Обзор локальных дисковых пространств

Область применения: Azure Stack HCI, версии 21H2 и 20H2; Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016

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

В этой статье приводятся общие сведения о Локальные дисковые пространства, его работе, использовании и ключевых преимуществах. 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 сервера Windows с Windows server Evaluations. Чтобы узнать минимальные требования к оборудованию для Локальные дисковые пространства на Windows Server и Azure Stack HCI, ознакомьтесь с требованиями к системе для Windows Server и System 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 программное решение для хранения, которое позволяет совместно использовать ресурсы хранилища в конвергентной и гиперконвергентной ИТ-инфраструктуре. Это позволяет объединить внутренние диски хранилища в кластере физических серверов (2 и до 16) в программно-определяемый пул хранилища. Этот пул носителей содержит кэш, уровни, устойчивость и стирание кода между столбцами — все настраивается и управляется автоматически.

Вы можете масштабировать емкость хранилища кластера, добавив дополнительные диски или добавив дополнительные серверы в кластер. Локальные дисковые пространства автоматически подключить новые диски и повторно сбалансировать пул носителей. Он также автоматически использует самые быстрые носители хранилища для предоставления встроенного и постоянного кэша.

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

Вы можете развернуть Локальные дисковые пространства в кластере физических серверов или на 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 на 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 на гостевых кластерах виртуальных машин в Windows Server см. в разделе "Использование Локальные дисковые пространства в кластерах гостевых виртуальных машин".

Только для тестирования и оценки можно развернуть Локальные дисковые пространства в гостевых кластерах виртуальных машин в тестовых средах Azure Stack HCI. Сведения о развертывании в тестовых средах Azure Stack HCI см. в руководстве по созданию лаборатории на основе виртуальных машин для Azure Stack HCI.

Принцип работы

Локальные дисковые пространства применяет многие функции на сервере Windows, такие как отказоустойчивая кластеризация, файловая система общего тома кластера (CSV), блок сообщений сервера (SMB) 3 и дисковые пространства. Он также представляет новую технологию под названием Software служба хранилища Bus.

Локальные дисковые пространства создает программно-определяемое решение для хранения, объединяя внутренние диски хранилища в кластере отраслевых стандартных серверов. Для начала подключите серверы с внутренними дисками хранения через Ethernet для формирования кластера. Для создания кластера не требуется специальный кабель или структура хранилища. При включении Локальные дисковые пространства в этом кластере он объединяет диски хранилища с каждого из этих серверов в один программно-определенный пул виртуального общего хранилища.

Затем вы создаете тома из этого пула хранилища, в котором можно хранить данные. Эти тома выполняют файловую систему CSV. Это означает, что на каждом сервере эти тома выглядят и действуют так, как если бы они подключены локально. Благодаря встроенной отказоустойчивости в этих томах данные остаются доступными и остаются доступными, даже если диск завершается сбоем или весь узел переходит в автономный режим.

В этих томах можно разместить файлы, такие как VHD и VHDX для виртуальных машин. Кластер, работающий Локальные дисковые пространства, можно использовать следующим образом:

  • Масштабируемый файловый сервер (SoFS), предоставляя томам по сети в виде общих папок SMB3.
  • Гиперконвергентная система, включив Hyper-V в кластере и разместив виртуальные машины непосредственно на вершине томов.

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

Storage Spaces Direct Stack

Оборудование для сетевого взаимодействия. Для обмена данными между серверами локальные дисковые пространства используют протокол SMB3, включая SMB Direct и SMB Multichannel, работающий через Ethernet. Настоятельно рекомендуется использовать 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 дисков постоянной памяти, которые физически подключены только к одному серверу. Каждый сервер должен иметь по крайней мере два твердотельных накопителя и по крайней мере четыре дополнительных диска. Устройства SATA и SAS должны располагаться за адаптером шины (HBA) и расширителем SAS.

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

Шина Software Storage Bus. Шина программного обеспечения служба хранилища охватывает кластер и создает программно-определяемую структуру хранения, в 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. Программная служба хранилища шина динамически привязывает самые быстрые диски (например, SSD) к более медленным дискам (например, hdD) для обеспечения кэширования чтения и записи 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 служба хранилища см. в блоге служба хранилища Pool.

Дисковые пространства. дисковые пространства обеспечивает отказоустойчивость виртуальных дисков с помощью зеркального отображения, удаления кода или обоих. Их можно представить как распределенный программно-определяемый массив RAID на основе дисков в пуле. В Локальные дисковые пространства эти виртуальные диски обычно имеют устойчивость к двум одновременным сбоям диска или сервера (например, трехмерное зеркальное отображение с каждой копией данных на другом сервере), хотя также доступна отказоустойчивость корпуса и стойки.

Resilient File System (ReFS). ReFS — это файловая система с превосходными возможностями, предназначенная специально для виртуализации. Она включает значительное ускорение для операций с файлами VHDX, таких как создание, расширение и слияние контрольных точек, а также встроенные контрольные суммы для обнаружения и исправления ошибок. Кроме того, в нем представлены уровни реального времени, которые чередуют данные между "горячими" и "холодными" 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 он подключен локально.

