Выбор дисков для кластеров Azure Stack HCI и Windows Server

  • Статья

Область применения: Azure Stack HCI версий 22H2 и 21H2; Windows Server 2022, Windows Server 2019

В этой статье содержатся рекомендации по выбору дисков в соответствии с требованиями к производительности и емкости.

Типы дисков

Локальные дисковые пространства, базовая технология виртуализации хранилища, лежащая в основе Azure Stack HCI и Windows Server, в настоящее время работает с четырьмя типами дисков:

Тип диска Описание
PMem PMem относится к постоянной памяти, новому типу хранилища с низкой задержкой и высокой производительностью.
NVMe NVMe (Non-Volatile Memory Express) — это твердотельные диски, подключенные непосредственно к шине PCIe. Распространенные форм-факторы: 2,5 дюйма U.2, плата расширения PCIe (AIC) и M.2. NVMe предлагает более высокую пропускную способность операций ввода-вывода и операций ввода-вывода с меньшей задержкой, чем любой другой тип диска, который мы поддерживаем сегодня, кроме PMem.
SSD SSD — это твердотельные накопители, которые подключаются через обычные SATA или SAS.
HDD HDD относится к вращающимся магнитным жестким дискам, которые обеспечивают большую емкость хранилища.

Примечание

В этой статье рассматривается выбор конфигураций дисков с NVMe, SSD и HDD. Дополнительные сведения о PMem см. в статье Общие сведения о постоянной памяти и развертывании.

Примечание

Кэш уровня шины хранилища (SBL) не поддерживается в конфигурации отдельного сервера. Все конфигурации неструктурированного типа одного хранилища (например, все NVMe или все SSD) являются единственным поддерживаемым типом хранилища для одного сервера.

Встроенный кэш

Локальные дисковые пространства обладают встроенным серверным кэшем. Это большой, постоянно работающий в режиме реального времени кэш чтения и записи. При развертывании с несколькими типами дисков он автоматически использует все самые быстрые диски. Остальные диски используются для хранения.

Дополнительные сведения проверка в статье Общие сведения о кэше пула носителей.

Вариант 1 — оптимизация производительности

Чтобы достичь прогнозируемой и равномерной задержки в субмиллисекундах при случайных операциях чтения и записи в любые данные, а также для достижения чрезвычайно высокой скорости операций ввода-вывода в секунду (мы выполнили более 13 миллионов операций ввода-вывода)) или пропускной способности ввода-вывода (мы выполнили операции чтения свыше 500 ГБ/с), следует использовать режим "все флэш-памяти".

Это можно сделать несколькими способами.

На схеме показаны варианты развертывания, включая все NVMe для емкости, NVMe для кэша с SSD для емкости и все SSD для емкости.

  1. Только NVMe. Использование только накопителей NVMe обеспечивает непревзойденную производительность и наиболее предсказуемую задержку. Если все диски одной модели, кэш отсутствует. Вы также можете смешивать модели NVMe с высоким и низким уровнем износостойкости и настроить первые для кэширования операций записи вторых (требуется настройка).

  2. NVMe + SSD. При использовании NVMe вместе с SSD накопители NVMe автоматически кэшируют операции записи на SSD. Это позволяет объединить операции записи в кэше и переносить их только при необходимости, чтобы уменьшить износа SSD. Так можно получить характеристики, аналогичные NVMe, при этом операции чтения обслуживаются непосредственно на быстрых SSD.

  3. Только SSD. Как и при использовании только накопителей NVMe, кэш отсутствует, если все диски одной модели. Вы также можете смешивать накопители с высоким и низким уровнем износостойкости и настроить первые для кэширования операций записи вторых (требуется настройка).

    Примечание

    Преимущество использования только NVMe или SSD без кэша состоит в том, что вы получаете доступную емкость с каждого диска. Место не "тратится" на кэширование, что может быть привлекательным при небольших масштабах.

Вариант 2 — баланс между производительностью и емкостью

В средах с различными приложениями и рабочими нагрузками, одни из которых отличаются жесткими требованиями к производительности, а другим необходима значительная емкость хранилища, следует выбрать "гибридный" вариант с кэшированием на NVMe или SSD для больших жестких дисков.

На схеме показаны возможности развертывания, включая NVMe для кэша с жестким диском для емкости, SSD для кэша с жестким диском для емкости и NVMe для кэша со смешанным SSD и HDD для емкости.

