Resiliência aninhada para Espaços de Armazenamento DiretosNested resiliency for Storage Spaces Direct

Aplica-se a: Windows Server 2019Applies to: Windows Server 2019

A resiliência aninhada é um novo recurso de espaços de armazenamento diretos no Windows Server 2019 que permite que um cluster de dois servidores resista a várias falhas de hardware ao mesmo tempo sem perda de disponibilidade de armazenamento, de modo que os usuários, aplicativos e máquinas virtuais continuem a ser executados sem interrupções.Nested resiliency is a new capability of Storage Spaces Direct in Windows Server 2019 that enables a two-server cluster to withstand multiple hardware failures at the same time without loss of storage availability, so users, apps, and virtual machines continue to run without disruption. Este tópico explica como ele funciona, fornece instruções passo a passo para começar e responde às perguntas mais frequentes.This topic explains how it works, provides step-by-step instructions to get started, and answers the most frequently asked questions.

Pré-requisitosPrerequisites

Ícone de marca de seleção verde. Considere a resiliência aninhada se:Consider nested resiliency if:

  • O cluster executa o Windows Server 2019; eYour cluster runs Windows Server 2019; and
  • O cluster tem exatamente 2 nós de servidorYour cluster has exactly 2 server nodes

Ícone de X vermelho. Você não poderá usar resiliência aninhada se:You can't use nested resiliency if:

  • O cluster executa o Windows Server 2016; orYour cluster runs Windows Server 2016; or
  • O cluster tem três ou mais nós de servidorYour cluster has 3 or more server nodes

Por que resiliência aninhadaWhy nested resiliency

Os volumes que usam resiliência aninhada podem permanecer online e acessíveis mesmo que ocorram várias falhas de hardware ao mesmo tempo, ao contrário da resiliência de espelhamento bidirecional de duas vias .Volumes that use nested resiliency can stay online and accessible even if multiple hardware failures happen at the same time, unlike classic two-way mirroring resiliency. Por exemplo, se duas unidades falharem ao mesmo tempo ou se um servidor ficar inativo e uma unidade falhar, os volumes que usam resiliência aninhada permanecerão online e acessíveis.For example, if two drives fail at the same time, or if a server goes down and a drive fails, volumes that use nested resiliency stay online and accessible. Para a infraestrutura hiperconvergente, isso aumenta o tempo de atividade para aplicativos e máquinas virtuais; para cargas de trabalho de servidor de arquivos, isso significa que os usuários aproveitam o acesso ininterrupto aos seus arquivos.For hyper-converged infrastructure, this increases uptime for apps and virtual machines; for file server workloads, this means users enjoy uninterrupted access to their files.

Disponibilidade de armazenamento

A desvantagem é que a resiliência aninhada tem eficiência de capacidade menor do que o espelhamento bidirecional clássico, o que significa que você obtém um pouco menos de espaço utilizável.The trade-off is that nested resiliency has lower capacity efficiency than classic two-way mirroring, meaning you get slightly less usable space. Para obter detalhes, consulte a seção eficiência da capacidade abaixo.For details, see the Capacity efficiency section below.

Como ele funcionaHow it works

Inspiração: RAID 5 + 1Inspiration: RAID 5+1

O RAID 5 + 1 é uma forma estabelecida de resiliência de armazenamento distribuído que fornece um plano de fundo útil para entender a resiliência aninhada.RAID 5+1 is an established form of distributed storage resiliency that provides helpful background for understanding nested resiliency. No RAID 5 + 1, em cada servidor, a resiliência local é fornecida por RAID-5, ou paridade única, para proteger contra a perda de qualquer unidade única.In RAID 5+1, within each server, local resiliency is provided by RAID-5, or single parity, to protect against the loss of any single drive. Em seguida, a resiliência adicional é fornecida por RAID-1 ou espelhamento bidirecional, entre os dois servidores para proteger contra a perda de qualquer um dos servidores.Then, further resiliency is provided by RAID-1, or two-way mirroring, between the two servers to protect against the loss of either server.

