Teil 1 – Was ist Storage Spaces Direct? | Hyper-V Server Blog

Teil 1 – Was ist Storage Spaces Direct?

Hallo Zusammen,


wir haben beschlossen eine Blogpostserie über Storage Spaces Direct (S2D) zu schreiben. Ziel der Serie soll es sein euch alle Infos über Storage Spaces Direct in kompakter Form aufzubereiten. Teil 1 beginnt mit einer kurzen Erläuterung was ist Storage Spaces Direct.

Bisher erschienene Beträge zu dieser Serie:

Teil 1 - Was ist Storage Spaces Direct?

Teil 2 - Grundlegende Anforderungen für Storage Spaces Direct


Storage Spaces wurde erstmals von Microsoft mit Windows Server 2012 eingeführt und zwar mit der Scale Out File (SOFS) Server Rolle. Die Anbindung des Storage kann über SAS, iSCSI oder FibreChanel erfolgen. Die Scale Out File Serverrolle stellt über Dateifreigaben, die speziell für Hyper-V und SQL Server Daten entwickelt wurden, den Speicherplatz zur Verfügung. Die Kommunikation zum Hyper-V Failover Cluster bzw. zum SQL Server erfolgt über Ethernet mit dem SBM 3 Multichannel Protokoll. Bei Storage Spaces Direct wird das Storage mit lokalen Festplatten zur Verfügung gestellt. Dies wird durch den neu entwickelten Software Storage Bus ermöglicht.


Was ist Storage Spaces Direct?

  • Storage Spacaes Direct ist eine Software-defined, Shared-nothing Storage Lösung auf Basis von Windows Server 2016.
  • sie ist Hochverfügbar durch die Nutzung des Failover Cluster Features im Windows Server 2016.
  • Nutzt Industrie Standard Server Hardware
    • Unterstütze Festplatten Typen: SAS, SATA, NVMe
  • kann gut skaliert werden, indem einfach ein weiterer Server hinzugefügt wird (Scale-Out).
  • es wurde für Hyper-V und SQL -Server Daten entwickelt

Welche Einsatzmöglichkeiten gibt es? 

Für Storage Spaces Direct gibt es zwei Deployment Szenarien entweder hyper-converged oder converged. wir müssen uns bei der Planung für eines der beiden unterstützen Deployment Szenario entscheiden, beides zusammen kann nicht auf der selben Hardware betrieben werden. 

Hyper-converged:

beim hyper-converged Ansatz wird das Storage Spaces Direct Failover Cluster zusammen mit der Hyper-V Rolle betrieben. Das heißt:

  • Storage und Hypervisor nutzen die gleichen Ressourcen
  • VMs werden auf dem lokalen Storage System abgespeichert. „C:\ClusterStorage\..."
  • Einfaches Management und Deployment
  • Die notwendige Windows Server 2016 DataCenter Edition Lizenz kann sowohl für Storage wie auch für die VMs genutzt werden
Converged:

beim converged Ansatz werden das Storage Spaces Direct Failover Cluster in Verbindung mit der Scale Out File Server Rolle betrieben. 

  • Für die Virtualisierung und für das Storage muss jeweils ein separater Failover Cluster aufgebaut werden. Die VM Daten werden dann auf dem Storage Spaces Direct Failover Cluster in sogenannten Applikations Freigaben abgelegt.
  • Storage und Hypervisor Ressourcen können je nach Anforderung unabhängig voneinander erweitert werden.
  • Die notwendigen Windows Server 2016 Datacenter Lizenzen werden hier sowohl für den Storage Spaces Direct Failover Cluster als auch für den Hyper-V Failover Cluster benötigt

Wie funktioniert Storage Spaces Direct?

Storage Spaces Direct ist eine Weiterentwicklung der Storage Spaces, die bereits mit Windows Server 2012 als Feature zur Verfügung gestellt wurden. Storage Spaces Direct nutzt seit langem bekannte Features wie Failover Clustering, Cluster Shared Volume (CSV), SMB 3 und SMB Direct, Storage Spaces und beinhaltet viele neue Technologien wie z.B. den Software Storage Bus.

Der Software Storage Bus erstellt innerhalb des Failover Clusters eine software-defined Storage Fabric, die es dem Cluster ermöglicht, die lokalen Festplatten jedes einzelnen Clusterknotens zu sehen.

Dies erfordert hohe Sicherheits- und Performanceansprüche an die Netzwerkkommunikation zwischen den einzelnen Failover Clusterknoten. Storage Spaces Direct nutzt das SMB3 Protokoll - beinhaltet SMB Direct und SMB Multichannel -  für die Kommunikation zwischen den Storage Spaces Direct Clusterknoten (Ost-West Traffic)  und bei dem converged Design (Nord-Süd Traffic) auch zu den Hyper-V Failover Cluster. 

Die geeigneten lokalen Festplatten der einzelnen Failover Clusterknoten (außer die OS Festplatten) werden bei der Installation des Storage Spaces Direct Clusters in einem Storage Pool zusammen gefasst. Es werden alle geeigneten Festplatten automatisch erkannt und hinzugefügt. Es wird empfohlen nur einen Storage Pool pro Storage Spaces Direct Cluster anzulegen.

Durch das Anlegen des Storage Pools steht dem Failover Cluster nun Storage Speicher (Storage Spaces) zur Verfügung, über den wir virtual Disks für CSVs (Cluster Shared Volume) anlegen können. Für die Ausfallsicherheit der Daten stehen unterschiedliche Fehlertoleranz Modis zur Verfügung (z.B. zwei- und drei Wege Spiegel) (mehr dazu später).

Die virtual Disks können mit CSV-ReFS (empfohlen) oder CSV-NTFS formatiert werden. Resilient File System (ReFS) zeigt seine Stärken besonders in einer Storage Spaces Direct Umgebung. Es ermöglicht schnellere .vhdx-Daiteioperationen wie Erstellung, Erweiterung und Checkpoint Zusammenführung. Es integriert Prüfsummen zum erkennen und korrigieren von Bit-Fehlern. Des weiteren wurden Echtzeit-Tiers eingeführt, die "heiße" und "kalte" Daten in Echtzeit umorganisieren können.

Hier grafisch der schematische Aufbau von Storage Spaces Direct. (Quelle)

Petra Lipp
 

Petra Lipp ist ausgebildete Datenverarbeitungskauffrau mit 20 jähriger Berufserfahrung. Seit Februar 2015 verstärkt sie das Team der Rachfahl IT-Solutions GmbH & Co KG. Petra Lipp ist MCSE Private Cloud, MCSA Windows Server 2012 und 2008, MCITP Virtualization Administrator on Windows Server 2008 R2, MCITP Enterprise Administrator on Windows Server 2008, VEEAM Certified Engineer (VMCE)

  • f.moser@it-infinity.net sagt:

    Hallo,

    danke für die verständlicher Erklärung der Technologie.
    Lässt sich eigentlich das Caching der Storage Space Technologie (SSD + SATA Platen) auch ohne Cluster, sprich nur auf einen Stück Blech verwenden.
    Damit man die Performance Vorteile auch für eine Hyper-V Host nutzen könnte.
    Ist hier auch die Datacenter Lizenz notwendig?

    Danke und sg Franz

  • Petra Lipp sagt:

    Hallo Franz,

    nein leider nicht, das Caching ist Bestandteil des Software Storage Bus und damit nur bei Storage Spaces Direct verfügbar. Aber die Tiering Technologie kannst du verwenden – dazu hat Carsten mit Didier Van Hoye einen WebCast gemacht, den du dir unter folgendem Link gerne ansehen kannst.

    Viele Grüße
    Petra

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