Что такое Storage Spaces Direct (S2D)?

На каждом жестком диске в какой-то момент заканчивается место. Проще говоря, Storage Spaces Direct — это метод объединения нескольких жестких дисков в логический том, который для пользователя похож на один диск. При использовании S2D пользователям больше не нужно беспокоиться о физическом расположении своих данных, поскольку файловая система S2D автоматически управляется серверами. Это означает, что компоненты, используемые в системе, должны обладать высокой отказоустойчивостью.

Storage Spaces Direct позволяет объединить устройства хранения данных различных серверов Windows в единый кластер хранения и разделить их на виртуальные диски, которые предоставляются пользователям. Программное обеспечение берет на себя управление дисками, что имеет определенные последствия для аппаратного обеспечения, которое вы выбираете для S2D.

Storage Spaces Direct (S2D) — это программно-определяемое решение для хранения данных в Windows Server 2016, что означает, что оно работает не на каждом компьютере с Windows. Технология основана на Storage Spaces, которую компания Microsoft представила в Windows Server 2012. В то время Storage Spaces еще включала Scale-Out File Server (SOFS), файловый сервер с горизонтальной масштабируемостью.

Чтобы использовать Storage Spaces Direct (S2D), необходимо несколько жестких дисков на одном сервере или несколько серверов, каждый из которых имеет один или несколько жестких дисков. Серверы могут быть подключены через Ethernet, то есть специальные кабели не требуются. В качестве накопителей можно использовать традиционные жесткие диски (HDD), SSD или карты памяти NVMe.

Для использования Storage Spaces Direct все устройства должны быть сертифицированы Microsoft для Windows Server 2016. Это гарантирует, что используемое вами оборудование будет работать без проблем. Microsoft предоставляет список предварительно сконфигурированных серверов, подходящих для Windows Server 2016 — так называемые гиперконвергентные системы.

Вы также можете выбрать собственную комбинацию подходящих компонентов для конкретного случая использования. Если вы решите сделать это, используйте компоненты, сертифицированные Microsoft на соответствие стандарту Software-Defined Data Center (SDDC).

Процессоры Intel Nehalem или сопоставимые процессоры AMD EPYC отвечают минимальным требованиям для совместимости с сервером. Для узла Storage Spaces Direct требуется 4 ГБ оперативной памяти на ТБ на кэш-диск, в дополнение к памяти для одного сервера Windows Server с такими же требованиями.

Жесткие диски и SSD можно подключать через SAS или SATA. USB-накопители не поддерживаются. Также нельзя использовать RAID-контроллеры, поскольку аппаратное обеспечение управляется исключительно через программный уровень Storage Spaces Direct. Диски должны быть физически подключены к серверу. Сетевое хранилище (NAS) не может быть интегрировано.

Если вы хотите хранить данные, к которым часто обращаются или которые часто меняются, вам следует установить в серверы твердотельные накопители. В этом случае необходимо использовать твердотельные накопители Enterprise, которые поддерживают защиту от потери питания, то есть они не будут генерировать ошибки в файловой системе при отказе источника питания. При использовании SSD или дисков NVMe все диски, установленные в узле, должны быть одного типа.

Для связи отдельных узлов кластера друг с другом требуется сетевое подключение со скоростью 10 Гбит/с или выше. Сетевые карты должны поддерживать RDMA (удаленный прямой доступ к памяти) с протоколами RoCE или iWARP. При подключении рабочих станций к сети применяются обычные требования для сетей на базе серверов Windows.

Storage Spaces Direct состоит как минимум из двух узлов. В нем используется одобренное Microsoft стандартное серверное оборудование, работающее под управлением Windows Server 2016. На каждом из этих узлов установлено не менее двух дисков. Для защиты от аппаратных сбоев в Windows Server 2016 должна быть установлена функция Failover Clustering.

Storage Spaces Direct идеально подходит для расширения емкости сетевого хранилища наиболее гибким способом и обеспечения высокой безопасности данных в случае аппаратных сбоев. S2D позволяет сделать данные доступными одновременно в разных офисах компании, при условии наличия быстрого сетевого соединения между этими офисами.