RAID 5 + 1

Duas novas opções de resiliênciaTwo new resiliency options

Espaços de Armazenamento Diretos no Windows Server 2019 oferece duas novas opções de resiliência implementadas no software, sem a necessidade de hardware RAID especializado:Storage Spaces Direct in Windows Server 2019 offers two new resiliency options implemented in software, without the need for specialized RAID hardware:

  • Espelho bidirecional aninhado.Nested two-way mirror. Em cada servidor, a resiliência local é fornecida pelo espelhamento bidirecional e, em seguida, a resiliência é fornecida pelo espelhamento bidirecional entre os dois servidores.Within each server, local resiliency is provided by two-way mirroring, and then further resiliency is provided by two-way mirroring between the two servers. Ele é essencialmente um espelho de quatro vias, com duas cópias em cada servidor.It's essentially a four-way mirror, with two copies in each server. O espelhamento bidirecional aninhado fornece desempenho absoluto: gravações vão para todas as cópias e as leituras são provenientes de qualquer cópia.Nested two-way mirroring provides uncompromising performance: writes go to all copies, and reads come from any copy.

    Espelho bidirecional aninhado

  • Paridade com aceleração de espelhamento aninhada.Nested mirror-accelerated parity. Combine espelhamento bidirecional aninhado, acima, com paridade aninhada.Combine nested two-way mirroring, from above, with nested parity. Dentro de cada servidor, a resiliência local para a maioria dos dados é fornecida por uma aritmética de paridade de bitúnico, exceto por novas gravações recentes que usam o espelhamento bidirecional.Within each server, local resiliency for most data is provided by single bitwise parity arithmetic, except new recent writes which use two-way mirroring. Em seguida, a resiliência adicional para todos os dados é fornecida pelo espelhamento bidirecional entre os servidores.Then, further resiliency for all data is provided by two-way mirroring between the servers. Para obter mais informações sobre como funciona a paridade acelerada por espelhamento, consulte paridade acelerada por espelhamento.For more information about how mirror-accelerated parity works, see Mirror-accelerated parity.

    Espelhamento aninhado-paridade acelerada

Eficiência da capacidadeCapacity efficiency

A eficiência da capacidade é a taxa de espaço utilizável para a superfície do volume.Capacity efficiency is the ratio of usable space to volume footprint. Ele descreve a sobrecarga de capacidade que pode ser atribuída à resiliência e depende da opção de resiliência que você escolher.It describes the capacity overhead attributable to resiliency, and depends on the resiliency option you choose. Como um exemplo simples, o armazenamento de dados sem resiliência é de 100% de capacidade eficiente (1 TB de dados ocupa 1 TB de capacidade de armazenamento físico), enquanto o espelhamento bidirecional é de 50% eficiente (1 TB de dados ocupa 2 TB de capacidade de armazenamento físico).As a simple example, storing data without resiliency is 100% capacity efficient (1 TB of data takes up 1 TB of physical storage capacity), while two-way mirroring is 50% efficient (1 TB of data takes up 2 TB of physical storage capacity).

  • O espelho bidirecional aninhado grava quatro cópias de tudo, o que significa armazenar 1 TB de dados, você precisa de 4 TB de capacidade de armazenamento físico.Nested two-way mirror writes four copies of everything, meaning to store 1 TB of data, you need 4 TB of physical storage capacity. Embora sua simplicidade seja atraente, a eficiência da capacidade do espelho bidirecional aninhado de 25% é a mais baixa de qualquer opção de resiliência em Espaços de Armazenamento Diretos.Although its simplicity is appealing, nested two-way mirror's capacity efficiency of 25% is the lowest of any resiliency option in Storage Spaces Direct.

  • A paridade com aceleração de espelhamento aninhada atinge mais eficiência de capacidade, cerca de 35% a 40%, que depende de dois fatores: o número de unidades de capacidade em cada servidor e a combinação de espelhamento e paridade que você especifica para o volume.Nested mirror-accelerated parity achieves higher capacity efficiency, around 35%-40%, that depends on two factors: the number of capacity drives in each server, and the mix of mirror and parity you specify for the volume. Esta tabela fornece uma pesquisa para configurações comuns:This table provides a lookup for common configurations:

    Unidades de capacidade por servidorCapacity drives per server espelho de 10%10% mirror espelho de 20%20% mirror espelho de 30%30% mirror
    44 35,7%35.7% 34,1%34.1% 32,6%32.6%
    55 37,7%37.7% 35,7%35.7% 33,9%33.9%
    66 39,1%39.1% 36,8%36.8% 34,7%34.7%
    7+7+ 40,0%40.0% 37,5%37.5% 35,3%35.3%