  1. NVMe + HDD. Диски NVMe ускоряют операции чтения и записи, кэшируя их. Кэширование операций чтения позволяет жестким дискам сосредоточиться на записи. Кэширование операций записи помогает справиться с пиками, объединить операции записи и переносить их только при необходимости искусственно сериализованным способом, который оптимизирует IOPS и пропускную способность ввода-вывода жестких дисков. Это позволяет получить характеристики записи, аналогичные NVMe, а для часто или недавно прочитанных данных — и характеристики чтения, аналогичные NVMe.

  2. SSD + жесткий диск. Аналогично сказанному выше, SSD-диски ускоряют операции чтения и записи, кэшируя их. Это обеспечивает характеристики записи, аналогичные SSD, а для часто или недавно прочитанных данных — характеристики чтения, аналогичные SSD.

    Существует еще один, довольно экзотический вариант: использовать диски всех трех типов.

  3. NVMe + SSD + жесткий диск. В таком случае диски NVMe кэшируют данные для дисков остальных типов. Привлекательность заключается в том, что вы можете создавать тома на дисках SSD и тома на жестких дисках, параллельно в одном кластере, и все это ускоряется с помощью NVMe. Тома на SSD совпадают с конфигурацией в развертывании только с флэш-накопителями, а тома на жестких дисках — с "гибридными" развертываниями, описанными выше. По смыслу это похоже на два пула с независимым управлением емкостью, циклами сбоев и восстановления и т. д.

    Важно!

    Рекомендуем использовать уровень SSD для размещения самых требовательных к производительности рабочих нагрузок в системе только с флэш-накопителями.

Вариант 3 — максимальное увеличение емкости

Для рабочих нагрузок, требующих большой емкости и редко выполняющих запись, таких как архивирование, целевые объекты резервного копирования, хранилища данных или "холодное" хранилище, следует объединить несколько дисков SSD для кэширования со многими большими жесткими дисками для емкости.

Варианты развертывания для максимального увеличения емкости.

  1. SSD + жесткий диск. SSD-диски кэшируют операции чтения и записи для обработки пиков, получения высокой производительности записи и оптимизированного переноса на жесткие диски в дальнейшем.

Важно!

Конфигурация только с дисками HDD не поддерживается. Конфигурация SSD, в которой диски с меньшей устойчивостью к износу выполняют роль кэша для дисков с большей устойчивостью к износу, не рекомендуется к использованию.

Рекомендации по выбору размера

Кэш

У каждого сервера должно быть по крайней мере два диска кэша (это минимум, необходимый для обеспечения избыточности). Рекомендуем делать число накопителей-хранилищ кратным числу кэш-накопителей. Например, если у вас четыре кэш-накопителя, то при наличии восьми накопителей-хранилищ (соотношение 1:2) производительность будет более стабильной, чем при семи или девяти.

Размер кэша должен соответствовать рабочему набору приложений и рабочих нагрузок, т. е. всем данным, которые они активно считывают и записывают в любой момент времени. Других требований к размеру кэша не существует. Для развертываний с жесткими дисками справедливой отправной точкой является 10 процентов емкости. Например, если каждый сервер имеет 4 x 4 ТБ HDD = 16 ТБ емкости, то 2 ssd x 800 ГБ = 1,6 ТБ кэша на сервер. Для развертываний на основе всех флэш-накопителей, особенно с очень высоким уровнем надежности SSD, может быть справедливо начать ближе к 5 процентам емкости. Например, если на каждом сервере есть 24 ssd 1,2 ТБ = 28,8 ТБ емкости, то 2 x 750 ГБ NVMe = 1,5 ТБ кэша на сервер. Вы всегда можете добавить или удалить кэш-накопители позже для оптимизации.

Общие сведения

Рекомендуется ограничить общую емкость хранилища на сервер примерно 400 терабайтами (ТБ). Чем больше объем хранилища на сервер, тем больше времени необходимо для повторной синхронизации данных после простоя или перезагрузки, например при применении обновлений программного обеспечения. Текущий максимальный размер пула носителей составляет 4 петабайта (ПБ) (4000 ТБ) (1 ПБ для Windows Server 2016).

Дальнейшие действия

Дополнительные сведения см. также в следующих разделах: