Escolher unidades para clusters do Azure Stack HCI e do Windows Server

Artigo
02/21/2024

Aplica-se a: Azure Stack HCI, versões 22H2 e 21H2; Windows Server 2022, Windows Server 2019

Este artigo fornece diretrizes sobre como escolher unidades para atender aos seus requisitos de desempenho e capacidade.

Tipos de unidade

Espaços de Armazenamento Diretos, a tecnologia de virtualização de armazenamento subjacente por trás do Azure Stack HCI e do Windows Server atualmente funciona com quatro tipos de unidades:

Tipo de unidade	Descrição
	PMem refere-se à memória persistente, um novo tipo de armazenamento de baixa latência e alto desempenho.
	NVMe (Non-Volatile Memory Express) refere-se a unidades de estado sólido que ficam diretamente no barramento PCIe. Os fatores forma comuns são U.2 de 2,5", PCIe Add-In-Card (AIC) e M.2. O NVMe oferece taxa de transferência IOPS e E/S mais alta com menor latência do que qualquer outro tipo de unidade com suporte atualmente, com exceção do PMem.
	SSD refere-se a unidades de estado sólido que se conectam via SATA ou SAS convencional.
	HDD refere-se a unidades de disco rígido magnéticas rotacionais que oferecem ampla capacidade de armazenamento.

Observação

Este artigo aborda a escolha de configurações de unidade com NVMe, SSD e HDD. Para obter mais informações sobre o PMem, consulte Entender e implantar memória persistente.

Observação

Não há suporte para o cache SBL (Camada de Barramento de Armazenamento) na configuração de servidor único. Todas as configurações simples de tipo de armazenamento único (por exemplo, all-NVMe ou all-SSD) são o único tipo de armazenamento com suporte para servidor único.

Cache embutido

Os Espaços de Armazenamento Diretos têm um cache no servidor interno. Trata-se de um cache de leitura e gravação grande, persistente e em tempo real. Em implantações com vários tipos de unidades, ele é configurado automaticamente para usar todas as unidades do tipo "mais rápido". As unidades restantes são usadas para a capacidade.

Para obter mais informações, marcar noções básicas sobre o cache do pool de armazenamento.

Opção 1 – maximizar o desempenho

Para alcançar latência de submilissegundo previsível e uniforme em leituras e gravações aleatórias em qualquer dado, ou para alcançar IOPS extremamente alta (fizemos mais de 13 milhões!) ou taxa de transferência de E/S (fizemos mais de 500 GB/s de leituras), você deve ir "tudo flash".

Há várias maneiras de fazer isso:

Tudo NVMe. Usar tudo NVMe oferece um desempenho incomparável, incluindo a baixa latência mais previsível. Se todas as unidades forem do mesmo modelo, não haverá cache. Você também pode combinar modelos NVMe de resistência superior e resistência inferior e configurar o primeiro para armazenar em cache as gravações do último (requer configuração).
NVMe + SSD. Ao usar o NVMe com SSDs, o NVMe armazenará automaticamente as gravações em cache nos SSDs. Isso permite que as gravações sejam agrupadas em cache e desescalonadas somente conforme necessário, para reduzir o desgaste nos SSDs. Isso fornece características de gravação estilo NVMe, enquanto as leituras são fornecidas diretamente dos SSDs igualmente rápidos.
Tudo SSD. Como na opção Tudo NVMe, não existe cache quando todas as unidades são do mesmo modelo. Combinando modelos de resistência superior e resistência inferior, você pode configurar o primeiro para armazenar em cache as gravações do último (requer configuração).

Observação

Uma vantagem de usar tudo NVMe ou tudo SSD sem cache é que você obtém capacidade de armazenamento utilizável de cada unidade. Não há capacidade "gasta" no armazenamento em cache, o que pode ser atraente em menor escala.

Opção 2 – balancear desempenho e capacidade

Para ambientes com uma variedade de aplicativos e cargas de trabalho, alguns com requisitos de desempenho rigorosos e outros que requerem considerável capacidade de armazenamento, você deve optar por "híbrido" com cache NVMe ou SSDs para HDDs maiores.