    Observação

    Se você estiver curioso, aqui está um exemplo da matemática completa.If you're curious, here's an example of the full math. Suponha que tenhamos seis unidades de capacidade em cada um dos dois servidores e desejamos criar um volume de 1 100 GB composto de 10 GB de espelho e 90 GB de paridade.Suppose we have six capacity drives in each of two servers, and we want to create one 100 GB volume comprised of 10 GB of mirror and 90 GB of parity. O espelho bidirecional local do servidor é de 50,0% eficiente, o que significa que os 10 GB de dados de espelho levam 20 GB para serem armazenados em cada servidor.Server-local two-way mirror is 50.0% efficient, meaning the 10 GB of mirror data takes 20 GB to store on each server. Espelhado em ambos os servidores, seu espaço total é de 40 GB.Mirrored to both servers, its total footprint is 40 GB. A paridade única local do servidor, nesse caso, é 5/6 = 83,3% eficiente, o que significa que o 90 GB de dados de paridade leva 108 GB para armazenar em cada servidor.Server-local single parity, in this case, is 5/6 = 83.3% efficient, meaning the 90 GB of parity data takes 108 GB to store on each server. Espelhado em ambos os servidores, seu espaço total é de 216 GB.Mirrored to both servers, its total footprint is 216 GB. A superfície total é, portanto, [(10 GB/50,0%) + (90 GB/83,3%)] × 2 = 256 GB, para a eficiência da capacidade geral de 39,1%.The total footprint is thus [(10 GB / 50.0%) + (90 GB / 83.3%)] × 2 = 256 GB, for 39.1% overall capacity efficiency.

Observe que a eficiência da capacidade do espelhamento bidirecional clássico (cerca de 50%) e paridade com aceleração de espelhamento aninhado (até 40%) Não são muito diferentes.Notice that the capacity efficiency of classic two-way mirroring (about 50%) and nested mirror-accelerated parity (up to 40%) are not very different. Dependendo dos seus requisitos, a eficiência de capacidade ligeiramente menor pode ser um aumento significativo na disponibilidade do armazenamento.Depending on your requirements, the slightly lower capacity efficiency may be well worth the significant increase in storage availability. Você escolhe resiliência por volume, para que possa misturar volumes de resiliência aninhados e volumes de espelho bidirecionais clássicos no mesmo cluster.You choose resiliency per-volume, so you can mix nested resiliency volumes and classic two-way mirror volumes within the same cluster.

Diagrama mostrando a compensação entre um espelho bidirecional e uma paridade acelerada por espelhamento aninhado.

Uso no PowerShellUsage in PowerShell

Você pode usar cmdlets de armazenamento conhecidos no PowerShell para criar volumes com resiliência aninhada.You can use familiar storage cmdlets in PowerShell to create volumes with nested resiliency.

Etapa 1: criar modelos de camada de armazenamentoStep 1: Create storage tier templates

Primeiro, crie novos modelos de camada de armazenamento usando o New-StorageTier cmdlet.First, create new storage tier templates using the New-StorageTier cmdlet. Você só precisa fazer isso uma vez e, em seguida, todos os novos volumes criados podem fazer referência a esse modelo.You only need to do this once, and then every new volume you create can reference these template. Especifique a -MediaType de suas unidades de capacidade e, opcionalmente, a -FriendlyName de sua escolha.Specify the -MediaType of your capacity drives and, optionally, the -FriendlyName of your choice. Não modifique os outros parâmetros.Do not modify the other parameters.

Se suas unidades de capacidade forem unidades de disco rígido (HDD), inicie o PowerShell como administrador e execute:If your capacity drives are hard disk drives (HDD), launch PowerShell as Administrator and run:

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

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

Se suas unidades de capacidade forem unidades de estado sólido (SSD), defina -MediaType como SSD em vez disso.If your capacity drives are solid-state drives (SSD), set the -MediaType to SSD instead. Não modifique os outros parâmetros.Do not modify the other parameters.

Dica

Verifique se as camadas foram criadas com êxito com Get-StorageTier .Verify the tiers created successfully with Get-StorageTier.

