Общие сведения о Storage Spaces Direct

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

Прямые дисковые пространства — это функция Azure Stack HCI и Windows Server, которая позволяет объединение серверов с внутренним хранилищем в кластер, создавая программно-определяемое решение хранения.

В этой статье представлены общие сведения о локальных дисковых пространствах, о том, как она работает, когда она используется, и ее ключевые преимущества. Вы также можете изучить видео и реальные истории клиентов в этой статье, чтобы узнать больше о Storage Spaces Direct.

Чтобы приступить к работе, попробуйте Storage Spaces Direct в Microsoft Azure или скачайте 180-дневную ознакомительную версию Windows Server из Оценок Windows Server. Сведения о минимальных требованиях к оборудованию для Средства дисковых пространств Direct в Windows Server и Azure Stack HCI см. в статьях Требования к системе для Windows Server и Требования к системе для Azure Stack HCI соответственно. Чтобы развернуть Storage Spaces Direct в составе Azure Stack HCI, см. статью Развертывание операционной системы Azure Stack HCI.

Storage Spaces Direct — это программно-определяемое хранилище, которое позволяет обеспечить общий доступ к ресурсам хранилища в вашей конвергентной и гиперконвергентной ИТ-инфраструктуре. Это позволяет объединять внутренние накопители кластера физических серверов (от 2 до 16) в программно-определяемый пул хранения. В этом пуле хранения имеются кэш, уровни, устойчивость и кодирование с устранением ошибок по столбцам — все это настроено и управляется автоматически.

Вы можете масштабировать емкость хранилища кластера, добавив дополнительные диски или добавив в кластер больше серверов. Storage Spaces Direct автоматически подключает новые диски и перебалансирует пул хранилища. Кроме того, для предоставления встроенного и постоянного кэша он автоматически использует самый быстрый доступный носитель хранилища.

Storage Spaces Direct — это базовая технология Azure Stack HCI, версии 21H2 и 20H2. Она также включена в версии Windows Server Datacenter 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016, Windows Server Insider Preview Builds и версии Azure Windows Server 2022.

Вы можете развернуть Storage Spaces Direct в кластере физических серверов или на гостевых кластерах виртуальных машин. При развертывании его в гиперконвергентном кластере физических серверов рекомендуется использовать серверы Azure Stack HCI. Сведения о развертывании Storage Spaces Direct как части Azure Stack HCI см. в статье «Развертывание операционной системы Azure Stack HCI».

Развертывание Storage Spaces Direct на гостевых кластерах виртуальных машин предоставляет виртуальное общее хранилище в наборе виртуальных машин над частным или общедоступным облаком. В рабочих средах это развертывание поддерживается только в Windows Server. Сведения о развертывании Storage Spaces Direct на гостевых кластерах виртуальных машин в Windows Server см. в статье "Использование Storage Spaces Direct в кластерах гостевых виртуальных машин".

Storage Spaces Direct применяет множество функций в Windows Server, таких как отказоустойчивая кластеризация, файловая система общего тома кластера (CSV), блок сообщений сервера (SMB) 3 и дисковые пространства. В нем также представлена новая технология, называемая шиной хранения программного обеспечения.

Storage Spaces Direct создает программно-определяемое решение для хранения, объединяя внутренние накопители в кластере серверов промышленного стандарта. Начните с подключения серверов с внутренними накопителями через Ethernet, чтобы сформировать кластер, для этого не требуется специального кабеля или системы хранения. При включении Storage Spaces Direct в этом кластере он соединяет диски с каждого из этих серверов в один программно определяемый пул виртуально общего хранилища.

Затем вы создаете тома из этого пула хранилища, которые предназначены для хранения данных. 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 ваши данные остаются доступными в сети даже если диск выходит из строя или весь узел переходит в автономный режим.

В этих томах можно разместить файлы, такие как файлы .vhd и .vhdx для виртуальных машин. Вы можете использовать кластер с Storage Spaces Direct 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 на вершине томов.

В следующем разделе описываются функции и компоненты стека Storage Spaces Direct.

Сетевое оборудование. Локальные дисковые пространства используют SMB3, включая SMB Direct и SMB Multichannel, через Ethernet для обмена данными между серверами. Настоятельно рекомендуется использовать 10+ GbE с удаленным доступом к памяти (RDMA), iWARP или RoCE.

