Avec Microsoft Windows Server 2016, les espaces de stockage direct (S2D pour Storage Spaces Direct) s’appuient sur des serveurs standards équipés de lecteurs locaux pour créer un stockage défini par logiciel (SDS) hautement disponible et évolutif pour un coût nettement inférieur aux baies SAN ou NAS traditionnelles. À la faveur d’une architecture convergée voire hyper-convergée, l’approvisionnement et le déploiement de ces espaces de stockage sont considérablement simplifiés, tandis que certaines fonctionnalités telles que la mise en cache, les niveaux de stockage et le codage de l’effacement, auxquelles s’ajoutent les dernières innovations matérielles telles que la mise en réseau RDMA et les lecteurs NVMe, offrent une efficacité et des performances sans égal.
Les espaces de stockage direct sont inclus dans Windows Server 2016 Datacenter.
Principaux avantages
Simplicité. Créez votre premier cluster d’espaces de stockage direct en moins de 15 minutes à partir de vos serveurs standard Windows Server 2016. Pour les utilisateurs de System Center, le déploiement consiste simplement à cocher une case.
Performances sans égal. Quelles que soient les caractéristiques techniques des espaces de stockage direct, exclusivement flash ou hybrides, ils dépassent allègrement les 150 000 E/S mixtes 4K aléatoires par seconde par serveur avec une latence faible et homogène du fait de leur architecture avec hyperviseur incorporé, de leur cache en lecture/écriture intégré et de leur prise en charge des lecteurs NVMe de pointe montés directement sur le bus PCIe.
Tolérance de panne. La résilience intégrée gère les défaillances des lecteurs, des serveurs ou des composants en assurant une disponibilité permanente. Les déploiements de grande envergure peuvent aussi être configurés pour assurer une tolérance de panne au niveau des châssis et des racks. Quand du matériel tombe en panne, il suffit de le remplacer. Les logiciels se réparent par eux-mêmes sans étapes d’administration fastidieuses.
Efficacité des ressources. Le codage de l’effacement offre un stockage jusqu’à 2,4 fois plus efficace grâce à des innovations uniques comme les codes de reconstruction locale et la hiérarchisation en temps réel. Les gains profitent ainsi aux lecteurs de disque dur et aux charges de travail mixtes à chaud/à froid, tout en limitation l’utilisation du processeur pour réaffecter les ressources là où elles sont le plus nécessaire : les machines virtuelles.
Facilité de gestion. Les contrôles de qualité de service de stockage permettent de garder les machines virtuelles fortement sollicitées dans des limites d’E/S par seconde minimales et maximales par machines virtuelles. Le service de contrôle d’intégrité intègre des fonctionnalités de surveillance et d’alerte en continu, et les nouvelles API facilitent la collecte de métriques de performances et de capacité d’une grande richesse à l’échelle du cluster.
Scalabilité. Avec une capacité maximale de 16 serveurs et de plus de 400 lecteurs, chaque cluster peut abriter plusieurs pétaoctets de stockage. Pour une montée en charge, il suffit d’ajouter des lecteurs ou des serveurs supplémentaires ; les espaces de stockage direct intègrent automatiquement les nouveaux lecteurs et les utilisent aussitôt. L’efficacité et les performances du stockage s’améliorent de façon prévisible en fonction des besoins.
Options de déploiement
Les espaces de stockage direct ont été conçus pour deux types de déploiement :
Déploiement convergé
Stockage et calcul dans des clusters séparés.L’option de déploiement convergé (ou « désagrégé ») dispose au-dessus des espaces de stockage direct une couche constituée d’un serveur de fichiers avec montée en puissance parallèle (SoFS) pour offrir un stockage NAS sur des partages de fichiers SMB3.Cela permet une mise à l’échelle des capacités de calcul et/ou des charges de travail indépendamment du cluster de stockage, ce qui est essentiel pour les déploiements à grande échelle comme les infrastructures IaaS (Infrastructure as a Service) Hyper-V des fournisseurs de services et des grandes entreprises.
Déploiements hyperconvergés
Un cluster de calcul et de stockage.Le déploiement hyperconvergé exécute les machines virtuelles Hyper-V ou les bases de données SQL Server directement sur les serveurs de stockage en stockant leurs fichiers sur les volumes locaux.Il n’est donc plus nécessaire de configurer l’accès aux serveurs de fichiers ni les autorisations. Les coûts en matériel des déploiements dans les PME ou les succursales/bureaux distants s’en trouvent réduits.Consultez Solution hyperconvergée utilisant les espaces de stockage direct dans Windows Server 2016.