NVMe + HD. As unidades NVMe aceleram as leituras e gravações armazenando ambas em cache. O armazenamento de leituras em cache permite que o HDDs foquem nas gravações. O armazenamento de gravações em cache absorve picos e permite que as gravações sejam agrupadas e desescalonadas somente conforme necessário, de maneira artificialmente serializada que maximiza a taxa de transferência de IOPS e E/S do HDD. Isso proporciona características de gravação estilo NVMe e, para dados lidos recentemente ou com frequência, características de leitura estilo NVMe também.
SSD + HD. Semelhante ao especificado acima, o SSD acelera leituras e gravações armazenando ambas em cache. Isso proporciona características de gravação estilo SSD, bem como características de leitura estilo SSD para dados lidos recentemente ou com frequência.

Há uma opção adicional e um tanto exótica: usar unidades dos três tipos.
NVMe + SSD + HDD. Com unidades dos três tipos, as unidades NVMe armazenarão os dados em cache para os SSDs e HDDs. O atrativo é que você pode criar volumes em SSDs e em HDDs, lado a lado no mesmo cluster, todos acelerados pelo NVMe. Os primeiros são exatamente como na implantação "tudo flash", e os últimos são exatamente como nas implantações "híbridas" descritas acima. Isso é conceitualmente como ter dois pools, com gerenciamento de capacidade amplamente independente, ciclos de falha e reparo e assim por diante.

Importante

Recomendamos usar a camada SSD para colocar as cargas de trabalho mais dependentes de desempenho em all-flash.

Opção 3 – maximizar a capacidade

Para cargas de trabalho que exijam grande capacidade e gravem com pouca frequência, como destinos de arquivamento, de backup, data warehouses ou armazenamento "frio", você deverá combinar alguns SSDs para armazenamento em cache com HDDs muito maiores para capacidade.

SSD + HD. Os SSDs armazenam leituras e gravações em cache para absorver picos e oferecer um desempenho de gravação estilo SSD, com desescalonamento otimizado posterior para os HDDs.

Importante

Não há suporte para a configuração apenas com HDDs. Não é aconselhável usar o cache de SSDs de alta capacidade para SSDs de baixa capacidade.

Considerações de dimensionamento

Cache

Cada servidor deve ter pelo menos duas unidades de cache (o mínimo necessário para redundância). É recomendável que o número de unidades de capacidade seja um múltiplo do número de unidades de cache. Por exemplo, se você tiver 4 unidades de cache, terá um desempenho mais consistente com 8 unidades de capacidade (proporção 1:2) do que com 7 ou 9.

O cache deve ser dimensionado para acomodar o conjunto de trabalho de seus aplicativos e cargas de trabalho, ou seja, todos os dados que eles estão lendo e gravando ativamente a qualquer momento. Não há qualquer requisito de dimensionamento de cache além desse. Para implantações com HDDs, um local inicial justo é 10% da capacidade – por exemplo, se cada servidor tiver 4 x 4 TB DE HDD = 16 TB de capacidade, 2 x 800 GB de SSD = 1,6 TB de cache por servidor. Para implantações all-flash, especialmente com SSDs de resistência muito alta , pode ser justo começar mais perto de 5% da capacidade , por exemplo, se cada servidor tiver SSD de 24 x 1,2 TB = 28,8 TB de capacidade, então 2 x 750 GB NVMe = 1,5 TB de cache por servidor. Você pode adicionar ou remover unidades de cache posteriormente para ajustar.

Geral

É recomendável limitar a capacidade de armazenamento total por servidor a aproximadamente 400 TB. Quanto maior a capacidade de armazenamento por servidor, mais tempo é necessário para ressincronizar os dados após a inatividade ou reinicialização, como na aplicação de atualizações de software. O tamanho máximo atual por pool de armazenamento é de 4 petabytes (PB) (4.000 TB) (1 PB para Windows Server 2016).

Próximas etapas

Para obter mais informações, consulte também: