Windows Server'da Storage Spaces Direct: Eksiksiz Bir S2D Kılavuzu

Windows Server yönetimi yapıyorsanız ve depolama alanınızı yazılım tanımlı bir veritabanı ile modernize etmeyi düşünüyorsanız, kısaca S2D olarak bilinen Storage Spaces Direct, kesinlikle aşina olmanız gereken teknolojilerden biridir. Birden fazla sunucudaki dahili diskleri bir kümede birleştirmenize ve bunları yüksek performans, dayanıklılık ve son derece kolay günlük işlemlerle paylaşımlı depolama olarak sunmanıza olanak tanır .

Genel olarak, Windows Server 2016, 2019 ve 2022'nin Azure On-Premise ve Datacenter sürümlerinin yanı sıra Windows Server 2022'nin Azure Edition sürümüne entegre edilmiş bir özellikten bahsediyoruz. S2D ile, endüstri standardı donanımdan önyükleme yapabilir ve ister birleşik ister hiper birleşik mimaride olsun, sanallaştırılmış iş yükleri için dakikalar içinde hazır bir depolama kümesine sahip olabilirsiniz .

Storage Spaces Direct nedir?

Storage Spaces Direct, bir grup fiziksel sunucunun yerel sürücülerini bir araya getirerek ortak bir havuz oluşturan, yazılım tanımlı bir depolama çözümüdür. Bu depolama havuzu, katmanları, önbellekleme, dayanıklılık ve silme kodlamasını otomatik olarak uygular ; böylece yönetici, diskleri ayrıntılı bir şekilde yönetmek yerine, hacimler oluşturmaya ve veri sunmaya odaklanabilir.

Bu teknoloji, Azure Local'ın 21H2 ve 20H2 sürümlerinde temel bir unsurdur ve Windows Server Datacenter 2016, 2019 ve 2022'nin bir parçasıdır. 2 düğümlü kümelerden başlayarak 16 sunucuya kadar ölçeklenebilir ve aynı mimari içinde SSD , HDD, NVMe veya kalıcı belleği birleştirebilir .

Geleneksel fiziksel kümelere ek olarak, özel veya genel bulutlarda sanal makinelerden oluşan konuk kümeleri de desteklenmektedir . Üretim ortamında, konuk dağıtımı Windows Server tabanlı olduğunda desteklenir ; bu, çok kiracılı veya gelişmiş laboratuvar senaryolarında kullanışlı bir seçenektir.

S2D nasıl çalışır ve mimarisi

S2D, temelde birkaç sistem bileşenine dayanır: Yük Devretme Kümelemesi, Küme Paylaşımlı Birimler, SMB Direct ve Çok Kanallı SMB 3 ve Storage Spaces'in kendi teknolojisi. En önemli yenilik ise , tüm sunucuların birbirlerinin yerel sürücülerini kendi sürücüleriymiş gibi görmelerini sağlayan çerçeve olan Yazılım Depolama Veri Yolu'dur .

Sunucular, Fibre Channel veya paylaşımlı SAS'a ihtiyaç duymadan Ethernet üzerinden birbirine bağlanarak bir küme oluşturur. S2D'yi etkinleştirerek, her düğümün dahili sürücüleri yazılım tarafından yönetilen mantıksal bir havuzda birleştirilir. Buradan, CSV dosyaları olarak bağlanan ve bir disk veya tüm bir düğüm arızalansa bile erişilebilir kalan birimler oluşturursunuz.

Bu disk birimleri, sanal makineler, veritabanları veya kullanıcı dosyaları için .vhd ve .vhdx dosyalarını barındırabilir . Küme, ölçeklenebilir bir dosya sunucusu veya Hyper-V ile hiper birleşik bir platform olarak çalışabilir ve sanal makineleri doğrudan disk birimlerine yerleştirebilir.

G/Ç işlemlerini hızlandırmak için S2D, en hızlı sürücüleri en yavaş sürücülerle ilişkilendiren Depolama Veri Yolu Katmanı Önbelleğini kullanır. Bu sunucu tarafı okuma/yazma önbelleği , özellikle PCIe üzerinden NVMe'nin potansiyelinden yararlanarak gecikmeyi ve performansı iyileştirir.

