Información general de Espacios de almacenamiento directos

Se aplica a Azure Stack HCI, versiones 21H2 y 20H2, Windows Server 2022, Windows Server 2019 y Windows 2016

Espacios de almacenamiento directo es una característica de Azure Stack HCI y Windows Server que le permite agrupar servidores con almacenamiento interno en una solución de almacenamiento definida por software.

En este artículo se proporciona información general sobre Espacios de almacenamiento directo, cómo funciona, cuándo usar esta característica y sus principales ventajas. También puede explorar en este artículo vídeos y casos de clientes reales para descubrir más sobre Espacios de almacenamiento directo.

Para empezar, pruebe Espacios de almacenamiento directo en Microsoft Azure o descargue una copia de evaluación con licencia de 180 días de Windows Server desde Windows Server Evaluaciones. Para conocer los requisitos mínimos de hardware de Espacios de almacenamiento directo en Windows Server y Azure Stack HCI, consulte Requisitos del sistema para Windows Server y Requisitos del sistema para Azure Stack HCI, respectivamente. Para implementar Espacios de almacenamiento directo como parte de Azure Stack HCI, consulte Implementación del sistema operativo Azure Stack HCI.

¿Qué son los Espacios de almacenamiento directo?

Espacios de almacenamiento directo es una solución de almacenamiento definida por software que permite compartir recursos de almacenamiento en la infraestructura de TI convergida e hiperconvergida. Permite combinar unidades de almacenamiento internas de un clúster de servidores físicos (de 2 a 16) en un grupo de almacenamiento definido por software. Este grupo de almacenamiento tiene caché, niveles, resistencia y codificación de borrado entre columnas, todo ello configurado y administrado automáticamente.

Puede escalar horizontalmente la capacidad de almacenamiento del clúster agregando más unidades o más servidores al clúster. Espacios de almacenamiento directo incorpora automáticamente las nuevas unidades y vuelve a equilibrar el bloque de almacenamiento. También usa automáticamente los medios de almacenamiento más rápidos presentes para proporcionar una caché integrada y siempre activa.

Espacios de almacenamiento directo es una tecnología principal de Azure Stack HCI, versiones 21H2 y 20H2. También se incluye en las ediciones Datacenter de Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016, las compilaciones en versión preliminar de Windows Server Insider y las ediciones de Azure de Windows Server 2022 y Windows Server 2019.

Puede implementar Espacios de almacenamiento directo en un clúster de servidores físicos o en clústeres de máquinas virtuales (VM) invitadas. Si la implementa en un clúster hiperconvergida de servidores físicos, se recomienda usar servidores de Azure Stack HCI. Para implementar Espacios de almacenamiento directo como parte de Azure Stack HCI, consulte Implementación del sistema operativo Azure Stack HCI.

La implementación de Espacios de almacenamiento directo en clústeres de máquinas virtuales invitadas ofrece almacenamiento compartido virtual en un conjunto de máquinas virtuales sobre una nube privada o pública. En entornos de producción, esta implementación solo se admite en Windows Server. Para información sobre cómo implementar Espacios de almacenamiento directo en clústeres de máquinas virtuales invitadas en Windows Server, consulte Uso de Espacios de almacenamiento directo en clústeres de máquinas virtuales invitadas.

Solo con fines de prueba y evaluación, puede implementar Espacios de almacenamiento directo en clústeres de máquinas virtuales invitadas en entornos de prueba de Azure Stack HCI. Para información sobre cómo implementar esta característica en entornos de prueba de Azure Stack HCI, consulte Tutorial: Creación de un laboratorio basado en máquinas virtuales para Azure Stack HCI.

Cómo funciona

Espacios de almacenamiento directo aplica muchas de las características de Windows Server, como los clústeres de conmutación por error, el sistema de archivos de volumen compartido de clúster (CSV), el bloque de mensajes del servidor (SMB) 3 y los espacios de almacenamiento. También introduce una nueva tecnologías llamada "bus de almacenamiento de software".

