Visão geral de Espaços de Armazenamento Diretos

Aplica-se a: Azure Stack HCI, versões 21H2 e 20H2; Windows Server 2022, Windows Server 2019 Windows Server 2016

Espaços de Armazenamento Diretos é um recurso do Azure Stack HCI e do Windows Server que permite que você clusterize servidores com armazenamento interno em uma solução de armazenamento definida pelo software.

Este artigo fornece uma visão geral de Espaços de Armazenamento Diretos, como ele funciona, quando usá-lo e seus principais benefícios. Você também pode explorar vídeos e histórias de clientes do mundo real neste artigo para saber mais sobre Espaços de Armazenamento Diretos.

Para começar, tente Espaços de Armazenamento Diretos no Microsoft Azure ou baixe uma cópia de avaliação licenciada de 180 dias do servidor Windows de avaliações de servidor Windows. Para saber os requisitos mínimos de hardware para Espaços de Armazenamento Diretos no servidor Windows e no Azure Stack HCI, consulte os requisitos do sistema para Windows requisitos de servidor e sistema para o Azure Stack HCI, respectivamente. Para implantar Espaços de Armazenamento Diretos como parte do Azure Stack HCI, consulte Implantar o sistema operacional Azure Stack HCI.

O que são os Espaços de Armazenamento Diretos?

Espaços de Armazenamento Diretos é uma solução de armazenamento definida por software que permite compartilhar recursos de armazenamento em sua infraestrutura de TI convergida e hiperconvergente. Ele permite combinar unidades de armazenamento internas em um cluster de servidores físicos (2 e até 16) em um pool de armazenamento definido pelo software. Esse pool de armazenamento tem cache, camadas, resiliência e codificação de eliminação entre colunas, tudo configurado e gerenciado automaticamente.

Você pode dimensionar a capacidade de armazenamento do cluster adicionando mais unidades ou adicionando mais servidores no cluster. Espaços de Armazenamento Diretos integra automaticamente as novas unidades e reequilibra o pool de armazenamento. Ele também usa automaticamente a mídia de armazenamento mais rápida presente para fornecer cache interno e sempre ativado.

Espaços de Armazenamento Diretos é uma tecnologia principal do Azure Stack HCI, versões 21H2 e 20H2. Ele também está incluído nas edições do Datacenter do Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016, Windows Server Insider Preview Builds e edições do Azure do Windows Server 2022 e Windows Server 2019.

Você pode implantar Espaços de Armazenamento Diretos em um cluster de servidores físicos ou em clusters convidados de máquina virtual (VM). Se implantá-lo em um cluster hiperconvergente de servidores físicos, recomendamos usar servidores do Azure Stack HCI. Para implantar Espaços de Armazenamento Diretos como parte do Azure Stack HCI, consulte Implantar o sistema operacional Azure Stack HCI.

Implantar Espaços de Armazenamento Diretos em clusters convidados de VM fornece armazenamento compartilhado virtual em um conjunto de VMs sobre uma nuvem pública ou privada. Em ambientes de produção, essa implantação só tem suporte no servidor Windows. Para obter informações sobre como implantar Espaços de Armazenamento Diretos em clusters convidados de VM no servidor Windows, consulte Como usar Espaços de Armazenamento Diretos em clusters de máquinas virtuais convidados.

Somente para fins de teste e avaliação, você pode implantar Espaços de Armazenamento Diretos em clusters convidados de VM em ambientes de teste do Azure Stack HCI. Para obter informações sobre como implantá-lo em ambientes de teste do Azure Stack HCI, consulte Tutorial: Criar um laboratório baseado em VM para o Azure Stack HCI.

Como ele funciona

Espaços de Armazenamento Diretos aplica muitos dos recursos no servidor Windows, como o Clustering de Failover, o sistema de arquivos CSV (Volume Compartilhado de Cluster), o Bloco de Mensagens do Servidor (SMB) 3 e Espaços de Armazenamento. Ele também apresenta uma nova tecnologia chamada Barramento Armazenamento software.

Espaços de Armazenamento Diretos cria uma solução de armazenamento definida pelo software combinando as unidades de armazenamento internas em um cluster de servidores padrão do setor. Você começa conectando seus servidores com unidades de armazenamento internas por Ethernet para formar um cluster— nenhum cabo especial ou malha de armazenamento é necessário. Quando você habilita Espaços de Armazenamento Diretos nesse cluster, ele combina as unidades de armazenamento de cada um desses servidores em um pool definido por software de armazenamento virtualmente compartilhado.

Em seguida, você cria volumes desse pool de armazenamento, no qual pode armazenar seus dados. Esses volumes executam o sistema de arquivos CSV. Isso significa que, para cada servidor, esses volumes parecem e agem como se fossem montados localmente. Com a tolerância a falhas interna nesses volumes, seus dados permanecem online e acessíveis mesmo que uma unidade falhe ou o nó inteiro fique offline.

Nesses volumes, você pode colocar seus arquivos, como .vhd e .vhdx para VMs. Você pode usar o cluster em execução Espaços de Armazenamento Diretos como:

  • O SoFS (Servidor de Arquivos de Expansão) expondo os volumes pela rede como Compartilhamentos de Arquivos SMB3.
  • Sistema hiperconvergente habilitando o Hyper-V no cluster e colocando suas VMs diretamente sobre os volumes.

A seção a seguir descreve os recursos e componentes de uma pilha de Espaços de Armazenamento Diretos.

Storage Spaces Direct Stack

Hardware de rede. O recurso Espaços de Armazenamento Diretos usa SMB3, incluindo o SMB Direct e o SMB Multichannel por Ethernet para comunicação entre servidores. É altamente recomendável usar mais de 10 GbE com RDMA (acesso à memória direta remota), iWARP ou RoCE.

Hardware de armazenamento. Espaços de Armazenamento Diretos requer 2 e até 16 servidores aprovados pela Microsoft com SATA, SAS, NVMe ou unidades de memória persistentes anexadas fisicamente a apenas um servidor cada. Cada servidor deve ter pelo menos duas unidades de estado sólido e pelo menos mais quatro unidades. Os dispositivos SATA e SAS devem ficar atrás de um HBA (adaptador de barramento do host) e expansor SAS.

Clustering de failover. Espaços de Armazenamento Diretos usa o recurso de clustering interno do Azure Stack HCI e do Windows Server para conectar os servidores.

Barramento de Armazenamento de Software. O Barramento Armazenamento software abrange o cluster e estabelece uma malha de armazenamento definida pelo software na qual todos os servidores podem ver todas as unidades locais umas das outras. Você pode considerá-lo quanto for substituir o cabeamento caro e restritivo do Fibre Channel ou do SAS Compartilhado.

Cache da Camada do Barramento de Armazenamento. O Barramento Armazenamento software associa dinamicamente as unidades mais rápidas presentes (por exemplo, SSD) a unidades mais lentas (por exemplo, HDDs) para fornecer cache de leitura/gravação do lado do servidor que acelera a E/S e aumenta a taxa de transferência.

Pool de armazenamento. A coleção de unidades que forma a base do Espaços de Armazenamento é denominada pool de armazenamento. Ele é criado automaticamente e todas as unidades qualificadas são descobertas e adicionadas automaticamente a ela. É altamente recomendável que você use um pool por cluster, com as configurações padrão. Para saber mais sobre o pool de Armazenamento, consulte o blog Aprofundamento no pool de Armazenamento.

Espaços de Armazenamento. Espaços de Armazenamento fornece tolerância a falhas a "discos virtuais" usando espelhamento, codificação de eliminação ou ambos. Você pode pensar nele como um RAID distribuído e definido pelo software que usa as unidades no pool. Em Espaços de Armazenamento Diretos, esses discos virtuais normalmente têm resiliência a duas falhas simultâneas de unidade ou servidor (por exemplo, espelhamento de três vias, com cada cópia de dados em um servidor diferente)— embora a tolerância a falhas de chassi e rack também esteja disponível.

