Обзор Пространств хранения

Обновлён на английском языке: 13 октября 2016 (перевод 29 ноября 2016).

Данный материал обсуждает Пространства хранения (Storage Spaces), технологию Microsoft и Microsoft Server, которая позволяет вам виртуализировать путём группирования стандартные для отрасли диски в пулы хранения, а затем создавать виртуальные диски, называемые storage spaces (пространствами хранения) из доступной ёмкости в этих пулах хранения. Данный материал предоставляет обзор технологии и новой функциональности Пространств хранения в Windows Server 2012 R2. В окончательной части данного материала также предоставляется перечень существенных на сегодня тем Пространств хранения.

Для информации о Непосредственно подключаемых пространствах ранения см. Локальные дисковые пространства в Windows Server 2016. {Прим. пер.: Основной элемент, революционно преобразующий Пространства хранения в технологию непосредственного подключения, - Шина программно управляемого хранения (Software Storage Bus). Это новая технология представленная в дисковых пространствах. Она охватывает весь кластер и создаёт программно-определяемую структуру хранения, в которой каждый сервер имеет доступ к локальным дискам любого другого сервера. Её можно рассматривать как замену дорогостоящим и ограниченным в своих возможностях подключениям Fibre Channel или Shared SAS. К сожалению, на текущий момент данная технология доступна только в рамках лицензирования Windows Server 2016 Datacenter Edition.}

[Замечание]Замечание

Знаете ли вы, что Microsoft Azure предоставляет аналогичную функциональность из облака? Узнайте больше о решениях хранения Microsoft Azure.

 Описание технологии

Пространства хранения (Storage Spaces) делают доступными эффективные с точки зрения стоимости, обладающие высокой доступностью, масштабируемые и гибкие решения хранения для критичеки важных для бизнеса (виртуальные или физические) размещения. Пространства хранения доставляют современные возможности виртуализации хранения, которые дают пользователям право примениять стандартные для отрасли хранилища для отдельного компьютера и масштабируемых реализаций со множеством узлов. Это подходит для широкого диапазона пользователей, включая корпоротивных и компании размещающие облачные решения, которые используют Windows Server для хранения с высокой доступностью которые могут увеличиваться в размерах по запросу при эффективной стоимостной политике.

Посредством Пространств хранения стек хранения Windows фундаментально расширяется присоединением двух новых уровней абстракции:

  • Storage pools (Пулы хранения): коллекция физических дисков которые позволяют вам объединять (aggregate) диски, расширять ёмкость гибким образом и предоставлять возможности администрирования

  • Storage spaces (Пространства хранения): виртуальные диски, создаваемые из свободного пространства в пуле хранения. Пространства хранения имеют такие атрибуты как уровень отказоустойчивости (resiliency level), уровни хранения (tiers), фиксированное предоставление (provisioning), а также точное (precise) административное управление.

Пространства хранения интегрируются в отказоустойчивые кластеры для предоставления высокой доступности (high availability) и они объединяются с совместно используемыми в кластере томами (CSV, cluster shared volumes) для размещения масштабируемого вовне файлового сервера (SoFS, scale-out file server). Вы можете управлять Пространствами хранения при помощи:

  • Менеджер виртуальных машин Системного центра (System Center Virtual Machine Manager)

  • Менеджер отказоустойчивого кластера (Failover Cluster Manager)

  • Менеджер сервера (Server Manager)

  • Windows PowerShell

  • WMI (Windows Management Instrumentation)

 Важная функциональность

Пространства хранения (Storage Spaces) содержат следующую функциональность:

  • Storage pools (пулы хранения): Пулы хранения являются фундаментальным строительным блоком для Пространств хранения. Администраторы хранения уже знакомы с этой концепцией, что устраняет необходимость изучать новую модель. Они могут гибко создавать пулы хранения на основе своих потребностей размещения. Например, беря набор физических дисков. Более того, для максимизации общего значения от оборудования хранения, этот администратор может комбинировать жёсткие диски и твердотельные диски (SSD) в одном и том же пуле, применяя уровни хранения для перемещения часто используемых фрагментов файлов на хранилища SSD и применяя кэширование с отложенной записью (write-back) для буферизации небольших часто выполняемых записей на хранилище SSD. Пулы можно расширять динамически просто добавляя дополнительные диски, тем самым бесшовно масштабирую для решения проблемы роста данных. {Прим. пер.: подробнее: Пространства хранения и множество уровней и Виртуальные диски с множественной отказоустойчивостью.}

  • Resilient storage (Отказоустойчивое хранение): Пространства хранения предоставляют три уровня хранения (также известные как три типа отказоустойчивости):

    • Mirror (зеркало): записывает чередующиеся данные на множество дисков выполняя одну или две дополнительные копии этих данных. Применяйте такое зеркалирование для большинства нагрузок - это поможет защитить ваши данные от отказов диска и предоставлять великолепную производительность, в особенности когда вы добавляете некоторое число SSD в свой пул хранения и применяете многоуровневое хранение.