Etapa 2: criar volumesStep 2: Create volumes

Em seguida, crie novos volumes usando o New-Volume cmdlet.Then, create new volumes using the New-Volume cmdlet.

Espelho bidirecional aninhadoNested two-way mirror

Para usar o espelhamento bidirecional aninhado, faça referência ao NestedMirror modelo de camada e especifique o tamanho.To use nested two-way mirror, reference the NestedMirror tier template and specify the size. Por exemplo:For example:

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

Espelhamento aninhado-paridade aceleradaNested mirror-accelerated parity

Para usar a paridade com aceleração de espelho aninhado, referencie os NestedMirror modelos de camada e e NestedParity especifique dois tamanhos, um para cada parte do volume (espelho primeiro, paridade segundo).To use nested mirror-accelerated parity, reference both the NestedMirror and NestedParity tier templates and specify two sizes, one for each part of the volume (mirror first, parity second). Por exemplo, para criar um volume de 1 500 GB que seja de 20% de espelho bidirecional aninhado e 80% de paridade aninhada, execute:For example, to create one 500 GB volume that's 20% nested two-way mirror and 80% nested parity, run:

New-Volume -StoragePoolFriendlyName S2D* -FriendlyName Volume02 -StorageTierFriendlyNames NestedMirror, NestedParity -StorageTierSizes 100GB, 400GB

Etapa 3: continuar no centro de administração do WindowsStep 3: Continue in Windows Admin Center

Os volumes que usam resiliência aninhada aparecem no centro de administração do Windows com rotulagem clara, como na captura de tela abaixo.Volumes that use nested resiliency appear in Windows Admin Center with clear labeling, as in the screenshot below. Depois que eles forem criados, você poderá gerenciá-los e monitorá-los usando o centro de administração do Windows, assim como qualquer outro volume no Espaços de Armazenamento Diretos.Once they're created, you can manage and monitor them using Windows Admin Center just like any other volume in Storage Spaces Direct.

Gerenciamento de volume no centro de administração do Windows

Opcional: estender para unidades de cacheOptional: Extend to cache drives

Com suas configurações padrão, a resiliência aninhada protege contra a perda de várias unidades de capacidade ao mesmo tempo, ou um servidor e uma unidade de capacidade ao mesmo tempo.With its default settings, nested resiliency protects against the loss of multiple capacity drives at the same time, or one server and one capacity drive at the same time. Para estender essa proteção às unidades de cache há uma consideração adicional: como as unidades de cache geralmente fornecem cache de leitura e gravação para várias unidades de capacidade, a única maneira de garantir que você possa tolerar a perda de uma unidade de cache quando o outro servidor está inativo é simplesmente não armazenar em cache gravações, mas isso afeta o desempenho.To extend this protection to cache drives has an additional consideration: because cache drives often provide read and write caching for multiple capacity drives, the only way to ensure you can tolerate the loss of a cache drive when the other server is down is to simply not cache writes, but that impacts performance.

Para resolver esse cenário, o Espaços de Armazenamento Diretos oferece a opção de desabilitar automaticamente o cache de gravação quando um servidor em um cluster de dois servidores estiver inoperante e reabilitar o cache de gravação depois que o servidor for revertido.To address this scenario, Storage Spaces Direct offers the option to automatically disable write caching when one server in a two-server cluster is down, and then re-enable write caching once the server is back up. Para permitir reinicializações rotineiras sem impacto no desempenho, o cache de gravação não é desabilitado até que o servidor fique inoperante por 30 minutos.To allow routine restarts without performance impact, write caching isn't disabled until the server has been down for 30 minutes. Quando o cache de gravação está desabilitado, o conteúdo do cache de gravação é gravado em dispositivos de capacidade.Once write caching is disabled, the contents of the write cache is written to capacity devices. Depois disso, o servidor pode tolerar um dispositivo de cache com falha no servidor online, embora as leituras do cache possam ser atrasadas ou falhem se um dispositivo de cache falhar.After this, the server can tolerate a failed cache device in the online server, though reads from the cache might be delayed or fail if a cache device fails.

