Windows 8 儲存平台 – 第 1 部分

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不管是中小型或大型企業以及商業託管服務的提供者，各種不同規模的企業永遠都有無法滿足的儲存需求。在 Windows Server 8 中我們投入了大量研發人力以及資金打造出最有經濟效益的儲存平台，以便支援可擴充和持續可用的資料存取作業。此部落格文章中簡述了我們對於儲存平台如此投入的原因。此外，我們也將快速介紹在 Windows Server 8 中所提供的一些重要資訊如儲存平台功能增強，後續的部落格文章中 （Windows 8 平台儲存 – 第 2 部分 ） 將完成該內容介紹。

我們的客戶們都已經非常明確的說出他們的儲存需求：

(a) 保障資料的完整性  
(b) 確保服務的可用性   
(c) 使儲存基礎架構的投資能夠產生最大價值   
(d) 使儲存管理的複雜性和相關的日常營運成本能夠減至最小

因此我們便設定在 Windows Server 8 中的增強功能，必須要能夠解決下列儲存需求：

(a) 透過該儲存平台中所提供更豐富的儲存虛擬化功能，可以成功將不同的客戶工作負載內容部署在符合成本效益的業界標準（商品）儲存元件上。

(b) 儲存設備廠商非常努力使他們的元件功能更為強大。但是卻越來越依賴於儲存設備的基礎架構，因此雖然部分儲存元件或整個元件完全故障損壞是預料之中的事。但是仍然要能夠保持資料的完整性以及服務正常執行。

(c) 隨著儲存需求不斷擴充企業必須部署及擴大儲存基礎架構。然而在規模龐大的儲存基礎架構中，部份儲存元件的故障狀況其實是“常常發生的”，因此這些故障元件的處理必須要非常簡單快速，並且沒有複雜性才行。

(d) 最大化所有已經部署出去的儲存容量使用率，進而降低部署好的儲存空間增長速度，因此能夠間接減少額外的營運支出需求。  
(e) 有些客戶們為資料中心內的關鍵任務工作負載，部署了功能非常強大的“外部儲存陣列”，因此承受了龐大的營運預算。所以我們與合作夥伴協同合作後，將原本複雜的儲存陣列整合為簡單卻功能強大的儲存陣列，因此能為客戶們帶來其它附加價值。   
(f) 在 Windows 中具備統一且豐富的儲存管理功能，因此除了支援多種異質儲存環境管理功能之外，也降低儲存管理的複雜度和相關的營運成本，並且提高企業的彈性和靈活度。

下列 Windows Server 8 儲存平台的增強功能便是針對上述的儲存需求而誕生的：

  • 提高儲存設備上的 NTFS 中繼資料完整性 – 從 Windows 8 開始，NTFS 檔案系統功能已經改進，對於需要寫入順序以保障檔案系統中繼資料完整性的所有資料存取動作，只需要使用“flush”指令代替“Forced unit access （也就是 write-through）”即可。此增強功能可以降低硬碟內的控制器因為意外斷電造成中繼資料不一致的可能性，同時使硬碟中的資料碟片在安全的情況下得以快取相關資料。因此能夠更可靠的利用符合經濟效益的標準 SATA 硬碟進行儲存作業。
  • 透過線上檔案系統掃描和修復功能，最大化 NTFS 可用性 – 現在您可以充滿自信部署非常大的磁碟區（例如 64 TB），並且不必擔心檔案系統 檢查/修復 操作服務中斷的狀況。Windows Server 8 能夠線上執行損壞掃描以及識別硬碟上的檔案系統資料結構和錯誤狀態並進行線上修復。Windows Server 8 現在只有在特殊需求時才會產生檔案系統的停機時間，而且這樣的停機時間將與 （線上） 檢測到損壞的特定數量成正比。因此這些增強功能大幅度的延長了 NTFS 的正常執行時間。下圖中比較了 Windows Server2008 R2 和 Windows Server 8作業系統，對於檢測和修正一個 NTFS 損壞而產生的停機時間：

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此外，該功能透過叢集部署中的叢集共用磁碟區 (Cluster Shared Volume，CSV) 將更為增強，且管理作業能夠透過 Action Center、Server Manager、PowerShell 得到檔案系統的健康報告。

  • 儲存空間 – Windows Server 8 儲存平台中提供了強大的儲存虛擬化功能，使得營運用的關鍵應用程式，可以部署到符合成本效益的儲存硬體上。並且引進二個新的概念：
    1. 儲存資源池： 將儲存空間 合併、管理以及將工作負載隔離。
    2. 使用空間（虛擬磁碟）： 從使用者及應用程式的角度來說此虛擬磁碟等於實體硬碟，並且提供更多進階功能包括 使用空間的分配及擴充、實體硬碟故障容錯的彈性。

正如 Bill Laing 所發表的文章 中介紹的那樣，儲存空間使得愛好者（例如 Bill 本人）到企業和託管服務供應商的多種客戶們，都可以使用儲存商品元件輕鬆部署持續可用且符合經濟效益的儲存陣列。而儲存空間的設計為達成可擴充性，以支援幾 TB 到多個 PB 的各種儲存空間部署。支援的硬碟類型包括 SATA（Serial ATA）及 SAS（Serial Attached SCSI）— 相信後者是在營運環境中較為廣泛採用的類型。其功能包括：

  • 透過 Thin-provisioning 功能以達成優化且靈活的儲存使用率。
  • 簡單（且彈性）的容量擴充 — 只需要將更多磁碟加入儲存資源池當中。
  • 允許實體硬碟故障的彈性 — 高效能鏡像（2 或 3 個資料副本）或採用同位元檢查 (Parity)的容錯機制（整合 Journaling），並且具備快速恢復功能以及針對每個儲存資源池的熱備援 (Hot-Spares) 機制。因此，儘管出現儲存硬體故障但是應用程式和相關服務依然繼續運作。或是發生儲存媒體故障時，背景運作的主動清理功能仍能幫助將停機時間降到最低。
  • 應用程式驅動的無縫錯誤修正 — 有些企業級應用程式採用傳統的資料檢查碼 （或類似機制），使它們能夠自動檢查資料是否損壞。現在這樣的應用程式可以改進為具備智慧自動校對機制，進而無縫的將資料損壞進行錯誤修正後恢復。這是透過一個 API 來達成，它支援應用程式在確定“正確副本”之後轉譯給所有的鏡像副本。
  • 儲存資源池可以由異質的媒體類型組成 （例如 SSD、SAS、SATA 硬碟類型，而轉速可以是 15,000 RPM、10,000 RPM、7,200 RPM），儲存空間的分配可以針對特定的媒體介質，以獲得最佳效能，達成自動分層儲存的目的。
  • 透過整合的 Windows Storage Management API     （請參考 Windows 8 平台儲存 – 第 2 部分 ），以及完整的 PowerShell 支援度以達成簡單管理。並且能夠按照每個儲存資源池、每個空間委派管理，以支援多承租戶的儲存環境部署。
  • 透過容錯移轉叢集和叢集共用磁碟區，達成持續可用性和擴充部署。請注意，叢集部署時要求的儲存空間為固定大小 (Fixed Provisioning)。

簡言之，儲存空間在符合成本效益的硬體上提供 可擴充性、高可用性、資料完整性和高效能，並且不會讓您“破產”。

在後續的部落格文章（Windows 8 平台儲存 – 第 2 部分 ）當中，將會完成對 Windows 8 中值得注意的儲存平台增強功能介紹。在那之前，請讓我們知道您對於本文中所提及到關於 Windows 8 儲存平台增強功能的看法。

Rajeev Nagar

Windows 儲存及檔案系統 – 產品專案經理

原文連結： https://blogs.technet.com/b/server-cloud/archive/2011/11/23/windows-8-platform-storage-part-1.aspx