ReFS (Sistema de Arquivos Resiliente). O ReFS é um sistema de arquivos premier desenvolvido especificamente para virtualização. Ele inclui acelerações dramáticas para operações de arquivo .vhdx, como criação, expansão e mesclagem de ponto de verificação e somas de verificação internas para detectar e corrigir erros de bit. Ele também introduz camadas em tempo real que giram dados entre camadas de armazenamento "quente" e "frio" em tempo real, com base no uso.

Volume Compartilhado Clusterizado. O sistema de arquivos CSV unifica todos os volumes reFS em um único namespace acessível por meio de qualquer servidor. Para cada servidor, cada volume parece e age como se fosse montado localmente.

Servidor de Arquivos de Escalabilidade Horizontal. Essa camada final é necessária apenas em implantações convergidas. Ele fornece acesso a arquivos remotos usando o protocolo de acesso SMB3 aos clientes, como outro cluster que executa o Hyper-V, pela rede, transformando efetivamente Espaços de Armazenamento Diretos em NAS (armazenamento conectado à rede).

Principais benefícios

Espaços de Armazenamento Diretos oferece os seguintes principais benefícios:

Imagem Descrição
Simplicity Simplicidade. Vá de servidores padrão do setor que executam Windows Server ou Azure Stack HCI para seu primeiro cluster de Espaços de Armazenamento Diretos em menos de 15 minutos. Para usuários do System Center, a implantação é apenas uma caixa de seleção.
High performance Alto desempenho. Seja tudo flash ou híbrido, Espaços de Armazenamento Diretos pode exceder 13,7 milhões de IOPS por servidor. A arquitetura inserida no hipervisor de Espaços de Armazenamento Diretos fornece latência consistente, baixa latência, cache de leitura/gravação interno e suporte para unidades NVMe de ponta montadas diretamente no barramento PCIe.
Fault tolerance Tolerância a falhas. A resiliência interna manuseia falhas de unidade, servidor ou componente com disponibilidade contínua. Implantações maiores também podem ser configuradas para a tolerância a falhas de chassis e do rack. Quando o hardware falhar, basta trocá-lo; o software se repara sozinho, sem etapas de gerenciamento complicadas.
Resource efficiency Eficiência do recurso. A codificação de eliminação oferece até 2,4x maior eficiência de armazenamento, com inovações exclusivas, como códigos de reconstrução locais e camadas reFS em tempo real para estender esses ganhos para unidades de disco rígido e cargas de trabalho mistas quentes ou frias, minimizando o consumo de CPU para devolver os recursos para onde eles são mais necessários para as VMs.
Manageability Capacidade de gerenciamento. Use Armazenamento controles QoS para manter as VMs ocupadas sob controle com limites mínimos e máximos de IOPS por VM. O Serviço de Integridade fornece monitoramento e alertas internos contínuos. Novas APIs facilitam a coleta de métricas avançadas de desempenho e capacidade em todo o cluster.
Scalability Escalabilidade. Vá até 16 servidores e mais de 400 unidades, para até 4 petabytes (4.000 terabytes) de armazenamento por cluster. Para escalar horizontalmente, adicione mais unidades ou adicione mais servidores; Espaços de Armazenamento Diretos integra automaticamente novas unidades e começa a usá-las. O desempenho e a eficiência de armazenamento melhoram de maneira previsível grande escala.