Yığının temel bileşenleri ve parçaları

• ağ donanımı: S2D, Ethernet üzerinden SMB Direct ve SMB Multichannel ile SMB3 kullanır. RDMA ile 10GbE veya üzeri, iWARP veya RoCE önerilir. Düğümler arasındaki iletişimde düşük gecikme ve daha yüksek performans sağlamak içinve performansı şu şekilde kontrol edebilirsiniz: ntttcp ile testler Windows'ta.
• Depolama donanımı: : Doğrudan bağlı sürücülere (SATA, SAS, NVMe veya kalıcı bellek) sahip 2 ila 16 onaylı sunucu gereklidir. Her sunucuda en az iki adet SSD ve en az dört adet ek sürücü bulunmalıdır.; SATA ve SAS aygıtları bir SAS HBA ve genişleticinin arkasına takılmalıdır.
• Yük Devretme Kümeleme: Yük devretme kümelemesi, sunucu düzeyinde yüksek erişilebilirliğin temelidir. Düğüm orkestrasyonu, kaynak işaretleme ve işaret kaldırma ve servis sürekliliğinden sorumludur..
• Depolama Veri Yolu Yazılımı: Bu yazılım veri yolu, geleneksel SAN'lara olan ihtiyacı ortadan kaldırarak yazılım tanımlı depolama yapısını oluşturur. Bunu, Fiber Kanal veya Paylaşımlı SAS'ın mantıksal bir alternatifi olarak düşünün, ancak yazılım tanımlı.
• Depolama Veri Yolu Katman Önbelleği: Önbellek, okuma ve yazma işlemlerini daha yavaş medyaya bağlı hızlı medyalar üzerinden dağıtır. Bu, G/Ç patlamalarını emer ve sürdürülebilir IOPS'yi artırır. yönetici için ekstra karmaşıklık yaratmadan.
• Depolama havuzu: Depolama havuzu, uygun tüm sürücüleri içerir. Otomatik olarak oluşturulur ve doldurulur. Varsayılan yapılandırmayla küme başına bir havuz kullanılması olağan öneridir işlemleri basitleştirmek için.
• Depolama Alanları: Havuzda oluşturduğunuz sanal diskler yansıtma, silme kodlaması veya bunların kombinasyonlarını kullanabilir. S2D'de iki eş zamanlı arızaya tolerans yapılandırmak yaygındır Üç yönlü yansıtma yoluyla, her kopya farklı bir sunucuda bulunur ve şasi ve raf bazında hata alanlarının farkındalığı vardır.
• Refs:ReFS dosya sistemi sanallaştırma ve .vhdx için optimize edilmiştir. Kontrol noktalarının oluşturulması, genişletilmesi veya birleştirilmesi için hızlandırmalar sağlar, artı bit hatalarını tespit edip düzeltmek için kontrol toplamları ve verileri sıcak ve soğuk katmanlar arasında taşıyan gerçek zamanlı katmanlar.
• CSV: Küme Paylaşımlı Birimler, herhangi bir sunucudan erişilebilen tek bir ad alanını açığa çıkarır. Her düğüm için her birim, yerel olarak bağlanmış gibi davranır.Bu da eş zamanlı erişimi büyük ölçüde basitleştirir.
• Ölçeklenebilir Dosya Sunucusu:Birleşik senaryolarda, bu katman SMB3'ü başka bir Hyper-V kümesi gibi uzak istemcilere açar. Fiili olarak S2D'yi bir NAS'a dönüştürüyor ölçeklenmesi ve yönetilmesi kolay, kullanışlı ağ klasörlerini senkronize et.

Performans, dayanıklılık ve verimlilik

S2D ile, hem hibrit hem de tamamen flash yapılandırmalarında, dahili testler sunucu başına 13,7 milyonu aşan IOPS değerleri kaydetti. Gömülü hipervizör mimarisi ve entegre önbellek, tutarlı ve çok düşük gecikme süreleri sunar.

Hata toleransı, diskleri, sunucuları ve bileşenleri kapsayarak sürekli kullanılabilirliği sağlar. Büyük ölçekli dağıtımlarda, fiziksel arızaların kümenin genel bütünlüğünü etkilememesi için hata toleransını kasa ve raf bazında yapılandırabilirsiniz .

Yerel Yeniden Yapılandırma Kodları gibi yenilikleri içeren silme kodlamasıyla depolama verimliliği artırılır. Bu, kapasite verimliliğini 2,4 kata kadar artırarak CPU kullanımını azaltır ve sanal makineler için kaynakları serbest bırakır.

