Обзор локальных дисковых пространств

Статья
02/22/2024

Область применения: Azure Stack HCI версий 22H2 и 21H2; Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016

Локальные дисковые пространства — это функция Azure Stack HCI и Windows Server, которая позволяет кластерировать серверы с внутренним хранилищем в программно-определяемое решение.

В этой статье приводятся общие сведения о Локальные дисковые пространства, о том, как она работает, когда ее использовать и ее основные преимущества. Вы также можете изучить видео и реальные истории клиентов в этой статье, чтобы узнать больше о Локальные дисковые пространства.

Чтобы приступить к работе, попробуйте Локальные дисковые пространства в Microsoft Azure или скачайте 180-дневную ознакомительную копию Windows Server из раздела Оценки Windows Server. Сведения о минимальных требованиях к оборудованию для Локальные дисковые пространства в Windows Server и Azure Stack HCI см. в разделах Требования к системе для Windows Server и Требования к системе для Azure Stack HCI соответственно. Сведения о развертывании Локальные дисковые пространства в составе Azure Stack HCI см. в статье Развертывание операционной системы Azure Stack HCI.

Что такое Локальные дисковые пространства?

Локальные дисковые пространства — это программно-определяемое решение для хранения данных, которое позволяет совместно использовать ресурсы хранилища в конвергентной и гиперконвергентной ИТ-инфраструктуре. Это позволяет объединять внутренние диски хранения в кластере физических серверов (2 и до 16) в программно-определяемый пул хранилищ. Этот пул носителей имеет кэш, уровни, устойчивость и стираемость кода для столбцов, которые настраиваются и управляются автоматически.

Вы можете масштабировать емкость хранилища кластера, добавив дополнительные диски или дополнительные серверы в кластере. Локальные дисковые пространства автоматически подключать новые диски и перебалансировать пул носителей. Он также автоматически использует самый быстрый носитель для предоставления встроенного и постоянного кэша.

Локальные дисковые пространства — это базовая технология Azure Stack HCI версий 21H2 и 20H2. Он также входит в выпуски Datacenter Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016, Windows Server Insider Preview Builds и Выпуск Azure Windows Server 2022.

Вы можете развернуть Локальные дисковые пространства в кластере физических серверов или в гостевых кластерах виртуальных машин. При развертывании в гиперконвергентном кластере физических серверов рекомендуется использовать серверы Azure Stack HCI. Сведения о развертывании Локальные дисковые пространства в составе Azure Stack HCI см. в статье Развертывание операционной системы Azure Stack HCI.

Развертывание Локальные дисковые пространства в гостевых кластерах виртуальных машин обеспечивает виртуальное общее хранилище в наборе виртуальных машин поверх частного или общедоступного облака. В рабочих средах это развертывание поддерживается только в Windows Server. Сведения о развертывании Локальные дисковые пространства в гостевых кластерах виртуальных машин в Windows Server см. в статье Использование Локальные дисковые пространства в кластерах гостевых виртуальных машин.

Только в целях тестирования и оценки можно развернуть Локальные дисковые пространства в гостевых кластерах виртуальных машин в тестовых средах Azure Stack HCI. Сведения о его развертывании в тестовых средах Azure Stack HCI см. в статье Руководство. Создание лаборатории на основе виртуальной машины для Azure Stack HCI.

Принцип работы

Локальные дисковые пространства применяет многие функции Windows Server, такие как отказоустойчивая кластеризация, файловая система общего тома кластера (CSV), серверный блок сообщений (SMB) 3 и дисковые пространства. В ней также представлена новая технология под названием Software Storage Bus.

Локальные дисковые пространства создает программно-определяемое решение для хранения, объединяя внутренние накопители в кластере серверов, стандартных для отрасли. Сначала вы подключаете серверы к внутренним накопителям через Ethernet, чтобы сформировать кластер— специальный кабель или структура хранилища не требуются. При включении Локальные дисковые пространства в этом кластере он объединяет диски хранилища с каждого из этих серверов в один программно-определяемый пул виртуального общего хранилища.

Затем вы создадите тома из этого пула хранилища, в котором можно хранить данные. Эти тома запускают файловую систему CSV. Это означает, что на каждом сервере эти тома выглядят и действуют так, как если бы они были подключены локально. Благодаря встроенной отказоустойчивости в этих томах данные остаются в сети и доступны даже в случае сбоя диска или отключения всего узла.

В этих томах можно разместить файлы, например VHD и VHDX для виртуальных машин. Кластер под управлением Локальные дисковые пространства можно использовать следующим образом:

Масштабируемый файловый сервер (SoFS) путем предоставления томов по сети в виде общих папок SMB3.
Гиперконвергентная система, включив Hyper-V в кластере и разместив виртуальные машины непосредственно поверх томов.

В следующем разделе описываются функции и компоненты стека Локальные дисковые пространства.