Espacios de almacenamiento directo crea una solución de almacenamiento definida por software combinando las unidades de almacenamiento internas de un clúster de servidores estándar del sector. Para empezar, conecte los servidores con unidades de almacenamiento internas a través de Ethernet para formar un clúster; no se requiere ningún cable especial ni tejido de almacenamiento. Al habilitar Espacios de almacenamiento directo en este clúster, se combinan las unidades de almacenamiento de cada uno de esos servidores en un grupo definido por software de almacenamiento compartido de forma virtual.

A continuación, puede crear volúmenes a partir de ese grupo de almacenamiento, en el que puede almacenar los datos. Estos volúmenes ejecutan el sistema de archivos CSV. Esto significa que, en cada servidor, estos volúmenes parecen y actúan como si se montaran localmente. Con la tolerancia a errores integrada de estos volúmenes, los datos permanecen en línea y accesibles incluso si se produce un error en una unidad o si todo el nodo se queda sin conexión.

En estos volúmenes, puede colocar los archivos, como .vhd y .vhdx de las máquinas virtuales. Puede usar el clúster que ejecuta Espacios de almacenamiento directo como:

  • Servidor de archivos de escalabilidad horizontal (SoFS) mediante la exposición de los volúmenes a través de la red como recursos compartidos de archivos SMB3.
  • Sistema hiperconvergido habilitando Hyper-V en el clúster y colocando las máquinas virtuales directamente sobre los volúmenes.

En la sección siguiente se describen las características y los componentes de una pila de Espacios de almacenamiento directo.

Storage Spaces Direct Stack

Hardware de red. Espacios de almacenamiento directo usa SMB3 (incluido SMB directo y SMB multicanal) sobre Ethernet para la comunicación entre los servidores. Se recomienda encarecidamente que disponga de más de 10 GbE con acceso directo a memoria remoto (RDMA), ya sea iWARP o RoCE.

Hardware de almacenamiento. Espacios de almacenamiento directo requiere entre 2 y 16 servidores aprobados por Microsoft con unidades de memoria SATA, SAS, NVMe o persistentes de conexión directa, cada una de las cuales esté conectada físicamente a un solo servidor. Cada servidor debe tener al menos dos unidades de estado sólido y al menos cuatro unidades más. Los dispositivos SATA y SAS deben estar detrás de un adaptador de bus host (HBA) y un ampliador SAS.

Clústeres de conmutación por error. Espacios de almacenamiento directo usa la característica integrada de agrupación en clústeres de Azure Stack HCI y Windows Server para conectar los servidores.

Bus de almacenamiento de software. El bus de almacenamiento de software abarca el clúster y establece un tejido de almacenamiento definido por software en el que cada servidor puede ver todas las unidades locales de los demás servidores. Considérelo una manera de reemplazar el cableado costoso y restrictivo de Canal de fibra o SAS compartido.

Caché de capa de bus de almacenamiento. El bus de almacenamiento de software enlaza dinámicamente las unidades más rápidas (por ejemplo, SSD) con unidades más lentas (por ejemplo, HDD) para proporcionar almacenamiento en caché de lectura y escritura del lado servidor que acelera la E/S y aumenta el rendimiento.

Grupo de almacenamiento. La colección de unidades que forman la base de Espacios de almacenamiento se denomina grupo de almacenamiento. Se crea automáticamente, y todas las unidades válidas se detectan y se agregan automáticamente. Le recomendamos encarecidamente que use un grupo por cada clúster, con la configuración predeterminada. Para más información sobre el bloque de almacenamiento, consulte el blog Profundización en el bloque de almacenamiento.

Espacios de almacenamiento. Espacios de almacenamiento proporciona tolerancia a errores para "discos virtuales" mediante la creación de reflejo, la codificación de borrado o ambas. Considérelo un volumen RAID distribuido definido por software que usa las unidades del grupo. En Espacios de almacenamiento directo, estos discos virtuales suelen tener resistencia a dos errores simultáneos de la unidad o del servidor (por ejemplo, creación de reflejo triple, con cada copia de datos en un servidor diferente), aunque la tolerancia a errores de chasis y bastidor también está disponible.

Sistema de archivos resistente (ReFS). ReFS es un sistema de archivos Premier diseñado específicamente para la virtualización. Incluye aceleraciones considerables para operaciones de archivos .vhdx, como la creación, la expansión y la combinación de puntos de control, así como sumas de comprobación integradas para detectar y corregir errores de bits. También introduce niveles de servicio en tiempo real que rotan los datos entre los niveles de acceso de almacenamiento frecuente y esporádico en tiempo real, en función del uso.

Volúmenes compartidos de clúster. El sistema de archivos CSV unifica todos los volúmenes de ReFS en un único espacio de nombres accesible a través de cualquier servidor. Para cada servidor, cada volumen parece y actúa como si estuviera montado localmente.

Servidor de archivos de escalabilidad horizontal. Esta capa final solo es necesaria en las implementaciones convergida. Proporciona acceso remoto a archivos mediante el protocolo de acceso SMB3 a los clientes (como otro clúster que ejecuta Hyper-V) a través de la red, con lo que efectivamente convierte Espacios de almacenamiento directo en almacenamiento conectado a la red (NAS).

Ventajas principales

Espacios de almacenamiento directo ofrece las siguientes ventajas clave:

Imagen Descripción
Simplicity Simplicidad. Paso de servidores estándar del sector que ejecutan Windows Server o Azure Stack HCI al primer clúster de Espacios de almacenamiento directo en menos de 15 minutos. En el caso de los usuarios de System Center, la implementación consiste en una simple casilla.
High performance Alto rendimiento. Ya sea todo flash o híbrido, Espacios de almacenamiento directo puede superar los 13,7 millones de IOPS por servidor. La arquitectura insertada en hipervisor de Espacios de almacenamiento directo proporciona una caché de lectura y escritura integrada, coherente y de baja latencia, y compatibilidad con modernas unidades NVMe montadas directamente en el bus PCIe.
Fault tolerance Tolerancia a errores. La resistencia integrada controla los errores de unidades, servidores o componentes con una disponibilidad continua. También es posible configurar implementaciones más grandes para la tolerancia a errores de chasis y bastidor. Cuando se produce un error de hardware, cámbielo. El software se repara automáticamente, sin pasos de administración complicados.
Resource efficiency Eficiencia de los recursos. La codificación de borrado ofrece una eficiencia de almacenamiento hasta 2,4 veces mayor, con innovaciones exclusivas como códigos de reconstrucción local y niveles de servicio en tiempo real ReFS para ampliar estas mejoras a las unidades de disco duro y las cargas de trabajo mixtas frecuentes o esporádicas, al mismo tiempo que reduce al mínimo el consumo de CPU para asignar los recursos donde más se necesitan: las máquinas virtuales.
Manageability Manejabilidad. Use los controles de QoS de almacenamiento para mantener bajo control las máquinas virtuales ocupadas con límites mínimos y máximos de IOPS por máquina. El Servicio de mantenimiento proporciona supervisión y generación de alertas integrados. Las nuevas API facilitan la recopilación de métricas enriquecidas de rendimiento y capacidad de todo el clúster.
Scalability Escalabilidad. Amplíe hasta 16 servidores y más de 400 unidades, para obtener hasta 4 petabytes (4000 terabytes) de almacenamiento por clúster. Para escalar horizontalmente, agregue más unidades o más servidores. Espacios de almacenamiento directo incorporará automáticamente las nuevas unidades y empezará a usarlas. La eficiencia de almacenamiento y el rendimiento mejoran de forma predecible a escala.

