢的磁碟機 (例如 HDD),以提供伺服器端的讀取/寫入快取,來加速 IO 並提高輸送量。

儲存集區。 形成儲存空間基礎的磁碟機集合稱為儲存集區。 其會自動建立,而且會自動探索所有適合的磁碟機並加以新增。 我們強烈建議您在每個叢集中使用一個叢集搭配預設設定。 若要深入了解儲存集區,請參閱深入探討儲存集區部落格。

儲存空間。 儲存空間會使用鏡像、清除編碼或兩者,以針對「虛擬磁碟」提供容錯。 您可以將它視為集區中使用磁碟機的分散式軟體定義的 RAID。 在儲存空間直接存取中,儘管也會提供底座和機架容錯,但這些虛擬磁碟通常能夠復原兩個同時發生的磁碟或伺服器失敗 (例如 3 向鏡像,每個資料複本都位於不同的伺服器上)。

彈性檔案系統 (ReFS)。 ReFS 是基於虛擬化目的而建置的首要檔案系統。 其中包括大幅加速 .vhdx 檔案作業 (例如建立、擴充和檢查點合併),以及內建總和檢查碼來偵測並修正位元錯誤。 其還引進即時層,可根據使用量,在「熱」與「冷」儲存層之間即時輪替資料。

叢集共用磁碟區。 CSV 檔案系統會將所有 ReFS 磁碟區統一為可透過任何伺服器存取的單一命名空間。 對於每部伺服器,每個磁碟區的外觀和行為就像裝載在本機一樣。

向外延展檔案伺服器。 這最後一層僅適用於交集的部署。 其會透過網路使用 SMB3 存取通訊協定為使用者提供遠端檔案存取 (例如執行 Hyper-V 的其他叢集),有效地使儲存空間直接存取轉換為網路連接的儲存體 (NAS)。

主要權益

儲存空間直接存取可提供下列主要優點:

映像 描述
簡潔 簡單。 從執行 Windows Server 或 Azure Stack HCI 的產業標準伺服器到您的第一個儲存空間直接存取叢集所需的時間不超過 15 分鐘。 對於 System Center 使用者而言,部署只需一個核取方塊。
高效能 高效能。 不論是全快閃或混合式,儲存空間直接存取的每部伺服器都可以超過 13,700,000 IOPS。 儲存空間直接存取的 Hypervisor 內嵌結構可提供一致且低延遲的內建讀取/寫入快取,並支援直接裝載至 PCIe 匯流排的最新型 NVMe 磁碟機。
容錯 容錯。 內建的復原功能會使用持續可用性,來處理磁碟機、伺服器或元件失敗。 也可針對較大型的部署設定底座和機架容錯。 當硬體故障時,只需進行交換;軟體會自行修復,不需複雜的管理步驟。
資源效率 資源效率。 清除編碼可提供多達 2.4 倍的儲存體效率,透過獨特的創新 (例如本機重建程式碼和 ReFS 即時分層) 來將這些獲益延展至硬碟機和混合式熱或冷工作負載,同時將 CPU 耗用量降到最低,以便讓資源回到最需要的地方 (VM)。
管理能力 可管理性。 使用儲存體 QoS 控制,利用每個 VM IOPS 限制的最小和最大值來抑制忙碌的 VM。 健全狀況服務提供連續的內建監視和警示。 新的 API 可讓您輕鬆收集豐富、整個叢集的效能和容量計量。
延展性 延展性。 最多可移至 16 部伺服器和超過 400 部磁碟機,而每個叢集最多可有 4 PB (4,000 TB) 的儲存體。 若要擴增,請新增更多磁碟機或新增更多伺服器;儲存空間直接存取會自動將新的磁碟機上線,並開始使用。 存放裝置效率與效能在規模上可如預期般提升。

使用時機

儲存空間直接存取是 Azure Stack HCI 和 Windows Server 的核心技術。 當您想要執行下列動作時,其可提供理想的網路儲存體解決方案:

  • 擴大或擴增網路儲存體容量。 您可以新增更多磁碟機或新增更多伺服器,以擴充網路儲存體容量,但仍然保持資料的安全且可供存取。 如果儲存集區內的磁碟機故障或整個節點離線,則所有資料都會保持連線且可供存取。
  • 同時從不同的位置共用同一組資料。 儲存空間直接存取所建立儲存集區的外觀和行為就像網路共用。 您的網路使用者隨時可以從任何位置存取已儲存的資料,而不需要擔心其已儲存資料的實體位置。
  • 混合使用儲存媒體。 使用儲存空間直接存取,您可以合併伺服器叢集中不同類型的儲存媒體,以形成軟體定義的儲存集區。 軟體會根據資料自動決定要使用的媒體,即較快媒體上的作用中資料以及較慢媒體上其他不常使用的資料。

部署選項

儲存空間直接存取可支援下列兩個部署選項:

  • 超交集
  • 已交集

注意

Azure Stack HCI 只支援超交集部署。

超交集部署

在超交集部署中,您會使用單一叢集來進行計算和儲存。 超交集部署選項會在提供儲存體以在本機磁碟區上儲存其檔案的伺服器上,直接執行 Hyper-V 虛擬機器或 SQL Server 資料庫。 這樣就不需要設定檔案伺服器存取權和權限,進而降低小至中型企業和遠端或分公司部署的硬體成本。 若要在 Windows Server 上部署儲存空間直接存取,請參閱在 Windows Server 上部署儲存空間直接存取。 若要將儲存空間直接存取部署為 Azure Stack HCI 的一部分,請參閱 Azure Stack HCI 的部署程序為何?

[儲存空間直接存取會在相同叢集中提供儲存空間給 Hyper-V VM]

交集部署

在交集部署中,您可以使用不同的叢集來進行儲存和計算。 交集部署選項 (也稱為「分離式」) 會在儲存空間直接存取上方設定擴增檔案伺服器 (SoFS) 層,以透過 SMB3 檔案共用提供網路連接的儲存體。 這樣就能為從儲存體叢集獨立出來的計算和工作負載調整範圍,對於 Hyper-V IaaS (基礎結構即服務) 等適用於服務提供者和企業的大規模部署非常重要。

儲存空間直接存取使用「向外延展檔案伺服器」功能向其他伺服器或叢集的 Hyper-V VM 提供儲存空間

管理和監視

您可以使用下列工具來管理和監視儲存空間直接存取:

名稱 圖形化或命令列? 付費或已包括?
Windows Admin Center 圖形化 已包括
[伺服器管理員] & [容錯移轉叢集管理員] 圖形化 已包括
Windows PowerShell 命令列 已包括
System Center Virtual Machine Manager (SCVMM)
&Operations Manager
圖形化 已支付

影片

儲存空間直接存取概觀 (5 分鐘)

Microsoft Ignite 2018 上的儲存空間直接存取概觀 (1 小時)

Microsoft Ignite 2017 上的儲存空間直接存取概觀 (1 小時)

Microsoft Ignite 2016 上的儲存空間直接存取啟動事件 (1 小時)

客戶案例

全球有超過 10,000 個叢集執行儲存空間直接存取。 各種規模的組織 (從只部署兩個節點的小型企業,到部署數百個節點的大型企業和政府) 都取決於其關鍵應用程式和基礎結構的儲存空間直接存取。

請造訪 Microsoft.com/HCI 閱讀其故事。

客戶標誌的格線

其他參考資料