Масштабируемый файловый сервер. Этот последний уровень необходим только в конвергентных развертываниях. Он обеспечивает удаленный доступ к файлам с помощью протокола доступа SMB3 к клиентам, таким как другой кластер под управлением Hyper-V по сети, эффективно превращая Локальные дисковые пространства в подключенное к сети хранилище (NAS).

Основные преимущества

Локальные дисковые пространства предлагает следующие ключевые преимущества:

Изображение Описание
Simplicity Простота. Переход от стандартных серверов Windows Server или Azure Stack HCI до первого кластера Локальные дисковые пространства в течение 15 минут. Пользователи System Center могут выполнить развертывание, установив один флажок.
High performance Высокая производительность. Независимо от того, может ли все флэш-памяти или гибридная среда, Локальные дисковые пространства может превышать 13,7 миллиона операций ввода-вывода в секунду на сервер. Встроенная гипервизорная архитектура Локальные дисковые пространства обеспечивает согласованную, низкую задержку, встроенный кэш чтения и записи и поддержку передовых дисков NVMe, подключенных непосредственно на шине PCIe.
Fault tolerance 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.
Resource efficiency Эффективность ресурсов. Кодирование erasure обеспечивает до 2,4 раза большую эффективность хранения с уникальными инновациями, такими как локальные коды реконструкции и уровни в режиме реального времени ReFS, чтобы расширить эти преимущества на жесткие диски и смешанные горячие или холодные рабочие нагрузки, а также минимизируя потребление ЦП, чтобы предоставить ресурсы, где они необходимы больше всего — виртуальным машинам.
Manageability Управляемость. Используйте служба хранилища элементы управления качеством обслуживания, чтобы обеспечить актуальность виртуальных машин с минимальными и максимальными ограничениями операций ввода-вывода в секунду для каждой виртуальной машины. Служба работоспособности обеспечивает непрерывный встроенный мониторинг и оповещение. Новые API упрощают сбор полнофункциональные метрики производительности и емкости на уровне кластера.
Scalability Масштабируемость. До 16 серверов и более 400 дисков в течение 4 петабайт (4000 терабайт) хранилища на кластер. Чтобы увеличить масштаб, добавьте дополнительные диски или добавьте дополнительные серверы; Локальные дисковые пространства автоматически подключить новые диски и начать использовать их. Эффективность и производительность хранилища повышают предсказуемость при масштабировании.

Сценарии использования

Локальные дисковые пространства — это базовая технология Azure Stack HCI и сервера Windows. Он предоставляет идеальное решение для сетевого хранения, если вы хотите:

  • Увеличение или масштабирование емкости сетевого хранилища. Вы можете добавить дополнительные диски или добавить дополнительные серверы для расширения емкости 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.
  • Совместное использование одного набора данных из разных расположений одновременно. Пул носителей, который Локальные дисковые пространства создает и действует как сетевая папка. Пользователи сети могут получать доступ к сохраненным данным в любое время из любого расположения, не беспокоясь о физическом расположении их сохраненных данных.
  • Используйте сочетание носителей хранилища. С помощью Локальные дисковые пространства можно объединить различные типы носителей в кластере серверов для формирования программно-определяемого пула носителей. Программное обеспечение автоматически определяет, какие носители следует использовать на основе данных — активные данные на более быстрых носителях и других редко используемых данных на более медленных носителях.

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 для вычислений и хранения используется один кластер. Параметр развертывания с гиперконвергентными серверами запускает виртуальные машины Hyper-V или SQL Server базы данных непосредственно на серверах, предоставляющих хранилище, и сохраняет их файлы на локальных томах. Это устраняет необходимость настройки доступа и разрешений файлового сервера, что, в свою очередь, снижает затраты на оборудование для развертываний малого и среднего бизнеса и удаленных или филиалов. Сведения о развертывании Локальные дисковые пространства на сервере Windows см. в статье "Развертывание Локальные дисковые пространства на сервере Windows". Сведения о развертывании Локальные дисковые пространства в рамках Azure Stack HCI см. в статье "Что такое процесс развертывания для Azure Stack HCI"?

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

Конвергентное развертывание

В конвергентном развертывании используются отдельные кластеры для хранения и вычислений. Вариант конвергентного развертывания, также известный как "разделенный", слои масштабируемого файлового сервера (SoFS) на вершине Локальные дисковые пространства для предоставления подключенного к сети хранилища по общим папкам 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.

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

Управление и мониторинг

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

Название Графическая или командная строка? Платные или включенные?
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

Видео

обзор Локальные дисковые пространства (5 минут)

Локальные дисковые пространства в Microsoft Ignite 2018 (1 час)

Локальные дисковые пространства в Microsoft Ignite 2017 (1 час)

событие запуска Локальные дисковые пространства 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 всего два узла, на крупных предприятиях и правительствах, развертывающих сотни узлов, зависят от Локальные дисковые пространства для критически важных приложений и инфраструктуры.

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

Grid of customer logos

Дополнительная справка