Resilienza annidata per Spazi di archiviazione Direct

Si applica a: Windows Server 2022, Windows Server 2019

La resilienza annidata è una nuova funzionalità di Spazi di archiviazione Direct in Windows Server 2019 che consente a un cluster a due server di affrontare più errori hardware contemporaneamente senza perdita di disponibilità di archiviazione, pertanto utenti, app e macchine virtuali continuano a funzionare senza interruzioni. Questo argomento illustra il funzionamento, fornisce istruzioni dettagliate per iniziare e risponde alle domande più frequenti.

Prerequisiti

Icona del segno di spunta verde. Considerare la resilienza annidata se:

  • Il cluster esegue Windows Server 2019; E
  • Il cluster ha esattamente 2 nodi server

Icona X rossa. Non è possibile usare la resilienza annidata se:

  • Il cluster viene eseguito Windows Server 2016; O
  • Il cluster ha 3 o più nodi server

Perché la resilienza annidata

I volumi che usano la resilienza annidata possono rimanere online e accessibili anche se si verificano più errori hardwarecontemporaneamente, a differenza della resilienza classica del mirroring bidiredibile. Ad esempio, se due unità hanno esito negativo contemporaneamente o se un server si insedia e un'unità ha esito negativo, i volumi che usano la resilienza annidata rimangono online e accessibili. Per l'infrastruttura iperconvergente, aumenta il tempo di attività per le app e le macchine virtuali. per file server carichi di lavoro, ciò significa che gli utenti possono accedere ininterrottamente ai propri file.

Disponibilità dell'archiviazione

Il compromesso è che la resilienza annidata ha una minore efficienza della capacità rispetto al mirroring bidiredaleclassico, il che significa che si ottiene uno spazio leggermente meno utilizzabile. Per informazioni dettagliate, vedere la sezione Efficienza della capacità riportata di seguito.

Funzionamento

Ispirazione: RAID 5+1

RAID 5+1 è una forma consolidata di resilienza dell'archiviazione distribuita che fornisce informazioni utili per comprendere la resilienza annidata. In RAID 5+1, all'interno di ogni server, la resilienza locale viene fornita da RAID-5, o singola parità,per proteggersi dalla perdita di qualsiasi singola unità. Viene quindi fornita un'ulteriore resilienza dal mirroringRAID-1 o bidirede tra i due server per proteggersi dalla perdita di uno dei due server.

RAID 5+1

Due nuove opzioni di resilienza

Spazi di archiviazione Direct in Windows Server 2019 offre due nuove opzioni di resilienza implementate nel software, senza la necessità di hardware RAID specializzato:

  • Mirror bidiredato annidato. All'interno di ogni server, la resilienza locale viene fornita dal mirroring bidirede, quindi un'ulteriore resilienza viene fornita dal mirroring bidirede tra i due server. Si tratta essenzialmente di un mirror a quattro modalità, con due copie in ogni server. Il mirroring bidiredato annidato offre prestazioni senza compromessi: le scritture passano a tutte le copie e le operazioni di lettura provengono da qualsiasi copia.

    Mirror bidiredato annidato

  • Parità con accelerazione mirror annidata. Combinare il mirroring bidiredato annidato, dall'alto, con la parità annidata. All'interno di ogni server, la resilienza locale per la maggior parte dei dati viene fornita dall'aritmeticadi parità bit per bit, ad eccezione delle nuove scritture recenti che usano il mirroring bidirettico. Quindi, un'ulteriore resilienza per tutti i dati viene fornita dal mirroring bidirede tra i server. Per altre informazioni sul funzionamento della parità con accelerazione mirror, vedere Parità con accelerazione mirror.

    Parità con accelerazione mirror annidata

Efficienza della capacità

L'efficienza della capacità è il rapporto tra spazio utilizzabile e footprint del volume. Descrive il sovraccarico di capacità attribuibile alla resilienza e dipende dall'opzione di resilienza scelta. Come esempio semplice, l'archiviazione dei dati senza resilienza è efficiente al 100% (1 TB di dati occupa 1 TB di capacità di archiviazione fisica), mentre il mirroring bidirede è efficiente al 50% (1 TB di dati occupa 2 TB di capacità di archiviazione fisica).

  • Il mirror bidiredato annidato scrive quattro copie di tutto, vale a dire che per archiviare 1 TB di dati sono necessari 4 TB di capacità di archiviazione fisica. Anche se la semplicità è accattivante, l'efficienza della capacità del mirror bidirede annidata del 25% è la più bassa di qualsiasi opzione di resilienza in Spazi di archiviazione Direct.