Fonctionnement
Les espaces de stockage direct sont une évolution des espaces de stockage inaugurés par Windows Server2012.Ils tirent parti des nombreuses fonctionnalités de Windows Server que vous connaissez déjà, telles que le clustering de basculement, le système de fichiers de volume partagé de cluster (CSV), le protocole SMB3 (Server Message Block) et bien entendu les espaces de stockage.De même, ils introduisent de nouvelles technologies, plus particulièrement le Software Storage Bus.
Voici une vue d’ensemble de la pile d’espaces de stockage direct:
Matériel de mise réseau.Les espaces de stockage direct utilisent SMB3, dont SMBDirect et SMBMultichannel, via une connexion Ethernet pour assurer la communication entre les serveurs.Nous recommandons fortement le 10+GbE avec un accès direct à la mémoire à distance (RDMA), iWARP ou RoCE.
Matériel de stockage.De 2 à 16serveurs équipés de lecteurs SATA, SAS ou NVMe locaux.Chaque serveur doit disposer d’au moins 2lecteurs SSD et au moins 4lecteurs supplémentaires.Les appareils SATA et SAS doivent se trouver derrière un adaptateur de bus hôte/carte de bus hôte (HBA) et un expandeur SAS.Nous recommandons fortement les plateformes conçues avec soin et largement validées de nos partenaires (à venir).
Clustering de basculement.Les fonctionnalités de clustering intégrées à Windows Server servent à connecter les serveurs.
Software Storage Bus.Le Software Storage Bus est une nouveauté des espaces de stockage direct.Il s’étend sur le cluster et établit une structure de stockage définie par logiciel dans laquelle tous les serveurs peuvent voir les lecteurs locaux des uns des autres.Vous pouvez l’envisager comme une solution de remplacement au câblage coûteux et restrictif des solutions Fibre Channel ou SAS partagé.
Cache au niveau du bus de stockage.Le Software Storage Bus lie dynamiquement les lecteurs les plus rapides (p.ex., les SSD) aux lecteurs les plus lents (p.ex., les disques durs classiques) pour assurer une mise en cache en lecture/écriture côté serveur qui accélère les E/S et dope le débit.
Pool de stockage.L’ensemble de lecteurs qui constitue la base des espaces de stockage s’appelle « pool de stockage ».Il est créé automatiquement et tous les lecteurs éligibles sont automatiquement découverts et ajoutés à cet ensemble.Nous vous recommandons vivement d’utiliser un pool par cluster avec les paramètres par défaut.Lisez notre message de blog Deep Dive into the Storage Pool (Étude approfondie des pools de stockage) pour en savoir plus.
Espaces de stockage.Les espaces de stockage apportent une tolérance de panne aux « disques » virtuels grâce à la mise en miroir, au codage d’effacement ou aux deux à la fois.Vous pouvez les considérer comme une technologie RAID distribuée, définie par voie logicielle et utilisant les disques du pool.Dans les espaces de stockage direct, ces disques virtuels assurent généralement une résilience pour deux défaillances simultanées de disque ou de serveur (p.ex., mise en miroir à 3voies, avec chaque copie de données sur un serveur différent), même si une tolérance de panne au niveau des châssis et des racks est également disponible.
Resilient File System (ReFS).ReFS est le premier système de fichiers conçu spécialement pour la virtualisation.Il permet notamment d’accélérer considérablement les opérations sur les fichiers .vhdx, telles que la création, l’extension et la fusion de points de contrôle. Les sommes de contrôle intégrées permettent quant à elles de détecter et corriger les erreurs de bit.Par ailleurs, il introduit des niveaux en temps réel qui assurent la rotation des données entre les niveaux de stockage dits «à chaud» et «à froid» en temps réel en fonction de l’utilisation.
Volumes partagés de cluster.Le système de fichiers CSV unifie tous les volumes ReFS dans un même espace de noms accessible à n’importe quel serveur, si bien que chaque serveur, chaque volume se présente et agit comme s’il était monté localement.
À la faveur du protocole d’accès SMB3, les clients (p.ex., un autre cluster exécutant Hyper-V) peuvent accéder aux fichiers distants via le réseau, transformant ainsi efficacement les espaces de stockage direct en dispostifs de stockage NAS (Network Attached Storage).Cette ultime couche n’est nécessaire que dans les déploiements convergés.Serveur de fichiers avec montée en puissance parallèle.