Donanım ve ağ gereksinimleri

Sağlam bir üretim deneyimi için çeşitli yönergeler geçerlidir. Bunlar arasında RDMA iWARP veya RoCE özellikli 10 GbE veya üzeri bir ağ , uyumlu kablolama ve anahtarlar ile doğrulanmış KOBİ Doğrudan ve Çok Kanallı yapılandırmalar yer almaktadır.

İdeal olarak her sunucuda önbellekleme için en az iki SSD ve birkaç ek kapasite sürücüsü bulunmalıdır. Desteklenen depolama türleri arasında SATA, SAS, NVMe ve kalıcı bellek yer almaktadır ; SATA ve SAS aygıtları bir HBA ve SAS genişletici ile birlikte kullanılmalıdır.

Düğüm sayısı açısından S2D, 2 ila 16 sunucuyu destekler. Gerçek yüksek kullanılabilirlik için, 2 düğümlü bir kümede bir düğümün kaybı hata payını ortadan kaldırdığı için 3 veya daha fazla düğümle çalışmak idealdir .

Maksimum kapasiteye gelince, son belgelerde küme başına 400 sürücü ve 4 PB'ye kadar kapasiteden bahsedilirken, önceki kaynaklarda havuz başına 1 PB gibi daha düşük limitler belirtilmiştir. Bu limitlerin donanım sürümüne, bellenime ve üretici onaylarına bağlı olduğunu unutmayın . Yetersiz depolama alanı ile karşılaşırsanız, " yetersiz depolama alanı " çözümlerine bakın .

Dağıtım modelleri

Hiper birleştirilmiş : Hesaplama ve depolama için tek bir küme. Aynı sunucularda Hyper-V'yi etkinleştirerek, sanal makineler doğrudan S2D birimlerinde barındırılır. Bu, ara dosya sunucularını ortadan kaldırarak küçük ve orta ölçekli işletmeler ve uzak lokasyonlar için maliyetleri ve karmaşıklığı azaltır .

Birleşik veya ayrıştırılmış : Depolama ve işlem gücü için ayrı kümeler. S2D'nin üzerinde, SMB3'ü kullanıma sunan bir Ölçeklenebilir Dosya Sunucusu bulunur. Özellikle büyük ölçekli IaaS'lerde olduğu gibi, depolama ve işlem gücünü bağımsız olarak ölçeklendirmeniz gerektiğinde idealdir .

S2D ne zaman kullanılır?

SAN sisteminizi tamamen yeniden tasarlamadan kapasitenizi genişletmek istiyorsanız, S2D harika bir çözümdür. Disk veya yeni sunucular ekleyerek ölçeklendirme yapabilirsiniz ve sistem sürücüleri otomatik olarak entegre eder ve havuzu yeniden dengeler.

Birden fazla bilgisayarın aynı veri kümesine erişmesi gerektiğinde, havuz paylaşımlı bir ağ kaynağı gibi davranır. Kullanıcılar, verilerin fiziksel konumundan endişe duymadan farklı kaynaklardan verilere erişebilir ve bu da dağıtılmış iş yüklerini kolaylaştırır.

Farklı ortamları bir arada kullanmanız gerektiğinde, S2D erişim modeline göre hangi sürücü türünü kullanacağına otomatik olarak karar verir. Sık kullanılan verileri hızlı ortamlara, sık kullanılmayan verileri ise daha yavaş ortamlara yerleştirerek maliyet ve performansı şeffaf bir şekilde optimize eder.

Yönetim ve izleme

Windows Yönetim Merkezi ile yönetim önemli ölçüde gelişti ve standart konsol haline geldi. Bu merkez, sunucu sağlığını, depolama alanını, performansı ve uyarıları görüntülemenize ve birimleri grafiksel olarak oluşturmanıza veya yönetmenize olanak tanır.

Daha ayrıntılı bilgi için, sürücü envanterini, durumunu, bellenimini, konumunu, üreticisini, türünü, seri numarasını ve havuz üyeliğini inceleyebilirsiniz. Bu, sorunlu sürücüleri belirlemek ve hizmeti etkilemeden önce hızlı bir şekilde harekete geçmek için idealdir ; örneğin, hasar görmüş bir NTFS bölümünü yeniden oluşturmak gibi.

Ek olarak, S2D, minimum ve maksimum IOPS limitleriyle sanal makine başına depolama QoS kontrollerini entegre eder. Sağlık Servisi, yerleşik izleme ve uyarılar sağlar ve yeni API'ler, küme düzeyinde zengin kapasite ve performans metriklerini toplamayı kolaylaştırır.