Cuándo se debe usar

Espacios de almacenamiento directo es una tecnología principal de Azure Stack HCI y Windows Server. Proporciona una solución de almacenamiento de red conveniente cuando se desea:

  • Escalar vertical u horizontalmente la capacidad de almacenamiento de red. Puede agregar más unidades o más servidores para expandir la capacidad de almacenamiento de red y mantener al mismo tiempo los datos protegidos y accesibles. Si se produce un error en una unidad dentro del bloque de almacenamiento o todo el nodo se vuelve inactivo, todos los datos permanecen en línea y accesibles.
  • Compartir el mismo conjunto de datos de distintas ubicaciones al mismo tiempo. El bloque de almacenamiento que crea Espacios de almacenamiento directo se parece y actúa como un recurso compartido de red. Los usuarios de red pueden acceder a los datos almacenados en cualquier momento desde cualquier ubicación, sin preocuparse por la ubicación física de sus datos almacenados.
  • Usar una combinación de medios de almacenamiento. Con Espacios de almacenamiento directo, puede combinar diferentes tipos de medios de almacenamiento en el clúster de servidores para formar el bloque de almacenamiento definido por software. El software decide automáticamente qué medios usar en función de los datos: datos activos en medios más rápidos y otros datos usados con poca frecuencia en medios más lentos.

Opciones de implementación

Espacios de almacenamiento directo admite las dos opciones de implementación siguientes:

  • Hiperconvergida
  • Convergido

Nota

Azure Stack HCI solo admite la implementación hiperconvergida.

Implementación hiperconvergida

En una implementación hiperconvergida, se usa un único clúster para el proceso y el almacenamiento. La opción de implementación hiperconvergida ejecuta máquinas virtuales de Hyper-V o bases de datos de SQL Server directamente en los servidores que proporcionan el almacenamiento y almacena sus archivos en los volúmenes locales. Así se elimina la necesidad de configurar los permisos y el acceso al servidor de archivos, y además se reducen los costos de hardware para pequeñas y medianas empresas o implementaciones remotas en oficinas y sucursales. Para implementar Espacios de almacenamiento directo en Windows Server, consulte Implementación de Espacios de almacenamiento directo en Windows Server. Para implementar Espacios de almacenamiento directo como parte de Azure Stack HCI, consulte ¿Cuál es el proceso de implementación de Azure Stack HCI?

[Storage Spaces Direct serves storage to Hyper-V VMs in the same cluster]

Implementación convergida

En una implementación convergida, se usan clústeres distintos para el almacenamiento y el proceso. La opción de implementación convergida, también denominada "desagregada", coloca en capas un Servidor de archivos de escalabilidad horizontal (SoFS) encima de Espacios de almacenamiento directo para proporcionar almacenamiento conectado a la red a través de recursos compartidos de archivos SMB3. Esto permite escalar el proceso y la carga de trabajo independientemente del clúster de almacenamiento, lo que es esencial para implementaciones a gran escala, como IaaS (infraestructura como servicio) de Hyper-V para empresas y proveedores de servicios.

Storage Spaces Direct serves storage using the Scale-Out File Server feature to Hyper-V VMs in another server or cluster

Administración y supervisión

Puede usar las siguientes herramientas para administrar y supervisar Espacios de almacenamiento directo:

Nombre ¿Gráfico o línea de comandos? ¿De pago o se incluye?
Windows Admin Center Gráfico Se incluye
Administrador del servidor y Administrador de clústeres de conmutación por error Gráfico Se incluye
Windows PowerShell Línea de comandos Se incluye
System Center Virtual Machine Manager (SCVMM)
&Operations Manager
Gráfico De pago

Vídeos

Introducción a Espacios de almacenamiento directo (5 minutos)

Espacios de almacenamiento directo en Microsoft Ignite 2018 (1 hora)

Espacios de almacenamiento directo en Microsoft Ignite 2017 (1 hora)

Evento de lanzamiento de Espacios de almacenamiento directo en Microsoft Ignite 2016 (1 hora)

Testimonios de clientes

Hay más de 10 000 clústeres en todo el mundo que ejecutan Espacios de almacenamiento directo. Organizaciones de todos los tamaños, desde pequeñas empresas que implementan solo dos nodos hasta grandes empresas y gobiernos que implementan cientos de nodos, dependen de Espacios de almacenamiento directo para sus aplicaciones e infraestructura críticas.

Visite Microsoft.com/HCI para leer sus casos.

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Referencias adicionales