  • La parità con accelerazione mirror annidata ottiene una maggiore efficienza della capacità, circa il 35%-40%, che dipende da due fattori: il numero di unità di capacità in ogni server e la combinazione di mirror e parità specificata per il volume. Questa tabella fornisce una ricerca per le configurazioni comuni:

    Unità di capacità per server 10% mirror 20% mirror 30% mirror
    4 35.7% 34.1% 32.6%
    5 37.7% 35.7% 33.9%
    6 39.1% 36.8% 34.7%
    7+ 40.0% 37.5% 35.3%

    Nota

    Se si è incuriositi, ecco un esempio di matematica completa. Si supponga di avere sei unità di capacità in ognuno dei due server e di voler creare un volume da 100 GB costituito da 10 GB di mirror e 90 GB di parità. Il mirror bidiredetto locale del server è efficiente al 50,0%, quindi i 10 GB di dati mirror impiegano 20 GB per l'archiviazione in ogni server. Con mirroring su entrambi i server, il footprint totale è di 40 GB. La parità singola locale del server, in questo caso, è efficiente 5/6 = 83,3%, ovvero i 90 GB di dati di parità impiegano 108 GB per l'archiviazione in ogni server. Con mirroring su entrambi i server, il footprint totale è di 216 GB. Il footprint totale è quindi [(10 GB/50,0%) + (90 GB /83,3%)] × 2 = 256 GB, per un'efficienza della capacità complessiva del 39,1%.

Si noti che l'efficienza della capacità del mirroring bidirede classico (circa il 50%) e della parità con accelerazione del mirror annidata (fino al 40%) non è molto diversa. A seconda dei requisiti, l'efficienza della capacità leggermente inferiore potrebbe valere l'aumento significativo della disponibilità di archiviazione. È possibile scegliere la resilienza per volume, in modo da poter combinare volumi di resilienza annidati e volumi mirror bidiredetti classici all'interno dello stesso cluster.

Diagramma che illustra il compromesso tra un mirror bidiredale e una parità con accelerazione mirror annidata.

Utilizzo in PowerShell

È possibile usare cmdlet di archiviazione familiari in PowerShell per creare volumi con resilienza annidata.

Passaggio 1: Creare modelli di livello di archiviazione

Windows Server 2019 richiede di creare nuovi modelli di livello di archiviazione usando il New-StorageTier cmdlet prima di creare volumi. È necessario eseguire questa operazione una sola volta e quindi ogni nuovo volume creato può fare riferimento a questi modelli.

Nota

Se si esegue Windows Server 2022, Azure Stack HCI 21H2 o Azure Stack HCI 20H2, è possibile ignorare questo passaggio.

Specificare -MediaType l'oggetto delle unità di capacità e, facoltativamente, -FriendlyName quello scelto. Non modificare gli altri parametri.

Se le unità di capacità sono unità disco rigido (HDD), avviare PowerShell come amministratore ed eseguire:

# For mirror
New-StorageTier -StoragePoolFriendlyName S2D* -FriendlyName NestedMirrorOnHDD -ResiliencySettingName Mirror -MediaType HDD -NumberOfDataCopies 4

# For parity
New-StorageTier -StoragePoolFriendlyName S2D* -FriendlyName NestedParityOnHDD -ResiliencySettingName Parity -MediaType HDD -NumberOfDataCopies 2 -PhysicalDiskRedundancy 1 -NumberOfGroups 1 -FaultDomainAwareness StorageScaleUnit -ColumnIsolation PhysicalDisk

Se le unità di capacità sono unità SSD (Solid State Drive), impostare su -MediaType e SSD impostare su -FriendlyName*OnSSD . Non modificare gli altri parametri.

Suggerimento

Verificare che i livelli siano stati creati correttamente con Get-StorageTier .

Passaggio 2: Creare volumi

Creare quindi nuovi volumi usando il New-Volume cmdlet .

Mirror bidiredato annidato

Per usare il mirror bidiredato annidato, fare riferimento al NestedMirror modello di livello e specificare le dimensioni. Ad esempio:

New-Volume -StoragePoolFriendlyName S2D* -FriendlyName Volume01 -StorageTierFriendlyNames NestedMirrorOnHDD -StorageTierSizes 500GB

Se le unità di capacità sono unità SSD (Solid State Drive), passare -StorageTierFriendlyNames a NestedMirrorOnSSD .

Parità con accelerazione mirror annidata

Per usare la parità con accelerazione mirror annidata, fare riferimento ai modelli di livello e e specificare due dimensioni, una per ogni parte del NestedMirrorNestedParity volume (mirror first, parity second). Ad esempio, per creare un volume da 500 GB con un mirror bidirede annidato al 20% e una parità annidata dell'80%, eseguire:

New-Volume -StoragePoolFriendlyName S2D* -FriendlyName Volume02 -StorageTierFriendlyNames NestedMirrorOnHDD, NestedParityOnHDD -StorageTierSizes 100GB, 400GB

Se le unità di capacità sono unità SSD (Solid State Drive), passare -StorageTierFriendlyNames a NestedMirrorOnSSD, NestedParityOnSSD .

