Storage Spaces Direct Windows Server Storage Space Server 2016 Hyper-V 軟體定義儲存 S2D 虛擬化 微軟

微軟最新S2D儲存技術 跨伺服器硬碟組成資源池

2015-10-19
本文將介紹Windows Server 2016 TP2技術預覽版本當中的軟體定義儲存技術,它是由Windows Server 2012 R2的Storage Space技術演化而來,在Windows Server 2016則稱做Storage Spaces Direct(S2D),先說明其技術特色,再進行實作示範。
IT管理人員只要增加SMB容錯移轉叢集架構中的叢集節點,即可同時增加整體的「儲存空間」和「傳輸速率」,並且新加入的叢集節點將會自動進行儲存資源的負載平衡作業,如圖4所示。


▲圖4 Windows Server 2016 TP2 Storage Spaces Direct with Internal Disks運作示意圖。(圖片來源:TechNet Library – Storage Spaces Direct in Windows Server 2016 Technical Preview)

當然,若企業或組織已經建置Windows Server 2012 R2的共享式JBOD架構,那麼在Windows Server 2016內的S2D技術,除了支援本機硬碟成為儲存資源池之外,也支援原有的共享式JBOD架構,讓企業或組織可以輕鬆地將共享式JBOD運作架構,由原本的Windows Server 2012 R2升級為Windows Server 2016,如圖5所示。


▲ 圖5 Windows Server 2016 TP2 Storage Spaces Direct with JBOD運作示意圖。(圖片來源:TechNet Library – Storage Spaces Direct in Windows Server 2016 Technical Preview)

S2D技術的運作架構

在S2D軟體定義儲存技術中,整個運作架構包含SOFS(Scale-Out File Server)、CSVFS(Clustered Shared Volume File System)、Storage Spaces、Failover Clustering等技術。

如圖6所示,接著說明在相關運作層級中每個層級所專司的運作角色及功能:

· Network:在S2D運作架構中,每台SMB叢集節 點主機是透過支援「RDMA(Remote Direct Memory Access)」功能的網路卡進行資料傳輸作業。透過採用支援RDMA功能的網路卡,可以有效地讓SMB叢集節點主機達到「高輸送量(High Throughput)、低延遲(Low Latency)、低CPU使用率(Low CPU Utilization)」,也就是不會對SMB叢集節點主機造成效能影響。

· Storage Node:S2D運作架構至少要由「4台」 SMB叢集節點主機所組成,每台節點主機可以採用本機硬碟或共享式JBOD,至於硬碟的支援度部分,除了可以採用SAS/NL-SAS/SATA之外,還支援新一代的NVMe(NVM Express)。

· Software Storage Bus:微軟便是透過此「軟體 儲存匯流排(Software Storage Bus)」技術,將眾多SMB叢集節點主機當中的本機硬碟,串連成為一個大的儲存資源池,也就是讓所有的硬碟可以座落在同一個Storage Spaces Layer之上。

· Storage Pool:這是原本在Windows Server 2012 R2當中Storage Spaces的技術。簡單來說,底層已經透過Software Storage Bus技術,將眾多SMB叢集節點主機的本機硬碟串連成儲存資源池,接著便可以透過Storage Pool技術,針對不同的硬碟介面或顆數進行儲存資源池的建立作業。

· Virtual Disks:當建立好Storage Pool儲存資源池 作業之後,便可以建立「虛擬磁碟(Virtual Disks)」。此時便可以決定硬碟的容錯等級,例如採用2-Way/3-Way Mirror方式,以便兼顧硬碟運作效能的同時還能保有資料容錯的特性。

· CSVFS:在S2D運作架構中,並非採用舊有的 NTFS檔案系統,而是採用新一代的ReFS v2檔案系統,並且針對Storage Space機制進行優化處理,除了具備Error Detection、Automatic Correction機制外,還針對VHD/VHDX(Fixed、Dynamic、Merge)格式進行加速(Accelerations)處理。

· SOFS:將底層的儲存資源池及高可用性機制處 理完成後,最後便是透過「SOFS(Scale-Out File Server)」機制,將儲存資源分享給VM虛擬主機、SQL Server等使用。


▲圖6 Windows Server 2016 TP2 Storage Spaces Direct運作架構示意圖。(圖片來源:TechNet Library - Storage Spaces Direct in Windows Server 2016 Technical Preview)

S2D技術的部署模式

這裡將介紹S2D軟體定義儲存技術有哪些部署模式,以便稍後進行實作時不致發生觀念混亂的情況。

在S2D技術中,支援以下兩種部署模式:

· 超融合式(Hyper-Converged)
· 融合式(Converged)或稱分類(Disaggregated)

如果採用「超融合式(Hyper-Converged)」部署模式,那麼便是將運算(Compute)、儲存(Storage)、網路(Network)等資源全部「整合」在一起,適合用於中小型規模的運作架構,如圖7所示。


▲圖7 S2D超融合式部署模式運作示意圖。(圖片來源:MVA微軟虛擬學院 – 以Windows Server打造高成本效益的儲存方案)

反之,倘若採用「融合式(Converged)」部署模式的話,則是將運算、儲存、網路等資源全部「分開」進行管理,適合用於中大型規模的運作架構,如圖8所示。


▲圖8 S2D融合式部署模式運作示意圖。(圖片來源:MVA微軟虛擬學院 – 以Windows Server打造高成本效益的儲存方案)


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