PowerShell, otomasyon ve teşhis için en kapsamlı araç olmaya devam ediyor. Enable-ClusterS2D gibi komutlar, özelliği etkinleştirmenize ve laboratuvarlar için kontrolleri gerektiği gibi ayarlamanıza olanak tanır.

Pratik laboratuvar rehberi: sıfırdan birinci cilde

Test ortamında, teknolojiye aşina olmak için iki düğümle S2D'yi etkinleştirebilirsiniz. Üretim ortamında, gerçek hata toleransı ve uyumluluğu sağlamak için üç veya daha fazla düğüm ve sertifikalı donanım önerilir .

Her bir sunucuya Windows Server, Hyper-V ve kümeleme özelliğini yükleyin. Küme Yöneticisi'nden düğümlerin ve ağların sağlıklı olduğunu , bir ağın kurumsal ağ için, diğerinin ise depolama trafiği için ayrıldığını doğrulayın.

Diskler konusunda, işletim sistemini kendi biriminde bırakın ve düğüm başına en az üç veri sürücüsünü bölümlendirilmemiş halde, gerekirse başlatılmış olarak sağlayın. Havuz için sistem disklerini yeniden kullanmaktan kaçının ve laboratuvarda SATA kullanıyorsanız, üretimde desteklenmediğini varsayın.

Küme üzerinde PowerShell'i yönetici olarak açın ve şu komutu çalıştırın: Enable-ClusterS2D -PoolFriendlyName S2D. Laboratuvarınızda uygun olmayan birimler kullanılıyorsa, üretime özgü doğrulamaları atlamak için -SkipEligibilityChecks ekleyin.

Otomatik yapılandırmanın ardından, yeni havuzu Küme Yöneticisi'nin depolama bölümünde göreceksiniz. Buradan, ilgili sihirbazı kullanarak sanal bir disk ve ardından üzerinde bir birim oluşturabilirsiniz .

Sanal diski oluştururken, havuzu seçin ve dayanıklılık türünü belirleyin: basit, aynalama veya eşlik. Aynalama modunda, iki yönlü veya üç yönlü seçebilirsiniz ; daha fazla kopya, daha yüksek hata toleransı anlamına gelir, ancak aynı zamanda daha yüksek kapasite tüketimine de yol açar.

Sanal disk boyutunu seçin, onaylayın ve ardından birimi oluşturun. Sanallaştırma için Microsoft, .vhdx ile olan optimizasyonları ve bütünlük yetenekleri nedeniyle ReFS'yi önermektedir.

Oluşturulduktan sonra, birimi Küme Yöneticisi'nden Küme Paylaşımlı Birim olarak ekleyin. Her düğümde C: sürücüsünde okuma ve yazma erişimine sahip, yükleri barındırmaya hazır ClusterStorage klasörünün göründüğünü göreceksiniz .

Hyper-V Yöneticisi'nden, o CSV dosyasında bir sanal makine oluşturun ve kümeye ekleyin. Tıpkı geleneksel bir SAN dizisiyle çalışıyormuş gibi, kesintisiz bir şekilde düğümler arasında canlı olarak taşıyabileceksiniz .

Sürümler, sınırlamalar ve destek

S2D, Windows Server 2016, 2019 ve 2022 Datacenter'da ve Azure Local 20H2 ve 21H2'de mevcuttur. Ayrıca , hibrit senaryolar için özel geliştirmelerle birlikte Windows Server Azure Edition 2022'de de kullanılabilir .

Ölçek açısından, mevcut referans, küme başına 16 düğüme ve 400'den fazla birime kadar olup, küme başına toplam kapasite 4 PB'ye kadar çıkmaktadır. Bazı önceki kaynaklar 1 PB'lik havuz sınırlarından bahsetmektedir ; maksimum değerin tam yığına ve sağlayıcınızın doğrulamalarına bağlı olduğunu varsayın.

Üretim için, Microsoft ve OEM ortakları tarafından onaylanmış, önerilen bellenim ve sürücü sürümlerine sahip donanımlar kullanın. Disklerin, HBA'ların ve NIC'lerin rastgele karıştırılması performans veya destek uyumsuzluklarına neden olabilir, bu nedenle güncel uyumluluk listelerine güvenmek en iyisidir.