Passaggio 3: Continuare con l'interfaccia Windows admin center

I volumi che usano la resilienza annidata vengono visualizzati Windows Admin Center con etichettatura chiara, come nello screenshot seguente. Una volta creati, è possibile gestirli e monitorarli usando Windows Admin Center come qualsiasi altro volume in Spazi di archiviazione Direct.

Gestione dei volumi nell Windows admin center

Facoltativo: estensione alle unità della cache

Con le impostazioni predefinite, la resilienza annidata protegge dalla perdita di più unità di capacità contemporaneamente o da un server e un'unità di capacità contemporaneamente. Per estendere questa protezione alle unità della cache, è necessario considerare in più modi: poiché le unità cache spesso forniscono la memorizzazione nella cache in lettura e scrittura per più unità di capacità, l'unico modo per garantire che sia possibile tollerare la perdita di un'unità cache quando l'altro server è in stato di insoddienza è semplicemente non memorizzare nella cache le scritture, ma ciò influisce sulle prestazioni.

Per risolvere questo scenario, Spazi di archiviazione Direct offre la possibilità di disabilitare automaticamente la memorizzazione nella cache in scrittura quando un server in un cluster a due server è inattiva e quindi riattivare la memorizzazione nella cache in scrittura dopo il backup del server. Per consentire riavvii di routine senza alcun impatto sulle prestazioni, la memorizzazione nella cache di scrittura non viene disabilitata fino a quando il server non è stato arrestato per 30 minuti. Quando la memorizzazione nella cache in scrittura è disabilitata, il contenuto della cache di scrittura viene scritto nei dispositivi di capacità. Successivamente, il server può tollerare un dispositivo cache non riuscito nel server online, anche se le operazioni di lettura dalla cache potrebbero essere ritardate o non riuscite in caso di errore di un dispositivo della cache.

Per impostare questo comportamento (facoltativo), avviare PowerShell come amministratore ed eseguire:

Get-StorageSubSystem Cluster* | Set-StorageHealthSetting -Name "System.Storage.NestedResiliency.DisableWriteCacheOnNodeDown.Enabled" -Value "True"

Una volta impostato su True,il comportamento della cache è:

Situazione Comportamento cache Può tollerare la perdita di unità della cache?
Entrambi i server sono disponibili Operazioni di lettura e scrittura nella cache, prestazioni complete
Server in stato di insiedi, primi 30 minuti Operazioni di lettura e scrittura nella cache, prestazioni complete No (temporaneamente)
Dopo i primi 30 minuti Cache reads only, performance impacted Sì (dopo la scrittura della cache nelle unità di capacità)

Domande frequenti

È possibile convertire un volume esistente tra il mirror bidirede e la resilienza annidata?

No, i volumi non possono essere convertiti tra tipi di resilienza. Per le nuove distribuzioni in Windows Server 2019, decidere in anticipo il tipo di resilienza più adatto alle proprie esigenze. Se si esegue l'aggiornamento da Windows Server 2016, è possibile creare nuovi volumi con resilienza annidata, eseguire la migrazione dei dati e quindi eliminare i volumi meno recenti.

È possibile usare la resilienza annidata con più tipi di unità di capacità?

Sì, è sufficiente specificare -MediaType il di ogni livello di conseguenza durante il passaggio -MediaType precedente. Ad esempio, con NVMe, SSD e HDD nello stesso cluster, NVMe fornisce cache, mentre gli ultimi due forniscono capacità: impostare il livello su e il livello NestedMirror-MediaType SSD su NestedParity-MediaType HDD . In questo caso, si noti che l'efficienza della capacità di parità dipende solo dal numero di unità HDD ed è necessario almeno 4 unità per ogni server.

È possibile usare la resilienza annidata con 3 o più server?

No, usare la resilienza annidata solo se il cluster ha esattamente 2 server.

Quante unità sono necessarie per usare la resilienza annidata?

Il numero minimo di unità necessarie per Spazi di archiviazione Direct è 4 unità di capacità per nodo del server, più 2 unità cache per nodo server (se presenti). Questa impostazione rimane invariata rispetto Windows Server 2016. Non esiste alcun requisito aggiuntivo per la resilienza annidata e anche la raccomandazione per la capacità di riserva rimane invariata.

La resilienza annidata cambia il funzionamento della sostituzione delle unità?

No.

La resilienza annidata cambia il funzionamento della sostituzione dei nodi del server?

No. Per sostituire un nodo del server e le relative unità, seguire questo ordine:

  1. Ritirare le unità nel server in uscita
  2. Aggiungere il nuovo server, con le relative unità, al cluster
  3. Il pool di archiviazione si ribilancierà
  4. Rimuovere il server in uscita e le relative unità

Per informazioni dettagliate, vedere l'argomento Rimuovere server.

Riferimenti aggiuntivi