Оборудование для сетевого взаимодействия. Для обмена данными между серверами локальные дисковые пространства используют протокол SMB3, включая SMB Direct и SMB Multichannel, работающий через Ethernet. Мы настоятельно рекомендуем использовать более 10 GbE с удаленным прямым доступом к памяти (RDMA), iWARP или RoCE.

Оборудование хранилища. Локальные дисковые пространства требуется 2 и до 16 серверов, утвержденных Корпорацией Майкрософт, с прямым подключением sata, SAS, NVMe или постоянной памяти, которые физически подключены только к одному серверу. Каждый сервер должен иметь по крайней мере два твердотельных накопителя и еще по крайней мере четыре диска. Устройства SATA и SAS должны располагаться за адаптером шины (HBA) и расширителем SAS.

Отказоустойчивая кластеризация. Локальные дисковые пространства использует встроенную функцию кластеризация Azure Stack HCI и Windows Server для подключения серверов.

Шина Software Storage Bus. Шина хранилища программного обеспечения охватывает кластер и создает программно-определяемую структуру хранилища, с помощью которой все серверы могут видеть все локальные диски друг друга. Это можно рассматривать как замену дорогостоящим и ограниченным в своих возможностях подключениям Fibre Channel или Shared SAS.

Кэш уровня шины хранилища. Шина программного хранилища динамически привязывает самые быстрые диски (например, SSD) к более медленным дискам (например, жестким дискам), чтобы обеспечить кэширование на стороне сервера, что ускоряет операции ввода-вывода и повышает пропускную способность.

Пул носителей. Набор дисков, которые образуют основу для дисковых пространств, называется пулом носителей. Он создается автоматически, и все соответствующие диски автоматически обнаруживаются и добавляются в него. Мы настоятельно рекомендуем использовать один пул носителей в каждом кластере с параметрами по умолчанию. Дополнительные сведения о пуле носителей см. в блоге Подробное изучение пула носителей .

Дисковые пространства. дисковые пространства обеспечивает отказоустойчивость виртуальных дисков с помощью зеркального отображения, стирания кода или и того, и другого. Их можно представить как распределенный программно-определяемый массив RAID на основе дисков в пуле. В Локальные дисковые пространства эти виртуальные диски обычно обладают устойчивостью к двум одновременным сбоям диска или сервера (например, при трехсторонном зеркальном отображении с каждой копией данных на другом сервере), хотя также доступны корпус и отказоустойчивость в стойку.

Resilient File System (ReFS). ReFS — это файловая система с превосходными возможностями, предназначенная специально для виртуализации. Он включает значительное ускорение операций с файлами VHDX, таких как создание, расширение и слияние контрольных точек, а также встроенные контрольные суммы для обнаружения и исправления битовых ошибок. Кроме того, в ней представлены уровни реального времени, которые меняют данные между "горячим" и "холодным" уровнями хранилища в режиме реального времени на основе использования.

Общие тома кластера. Файловая система CSV объединяет все тома ReFS в единое пространство имен, доступное через любой сервер. На каждом сервере каждый том выглядит и действует так, как подключен локально.

Масштабируемый файловый сервер. Этот последний уровень необходим только в конвергентных развертываниях. Он обеспечивает удаленный доступ к файлам по протоколу SMB3 для клиентов, таких как другой кластер с Hyper-V, по сети, эффективно превращая Локальные дисковые пространства в хранилище, подключенное к сети (NAS).

Основные преимущества

Локальные дисковые пространства предлагает следующие основные преимущества:

Изображение	Описание
	Простота. Переход от стандартных отраслевых серверов под управлением Windows Server или Azure Stack HCI к первому кластеру Локальные дисковые пространства за 15 минут. Пользователи System Center могут выполнить развертывание, установив один флажок.
	Высокая производительность. Независимо от того, применяется ли все флэш-память или гибридная среда, Локальные дисковые пространства может превышать 13,7 миллиона операций ввода-вывода в секунду на сервер. Архитектура, внедренная в гипервизор Локальные дисковые пространства, обеспечивает согласованную низкую задержку, встроенный кэш для чтения и записи, а также поддержку новейших дисков NVMe, подключенных непосредственно на шине PCIe.
	Отказоустойчивость. Встроенные средства отказоустойчивости обрабатывают сбои дисков, серверов или компонентов, обеспечивая непрерывную доступность. В более масштабных развертываниях можно также настроить отказоустойчивость шасси и стоек. При сбое оборудования просто отключите его: программное обеспечение восстановит работоспособность самостоятельно, без выполнения сложных действий по управлению.
	Эффективность ресурсов. Стирание кода обеспечивает до 2,4 раза более высокую эффективность хранилища с помощью уникальных инноваций, таких как локальные коды реконструкции и уровни ReFS в режиме реального времени, чтобы расширить эти преимущества на жесткие диски и смешанные горячие или холодные рабочие нагрузки, при этом минимизируя потребление ЦП, чтобы вернуть ресурсы там, где они требуются больше всего — виртуальным машинам.
	Управляемость. Используйте элементы управления качеством обслуживания хранилища, чтобы поддерживать занятую виртуальную машину в проверка с минимальными и максимальными ограничениями операций ввода-вывода в секунду для каждой виртуальной машины. Служба работоспособности обеспечивает непрерывный встроенный мониторинг и оповещения. Новые API упрощают сбор полнофункционированных метрик производительности и емкости на уровне кластера.
	Масштабируемость. Идите до 16 серверов и более 400 дисков для хранения до 4 петабайт (4000 терабайт) хранилища на кластер. Для горизонтального увеличения масштаба добавьте дополнительные диски или дополнительные серверы; Локальные дисковые пространства автоматически подключить новые диски и начать их использовать. Эффективность и производительность хранилища повышают предсказуемость при масштабировании.

