Software Definied Storage in Windows-basierten Datacenter-Netzen

Was sind Storage Spaces Direct, S2D?

| Autor / Redakteur: Thomas Joos / Ulrike Ostler

Mit „Storage Spaces Direct“ (S2D) lassen sich lokaler Datenspeicher von "Windows"-Servern zu einem virtuellen Speicher-Cluster zusammenfassen.
Mit „Storage Spaces Direct“ (S2D) lassen sich lokaler Datenspeicher von "Windows"-Servern zu einem virtuellen Speicher-Cluster zusammenfassen. (Bild: gemeinfrei: Geralt/ Pixabay / CC0)

Microsoft bietet mit „Windows Server 2016“ Funktionen für das Software Defined Storage (SDS), die dabei helfen, Speicherkosten zu reduzieren und Speicher effektiver zur Verfügung zu stellen. Thomas Joos stellt „Storage Spaces Direct“ (S2D) vor.

Windows Server 2016 bietet mit „Storage Spaces Direct“ (S2D) eine Funktion, mit der sich lokaler Datenspeicher von Windows-Servern zu einem virtuellen Speicher-Cluster zusammenfassen lassen. S2D kann dazu auch verschiedene Storage-Tiers anlegen, mit denen Administratoren zum Beispiel die Datenspeicherung enorm beschleunigen, bei weniger Kosten.

Mit Storage Spaces Direct tritt Microsoft in Konkurrenz mit „VMware Virtual SAN“. Auch hier können Laufwerke mehrerer Server im Cluster als gemeinsamer Datenspeicher genutzt werden. Im Fokus dieser Technik stehen vor allem Virtualisierungsumgebungen.

Häufig stellen die Speicherorte der virtuellen Festplatten der VMs eines Hyper-V-Clusters keinen Single-Point-of-Failure mehr dar, wenn sie per Storage Spaces Direct positioniert sind, dessen Festplatten sich auch noch auf verschiedene Server replizieren. Denn fällt ein Server aus, sind die Daten weiterhin verfügbar. Auf dieser Basis lassen sich VMs nicht nur speichern, sondern Unternehmen können auch „Hyper-V“-Replikation zusammen mit Storage Spaces Direct und „Volume Replication“ nutzen.

Microsoft zeigt die Funktionen und Möglichkeiten von Storage Spaces Direct in einem Video.

Wie sich verschiedene Datenträger effektiv und zusammen betreiben lassen

Wenn in einem Storage Space Direct-Cluster drei verschiedene Datenträgertechnologien, zum Beispiel HDD, SDD und NVMe zusammen genutzt werden, kann der Server häufig verwendete Daten auf den NVMe-Datenträger speichern, weniger häufig verwendete Dateien auf SSD und Archiv- oder Sicherungsdaten auf HDD. Die Anwender müssen dabei nichts weiter berücksichtigen, da Windows Server 2016 selbst entscheiden kann, wo die Dateien physisch gespeichert werden.

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Administratoren fassen den Datenspeicher zusammen und teilen ihn in logische Laufwerke auf, die sich für Anwender wie herkömmliche Freigaben verhalten. Durch das Zusammenfassen der verschiedenen Datenträger steigt auch enorm die Leistung des Speicherumgebung, vor allem da Windows Server 2016 die Vorteile der jeweilig integrierten Speichertechnologien optimal nutzen kann.

Wenn zum Beispiel drei Dateiserver im Einsatz sind, die jeweils vier HDD-Laufwerke und jeweils zwei SSD-Laufwerke zur Verfügung haben, können diese zu einem Cluster zusammengefasst werden. Dabei fasst der Cluster zunächst den Datenspeicher jedes Servers zu einem virtuellen Ganzen zusammen, und den kompletten Speicherplatz der drei Cluster-Knoten zu einem Speicherpool.

Aus 18 verschiedenen Datenträgern wird dadurch ein einzelner, virtueller Speicherplatz, der sowohl effektiver den Speicherplatz ausnutzen kann als auch die Leistung erhöht. Alle Cluster-Knoten erhalten Zugriff auf den kompletten Software Definied Storage-Pool.

Die Kommunikation zwischen den Datenträgern der verschiedenen Cluster erfolgt mit dem SMB-Protokoll, inklusive SMB-Multichannel und SMB-Direct. Die Verbindung erfolgt über den Software Storage Bus in Windows Server 2016.

Das Skalieren mit Storage Spaces Direct

Storage Spaces Direct lassen sich horizontal und vertikal skalieren. Das heißt: Es besteht die Möglichkeit, zusätzliche Datenträger in bestehende Systeme zu integrieren, oder weitere Cluster-Knoten einem Storage Space Direct-Cluster hinzuzufügen. Den Datenspeicher in S2D kann mit der neuen Speicherreplikation in Windows Server 2016 zwischen verschiedenen Rechenzentren repliziert werden. Dadurch lassen sich auch Geo-Cluster aufbauen.

Das Einrichten ist problemlos

Die Einrichtung von Storage Spaces Direct wird entweder über den Server-Manager durchgeführt, oder mit verschiedenen CMDlets in der Powershell. Aktiviert wird die Funktion in der Powershell mit dem Befehl Enable-ClusterStorageSpacesDirect. Bei der Verwendung des CMDlets „Enable-ClusterStorageSpacesDirect“ erstellt die Powershell automatisch eine automatisierte Konfiguration, die auf der Hardware aufbaut, die im Cluster zusammengefasst ist. Die Einrichtung einer solchen Umgebung ist in wenigen Minuten abgeschlossen.

Das CMDlet erstellt dazu den Storage-Pool sowie die passenden Storage-Tiers, wenn im System SSD und herkömmliche HDDs integriert sind. In einer solchen Konfiguration wird der NVMe-Teil zum Zwischenspeichern genutzt, während SSDs und HDDs für das Speichern von Daten zur Verfügung stehen. Um Storage Spaces Direct in produktiven Umgebungen zu verwenden, benötigen Unternehmen spezielle Hardware, vor allem kompatible Netzwerkkarten, die RDMA beherrschen.

Setzen Unternehmen zusätzlich noch einen Scale-Out-File-Server als Cluster-Dienst ein, können sie Freigaben auf Storage Spaces Direct speichern und innerhalb des SOFS verwalten und im Netzwerk zur Verfügung stellen. „Storage-Replica“ kann wiederum die Daten von Storage Spaces Direct replizieren, zum Beispiel in anderen Rechenzentren und zu anderen Clustern.

Ausfallsicherheit bei Storage Spaces Direct

Ein Vorteil von Storage Spaces Direct besteht auch darin, dass die Umgebung vor dem Ausfall eines Servers und natürlich auch vor dem Ausfall einzelner Festplatten geschützt ist. Fällt ein Server oder ein Datenträger aus, steht die Umgebung weiterhin zur Verfügung und Daten gehen ebenfalls keine verloren.

Alle erstellten logischen Laufwerke im Speicherpool einer Storage Space Direct-Umgebung sind automatisch gegen Ausfall geschützt, ohne dass Administratoren Anpassungen an jedem Laufwerk vornehmen müssen. Dadurch eignet sich S2D auch optimal in Hyper-Konvergenten Umgebungen.

*Thomas Joos ist Autor von IT-Fachbüchern und -artikeln. Auf DataCenter-Insider schreibt er seinen eigenen Blog:Toms Admin-Blog“. Hier finden sich Tipps und Tricks für Administratoren.

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