Quando usar isso

Espaços de Armazenamento Diretos é uma tecnologia central do Azure Stack HCI e do servidor Windows. Ele fornece uma solução de armazenamento de rede ideal quando você deseja:

  • Expanda ou expanda verticalmente sua capacidade de armazenamento de rede. Você pode adicionar mais unidades ou adicionar mais servidores para expandir sua capacidade de armazenamento de rede, mantendo seus dados protegidos e acessíveis. Se uma unidade dentro do pool de armazenamento falhar ou o nó inteiro ficar offline, todos os dados permanecerão online e acessíveis.
  • Compartilhe o mesmo conjunto de dados de locais diferentes ao mesmo tempo. O pool de armazenamento que Espaços de Armazenamento Diretos cria parece e age como um compartilhamento de rede. Os usuários da rede podem acessar os dados armazenados a qualquer momento de qualquer local, sem se preocupar com o local físico dos dados armazenados.
  • Use uma combinação de mídia de armazenamento. Com Espaços de Armazenamento Diretos, você pode combinar diferentes tipos de mídia de armazenamento no cluster do servidor para formar o pool de armazenamento definido pelo software. O software decide automaticamente qual mídia usar com base em dados – dados ativos em mídia mais rápida e outros dados usados com pouca frequência em mídia mais lenta.

Opções de implantação

Espaços de Armazenamento Diretos dá suporte às duas opções de implantação a seguir:

  • Hiperconvergido
  • Convergido

Observação

O Azure Stack HCI dá suporte apenas à implantação hiperconvergente.

Implantação hiperconvergida

Em uma implantação hiperconvergente, você usa um único cluster para computação e armazenamento. A opção de implantação hiperconvergente executa máquinas virtuais hyper-V ou bancos de dados SQL Server diretamente nos servidores que fornecem o armazenamento, armazenando seus arquivos nos volumes locais. Isso elimina a necessidade de configurar o acesso e as permissões do servidor de arquivos, o que, por sua vez, reduz os custos de hardware para implantações de pequenas e médias empresas e remotas ou filiais. Para implantar Espaços de Armazenamento Diretos no servidor Windows, consulte Implantar Espaços de Armazenamento Diretos no servidor Windows. Para implantar Espaços de Armazenamento Diretos como parte do Azure Stack HCI, consulte Qual é o processo de implantação do Azure Stack HCI?

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

Implantação convergida

Em uma implantação convergida, você usa clusters separados para armazenamento e computação. A opção de implantação convergida, também conhecida como "desagregada", coloca em camadas um SoFS (Servidor de Arquivos de Expansão) em cima Espaços de Armazenamento Diretos para fornecer armazenamento anexado à rede por compartilhamentos de arquivos SMB3. Isso permite dimensionar a computação e a carga de trabalho independentemente do cluster de armazenamento, essencial para implantações de maior escala, como IaaS do Hyper-V (Infraestrutura como serviço) para provedores de serviços e empresas.

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

Gerenciar e monitorar

Você pode usar as seguintes ferramentas para gerenciar e monitorar Espaços de Armazenamento Diretos:

Nome Linha de comando ou gráfica? Pago ou incluído?
Windows Admin Center Gráfico Incluso
Gerenciador de Cluster de & Failover do Gerenciador do Servidor Gráfico Incluso
Windows PowerShell Linha de comando Incluso
System Center Virtual Machine Manager (SCVMM)
&Operations Manager
Gráfico Pago

Vídeos

Visão geral do Espaços de Armazenamento Diretos (5 minutos)

Espaços de Armazenamento Diretos no Microsoft Ignite 2018 (1 hora)

Espaços de Armazenamento Diretos no Microsoft Ignite 2017 (1 hora)

Espaços de Armazenamento Diretos evento de lançamento no Microsoft Ignite 2016 (1 hora)

Relatos de clientes

mais de 10.000 clusters em todo o mundo executando Espaços de Armazenamento Diretos. Organizações de todos os tamanhos, desde pequenas empresas implantando apenas dois nós, até grandes empresas e governos implantando centenas de nós, dependem de Espaços de Armazenamento Diretos para seus aplicativos críticos e infraestrutura.

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Referências adicionais