Оборудование хранилища. Для использования Storage Spaces Direct требуется от 2 до 16 серверов, утвержденных Microsoft, с прямым подключением накопителей SATA, SAS, NVMe или постоянной памяти, которые физически подключены только к каждому отдельному серверу. Каждый сервер должен иметь по крайней мере два твердотельных диска и по крайней мере четыре дополнительных диска. Устройства SATA и SAS должны находиться за адаптером шины хоста (HBA) и SAS экспандером.

Отказоустойчивый кластер. Storage Spaces Direct использует встроенную функцию кластеризации Azure Stack HCI и Windows Server для объединения серверов.

Шина хранилища данных (Software Storage Bus) Шина хранилища программного обеспечения охватывает кластер и устанавливает программно-определяемую структуру хранилища, в которой все серверы могут видеть все локальные диски друг друга. Вы можете рассматривать это как замену дорогостоящего и ограничивающего подключения по Fibre Channel или кабельной системы серии SAS.

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

Пул хранения. Коллекция дисков, образующих основу дисковых пространств, называется пулом носителей. Он создается автоматически, и все соответствующие диски автоматически обнаруживаются и добавляются в него. Настоятельно рекомендуется использовать один пул для каждого кластера с параметрами по умолчанию. Чтобы узнать больше о пуле хранения, см. блог о глубоком погружении в пул хранения.

Дисковые пространства. Дисковые пространства обеспечивают отказоустойчивость виртуальных дисков с помощью зеркалирования, кодирования с восстановлением или обоих методов. Его можно рассматривать как распределенный, программно определяемый RAID, использующий диски в пуле. В Storage Spaces Direct эти виртуальные диски обычно имеют устойчивость к двум одновременным сбоям дисков или серверов (например, трехсторонняя зеркализация, с каждым копированием данных на другом сервере), также доступна устойчивость к сбоям корпуса и стойки.

Отказоустойчивая файловая система (ReFS). ReFS — это ведущая файловая система, специально разработанная для виртуализации. Он включает в себя значительные ускорения для операций с файлами VHDX, таких как создание, расширение и слияние контрольных точек, а также встроенные контрольные суммы для обнаружения и исправления битовых ошибок. В нем также представлены уровни реального времени, которые сменяют 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 будто подключен локально.

Scale-Out файловый сервер. Этот окончательный уровень необходим только в конвергентных развертываниях. Он предоставляет удаленный доступ к файлам с помощью протокола доступа SMB3 клиентам, таким как другой кластер с Hyper-V, через сеть, эффективно превращая Storage Spaces Direct в подключенное к сети хранилище (NAS).

Storage Spaces Direct предлагает следующие ключевые преимущества:

Изображение	Описание
	Простота. Перейдите от стандартных серверов под управлением Windows Server или Azure Stack HCI к созданию вашего первого кластера Storage Spaces Direct за 15 минут. Для пользователей System Center развертывание — это только один флажок.
	Высокая производительность. Независимо от того, используется ли полностью флэш-или гибридное хранилище, дисковые пространства могут превышать 13,7 миллиона операций ввода-вывода в секунду на сервер. Архитектура локальных дисковых пространств с гипервизором обеспечивает согласованную, низкую задержку, встроенный кэш чтения и записи и поддержку передовых дисков NVMe, подключенных непосредственно на шине PCIe.
	Отказоустойчивость. Встроенная устойчивость справляется со сбоями дисков, серверов или компонентов, обеспечивая их непрерывную доступность. Более крупные установки также можно настроить для отказоустойчивости шасси и стойки. Когда оборудование выходит из строя, просто замените его; программное обеспечение исправляется само, без сложных шагов управления.
	Эффективность ресурсов. Кодирование с коррекцией ошибок обеспечивает эффективность хранения, увеличивая её до 2,4 раз, благодаря уникальным инновациям, включая локальные коды восстановления и уровни реального времени ReFS, для продвижения этих преимуществ на жестких дисках и смешанных горячих и холодных рабочих нагрузках, одновременно минимизируя потребление ЦП для направления ресурсов туда, где они наиболее необходимы — виртуальным машинам.
	Управляемость. Используйте элементы управления качеством обслуживания хранилища, чтобы контролировать активность виртуальных машин с помощью минимальных и максимальных ограничений IOPS на виртуальную машину. Служба мониторинга обеспечивает непрерывный встроенный мониторинг и уведомления. Новые API позволяют легко собирать метрики производительности и емкости на уровне кластера.
	масштабируемость. Поддерживается масштабируемость до 16 серверов и более 400 дисков, обеспечивая до 4 петабайт (4 000 терабайт) хранилища на кластер. Чтобы масштабировать, добавьте дополнительные диски или серверы; Storage Spaces Direct автоматически интегрирует новые диски и начинает их использование. Эффективность хранилища и производительность предсказуемо улучшаются на крупном масштабе.

Storage Spaces Direct — это основная технология Azure Stack HCI и Windows Server. Он предоставляет идеальное решение для сетевого хранилища, если вы хотите:

• Увеличьте или расширьте емкость вашего сетевого хранилища. Вы можете добавить дополнительные диски или добавить дополнительные серверы для расширения емкости сетевого хранилища, сохраняя защиту и доступность данных. Если накопитель в пуле памяти выходит из строя или весь узел отключается, все данные остаются доступными и в сети.
• Совместное использование одного набора данных из разных расположений одновременно. Пул носителей, который создает Storage Spaces Direct, выглядит и действует как сетевой ресурс. 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 Storage Spaces Direct можно объединить различные типы носителей данных в кластере серверов для формирования программно-определенного пула хранилища. Программное обеспечение автоматически решает, какие носители следует использовать на основе данных — активные данные на более быстрых носителях и других редко используемых данных на медленном носителе.

Storage Spaces Direct поддерживает следующие два варианта развертывания:

• Гиперконвергентные
• Конвергированный

В гиперконвергентном развертывании используется один кластер как для вычислений, так и для хранения. Опция гиперконвергентного развертывания запускает Hyper-V виртуальных машин или баз данных SQL Server непосредственно на серверах, предоставляющих хранилище, и хранит их файлы на локальных томах. Это устраняет необходимость настройки доступа к файловому серверу и разрешений, что, в свою очередь, снижает затраты на оборудование для небольших и средних бизнес-развертываний и удаленных или филиалов. Развертывание дисковых пространств Direct на Windows Server см. в статье "Развертывание дисковых пространств Direct в Windows Server". Сведения о развертывании Storage Spaces Direct в составе Azure Stack HCI см. в статье "Каков процесс развертывания Azure Stack HCI?"

В конвергентном развертывании используются отдельные кластеры для хранения и вычислений. Вариант конвергентного развертывания, также известный как "дезагрегированный", структурирует файловый сервер с масштабируемой архитектурой (SoFS) поверх Storage Spaces Direct для предоставления сетевого хранилища через общие папки SMB3. Это позволяет масштабировать вычислительные ресурсы и рабочие нагрузки независимо от кластера хранилища, необходимые для крупномасштабных развертываний, таких как Hyper-V IaaS (инфраструктура как услуга) для поставщиков услуг и предприятий.

Для управления и контроля Storage Spaces Direct можно использовать следующие средства.

Общие сведения о локальных дисковых пространствах (5 минут)

Storage Spaces Direct на Microsoft Ignite 2018 (1 час)

Storage Spaces Direct на Microsoft Ignite 2017 (1 час)

Мероприятие по запуску Storage Spaces Direct на Microsoft Ignite 2016 (1 час)

В мире существует более 10 000 кластеров, работающих на базе Storage Spaces Direct. Организации всех размеров, от малого бизнеса, развертывающих всего два узла, для крупных предприятий и правительств, развертывающих сотни узлов, зависят от дисковых пространств Direct для своих критически важных приложений и инфраструктуры.

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

• Отказоустойчивость и эффективность хранилища
• Реплика хранилища
• Хранилище в блоге Майкрософт
• Пропускная способность Storage Spaces Direct с iWARP (блог Microsoft TechNet)
• Новые возможности отказоустойчивой кластеризации в Windows Server
• Качество обслуживания хранилища
• Поддержка Windows IT Pro