Сценарии использования

Локальные дисковые пространства — это основная технология Azure Stack HCI и Windows Server. Он предоставляет идеальное решение для сетевого хранилища, если вы хотите:

Увеличение или масштабирование емкости сетевого хранилища. Вы можете добавить дополнительные диски или серверы, чтобы увеличить емкость сетевого хранилища, сохраняя защиту и доступность данных. Если диск в пуле носителей завершается сбоем или весь узел переходит в автономный режим, все данные остаются в сети и доступны.
Совместно использовать один и тот же набор данных из разных расположений одновременно. Пул носителей, который Локальные дисковые пространства создает, выглядит и действует как сетевая папка. Пользователи сети могут получить доступ к хранимым данным в любое время из любого расположения, не беспокоясь о физическом расположении хранимых данных.
Используйте сочетание носителей. С помощью Локальные дисковые пространства можно комбинировать различные типы носителей в кластере серверов для формирования программно-определяемого пула носителей. Программное обеспечение автоматически определяет, какой носитель следует использовать, на основе данных — активных данных на более быстрых носителях и других редко используемых данных на медленном носителе.

Параметры развертывания

Локальные дисковые пространства поддерживает следующие два варианта развертывания:

Гиперконвергентный
Схождение выполнено

Примечание

Azure Stack HCI поддерживает только гиперконвергентное развертывание.

Гиперконвергентное развертывание

В гиперконвергентном развертывании используется один кластер как для вычислений, так и для хранения. Параметр гиперконвергентного развертывания запускает виртуальные машины Hyper-V или SQL Server базы данных непосредственно на серверах, предоставляющих хранилище, сохраняя их файлы на локальных томах. Это избавляет от необходимости настраивать доступ к файловому серверу и разрешения, что, в свою очередь, сокращает затраты на оборудование для развертываний малого и среднего бизнеса, а также удаленных развертываний или филиалов. Сведения о развертывании Локальные дисковые пространства в Windows Server см. в статье Развертывание Локальные дисковые пространства в Windows Server. Сведения о развертывании Локальные дисковые пространства в составе Azure Stack HCI см. в статье Что такое процесс развертывания для Azure Stack HCI?

Конвергентное развертывание

В конвергентном развертывании используются отдельные кластеры для хранения и вычислений. Вариант конвергентного развертывания, также известный как "дезагрегированное", накладывает масштабируемый файловый сервер (SoFS) на Локальные дисковые пространства для предоставления подключенного к сети хранилища через общие папки SMB3. Это позволяет масштабировать вычислительные ресурсы и рабочие нагрузки независимо от кластера хранилища, что важно для крупномасштабных развертываний, таких как Hyper-V IaaS (инфраструктура как услуга) для поставщиков услуг и предприятий.

Управление и мониторинг

Для управления и мониторинга Локальные дисковые пространства можно использовать следующие средства:

Название	Графическая или командная строка?	Оплачено или включено?
Windows Admin Center;	Графический	Включено
Диспетчер отказоустойчивости кластеров диспетчер сервера &	Графический	Включено
Windows PowerShell	Командная строка	Включено
System Center Virtual Machine Manager (SCVMM) & Operations Manager	Графический	Платный

Видеоролики

Обзор Локальные дисковые пространства (5 минут)

Локальные дисковые пространства в Microsoft Ignite 2018 (1 час)

Локальные дисковые пространства в Microsoft Ignite 2017 (1 час)

Локальные дисковые пространства событие запуска в Microsoft Ignite 2016 (1 час)

Истории клиентов

Существует более 10 000 кластеров по всему миру, работающих Локальные дисковые пространства. Организации всех размеров, от малых предприятий, развертывающих только два узла, до крупных предприятий и государственных организаций, развертывающих сотни узлов, зависят от Локальные дисковые пространства для критически важных приложений и инфраструктуры.

Посетите Microsoft.com/HCI , чтобы прочитать их истории.