Para definir esse comportamento (opcional), inicie o PowerShell como administrador e execute:To set this behavior (optional), launch PowerShell as Administrator and run:

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

Uma vez definido como true, o comportamento do cache é:Once set to True, the cache behavior is:

SituaçãoSituation Comportamento do cacheCache behavior Pode tolerar a perda da unidade de cache?Can tolerate cache drive loss?
Ambos os servidoresBoth servers up Leituras e gravações de cache, desempenho completoCache reads and writes, full performance SimYes
Servidor inativo, primeiros 30 minutosServer down, first 30 minutes Leituras e gravações de cache, desempenho completoCache reads and writes, full performance Não (temporariamente)No (temporarily)
Após os primeiros 30 minutosAfter first 30 minutes Somente leituras de cache, desempenho afetadoCache reads only, performance impacted Sim (depois que o cache tiver sido gravado em unidades de capacidade)Yes (after the cache has been written to capacity drives)

Perguntas frequentesFrequently asked questions

Posso converter um volume existente entre o espelho bidirecional e a resiliência aninhada?Can I convert an existing volume between two-way mirror and nested resiliency?

Não, os volumes não podem ser convertidos entre os tipos de resiliência.No, volumes cannot be converted between resiliency types. Para novas implantações no Windows Server 2019, decida antecipadamente qual tipo de resiliência melhor se adapta às suas necessidades.For new deployments on Windows Server 2019, decide ahead of time which resiliency type best fits your needs. Se estiver atualizando do Windows Server 2016, você poderá criar novos volumes com resiliência aninhada, migrar seus dados e, em seguida, excluir os volumes mais antigos.If you're upgrading from Windows Server 2016, you can create new volumes with nested resiliency, migrate your data, and then delete the older volumes.

Posso usar resiliência aninhada com vários tipos de unidades de capacidade?Can I use nested resiliency with multiple types of capacity drives?

Sim, basta especificar o -MediaType de cada camada adequadamente durante a etapa 1 acima.Yes, just specify the -MediaType of each tier accordingly during step 1 above. Por exemplo, com NVMe, SSD e HDD no mesmo cluster, o NVMe fornece o cache enquanto os dois últimos fornecem capacidade: defina a NestedMirror camada como -MediaType SSD e a NestedParity camada como -MediaType HDD .For example, with NVMe, SSD, and HDD in the same cluster, the NVMe provides cache while the latter two provide capacity: set the NestedMirror tier to -MediaType SSD and the NestedParity tier to -MediaType HDD. Nesse caso, observe que a eficiência da capacidade de paridade depende do número de unidades de HDD apenas, e você precisa de pelo menos 4 delas por servidor.In this case, note that parity capacity efficiency depends on the number of HDD drives only, and you need at least 4 of them per server.

Posso usar resiliência aninhada com três ou mais servidores?Can I use nested resiliency with 3 or more servers?

Não, use somente resiliência aninhada se o cluster tiver exatamente dois servidores.No, only use nested resiliency if your cluster has exactly 2 servers.

Quantas unidades eu preciso para usar a resiliência aninhada?How many drives do I need to use nested resiliency?

O número mínimo de unidades necessárias para Espaços de Armazenamento Diretos é de 4 unidades de capacidade por nó de servidor, mais 2 unidades de cache por nó de servidor (se houver).The minimum number of drives required for Storage Spaces Direct is 4 capacity drives per server node, plus 2 cache drives per server node (if any). Isso não é alterado no Windows Server 2016.This is unchanged from Windows Server 2016. Não há nenhum requisito adicional para resiliência aninhada e a recomendação para a capacidade de reserva também é inalterada.There is no additional requirement for nested resiliency, and the recommendation for reserve capacity is unchanged too.

A resiliência aninhada altera como funciona a substituição da unidade?Does nested resiliency change how drive replacement works?

Não.No.

A resiliência aninhada altera como funciona a substituição de nó de servidor?Does nested resiliency change how server node replacement works?

Não.No. Para substituir um nó de servidor e suas unidades, siga esta ordem:To replace a server node and its drives, follow this order:

  1. Desativar as unidades no servidor de saídaRetire the drives in the outgoing server
  2. Adicionar o novo servidor, com suas unidades, ao clusterAdd the new server, with its drives, to the cluster
  3. O pool de armazenamento será RebalanceadoThe storage pool will rebalance
  4. Remover o servidor de saída e suas unidadesRemove the outgoing server and its drives

Para obter detalhes, consulte o tópico remover servidores .For details see the Remove servers topic.

Referências adicionaisAdditional References