    • Parity (контрольная сумма): Записывает чередующиеся данные по физическим дискам и в то же время также записывая одну или две копии информации контрольных сумм. Используйте вариант с контрольными суммами для рабочих нагрузок при архивировании и для потоковой информации, а также для прочих рабочих нагрузок, при которых вы хотите максимизировать ёмкость и вы будете согласны на более низкую производительность записи. {Прим. пер.: технология аппаратной разгрузки удаляющего кодирования Mellanox призвана переложить эту нагрузку на оборудование сетевых адаптеров.}

    • Simple (no resiliency) (простые, без отказоустойчивости): Записывает чередующиеся данные по различным дискам без каких- либо дополнительных копий или информации о контрольных суммах. Так как такой простой вариант не предоставляет никакой защиты от отказов дисков, применяйте его только когда вам необходима наивысшие производительность и ёмность и вы готовы к утрате или повторному созданию утраченных данных в случае таких дисковых отказов. Вы также можете применять этот простой вариант когда ваши приложения предоставляют свою собственную защиту данных.

    Помимо этого пространства хранения могут автоматически осуществлять восстановление пространств зеркалирования и контрольных сумм для которых произошёл отказ дисковых устройств с применением избыточной ёмкости прочих дисков в данном пуле. Пространства хранения также содержат сборку мусора в фоновом режиме и интеллектуальное исправление ошибок для предоставления возможности непрерывного обслуживания в независимости от происходящих отказов компонентов хранения. В случае возникновения прерывания в снабжении электричеством или восстановления кластера после сбоя сохраняется целостность данных таким образом, чтобы восстановление осуществлялось быстро без потери данных.

  • Continuous availability (непрерывная доступность): Пространства хранения интегрируются в работу отказоустойчивого кластера, что делает возможным для него предоставлять непрерывную доступность размещённых служб. Один или более пулов могут быть заключены в кластер со множеством узлов внутри единого кластера. Доступ к пространствам хранения осуществляется с одного узла и такое хранилище будет бесшовно восстанавливать работу на другом узле при возникновении такой необходимости (в виде ответа в случае отказа или для выполнения балансировки нагрузки). Интеграция с CSV делает возможным масштабируемый горизонтально доступ к данным.

  • Storage tiers (многоуровневое хранение): Многоуровневое хранение комбинирует наилучшие возможности SSD и жёстких дисковых устройств (HDD, {шпиндельных дисков}), позволяя вам создавать виртуальные диски с двумя {Прим. пер.: и даже больше} на основе того, насколько часто осуществляется доступ к данным. Как результат, уровни хранения могут драматически увеличить производительность для большей части используемых ("горячих") данных путём перемещения их на устройства хранения SSD без принесения в жертву возможности хранения больших объёмов данных на экономичных в отношении стоимости HDD.

  • Write-back cache (кэширование с отложенной записью): Пространства хранения в Windows Server 2012 R2 поддерживают создания кэша отложенной записи который использует небольшие объёмы пространства существующих SSD в своём пуле для буферизации небольших случайных {не последовательных} записей. Случайные записи, которые часто доминируют в обычных корпоративных рабочих нагрузках, перенаправляются на SSD и позже записываются на HDD. {Прим. пер.: ещё большую выгоду предоставляют устройства с NVMe интерфейсом, которые благодаря уходу от геометрии CSH (цилиндров- секторов- головок) позволяют раскрывать истинную одновременность доступа к твердотельным носителям и одновременно обслуживать на порядки большее число очередей операций ввода/ вывода в сравнении с устройствами на основании SAS/ SATA интерфейса, даже при использовании тех же самых микросхем хранения данных в устройствах.}

  • Operational simplicity (простота работы): Имеющиеся в наличии Windows Storage Management API, WMI и Windows PowerShell делают возможными полное управление при помощи сценариев и удалённого доступа. Пространствами хранения также можно просто управлять при помощи ролей служб файлов и хранилищ (File и Storage Services) в менеджере сервера (Server Manager), а также через менеджер системного центра виртуальных машин (System Center Virtual Machine Manager). Пространства хранения также предоставляют уведомления в случае, когда объёмы доступного пространства в пуле хранения достигают настроенного порогового значения.

  • Multitenancy (множественность арендаторов): Администрирование пулами хранения может управляться через списки управления доступом (ACL, access control lists) и делегироваться на основе создания для каждого пула, тем самым поддерживая сценарии размещения, которые требуют изоляции арендаторов. Пространства хранения следуют знакомой вам модели безопасности Windows; по этой причине они могут быть полностью интегрированными в службы домена Active Directory.

 Новая и изменённая функциональность

Следующая таблица описывает некоторые из наиболее важных изменений в Пространствах хранения. Для более подробной информации обращайтесь к What's New in Storage Spaces.

Свойство/ функциональность Новое или обновлённое? Описание

Уровни хранения

Новое

Автоматически перемещает данные с частым доступом на более быстрые хранилища (SSD), а данные с более редким доступом на более медленные устройства (HDD).

Кэширование отложенной записи

Новое

Буферирует небольшие и частые записи на SSD хранилище, уменьшая задержки при записях.

Поддержка пространства контрольных сумм для отказоустойчивых кластеров

Новое

Позволяет создавать пространства контрольных сумм в кластерах с отказоустойчивостью.

Двойные контрольные суммы

Новое

Сохраняет две копии информации контрольных сумм, помогая вашей защите при двух одновременных отказах диска при оптимизации эффективности хранения.

Автоматическое перепостроение Пространств хранения из свободного пространства пула хранения.

Новое

Великолепно понижает продолжительность для повторного построения пространства хранения после отказа диска при помощи использования избыточного пространства в вашем пуле вместо одного горячего резерва.

 Требования

 Совместимость с виртуальными машинами Azure

 Дополнительные сведения