Вы также можете использовать Storage Spaces Direct, чтобы сделать машины hyper-V в вашей сети более масштабируемыми. С помощью S2D несколько виртуальных машин могут получить доступ к одним и тем же данным.

Storage Spaces Direct (S2D) — это программно-определяемое решение для хранения данных, в котором программное приложение управляет оборудованием для хранения данных. Это позволяет объединять емкости хранения и сочетать технические преимущества отдельных накопителей, даже если они находятся в разных местах и подключены к разным серверам. S2D объединяет серверы и носители в единый кластер Storage Space Direct.

Если вы используете различные технологии хранения, программное обеспечение автоматически решает, какие данные хранятся на каком оборудовании. Часто используемые файлы хранятся на быстрых NVMe-носителях, регулярно редактируемые файлы — на твердотельных накопителях, а файлы резервных копий или редко используемые файлы — на обычных жестких дисках. В идеале SSD- или NVMe-накопители должны также использоваться в качестве кэш-накопителей. Для пользователей в сети весь кластер выглядит как сетевой ресурс. Это означает, что вам не нужно беспокоиться о том, какие данные находятся на каком оборудовании.

Управлять серверами можно с помощью консоли «Менеджер сервера» в операционной системе Windows Server 2016 или из Command Prompt. При установке кластера Storage Spaces Direct все жесткие диски различных серверов объединяются в единый пул хранения. Важно убедиться, что в кластер входят только те диски, на которых хранятся пользовательские данные. Диски операционной системы серверов остаются независимыми.

Полезные жесткие диски и твердотельные накопители определяются и добавляются автоматически. Таким образом, впоследствии можно добавить в кластер больше жестких дисков и серверов и масштабировать емкость хранения по мере необходимости. Помимо системного жесткого диска, в каждом узле можно установить до четырех дисков данных и двух дисков кэша.

Затем в новом кластере могут быть созданы виртуальные диски, называемые общими томами кластера (CSV). Эти CSV затем форматируются с использованием одной из двух файловых систем. Microsoft рекомендует CSV-ReFS (Resilient File System), которая больше подходит для технологии Storage Spaces Direct, чем CSV-NTFS, которая основана на файловой системе NTFS, используемой по умолчанию для жестких дисков. CSV могут охватывать несколько физических дисков, что не имеет значения для пользователя, поскольку все управляется системой.

Каждый отдельный узел Storage Spaces Direct может иметь общую емкость хранения до 100 ТБ. Пул хранения, состоящий из нескольких серверов, может иметь максимальную емкость только 1 ПБ (один петабайт = 1024 ТБ), хотя Storage Spaces Direct (S2D) позволяет использовать до 16 серверов.

Отдельные сетевые узлы взаимодействуют с помощью протокола SMB3, усовершенствованной версии протокола Server Message Block (SMB), включающей SMB Direct и SMB Multichannel.

Благодаря функции Failover Clustering в Windows Server 2016, Storage Spaces Direct имеет встроенные методы защиты хранимых данных от аппаратных сбоев. При отказе жесткого диска или целого узла данные не теряются, а система в целом продолжает работать. В большинстве случаев пользователи не знают об аппаратном сбое.

Если в кластер объединяются только два узла, используется двустороннее зеркалирование. При этом синхронизируются данные обоих узлов, поэтому один узел или один диск может полностью выйти из строя. Трехстороннее зеркалирование рекомендуется для трех и более узлов. В этом случае один из трех узлов может полностью выйти из строя, и несколько дисков перестанут работать на другом узле. Если 50% дисков будут затронуты одновременно, согласованность данных не будет обеспечена. Отказ жесткого диска операционной системы эквивалентен отказу сервера.

• Хорошая масштабируемость, можно легко добавить больше серверов.
• Высокая доступность благодаря зеркалированию данных; аппаратные сбои не приводят к потере данных.
• В отличие от аналогичных решений других производителей, S2D позволяет использовать стандартное для отрасли серверное оборудование, если оно одобрено Microsoft.
• Система оптимизирована для SQL-серверов и виртуализации с помощью Hyper-V.