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Visão geral do Storage Spaces Direct

  • Artigo

Aplica-se a: Azure Stack HCI, versões 22H2 e 21H2; Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016

O Storage Spaces Direct é um recurso do Azure Stack HCI e do Windows Server que permite agrupar servidores com armazenamento interno em uma solução de armazenamento definida por software.

Este artigo fornece uma visão geral do Storage Spaces Direct, como ele funciona, quando usá-lo e seus principais benefícios. Você também pode explorar vídeos e histórias de clientes do mundo real neste artigo para saber mais sobre o Storage Spaces Direct.

Para começar, experimente Storage Spaces Direct no Microsoft Azure ou baixe uma cópia de avaliação licenciada por 180 dias do Windows Server em Avaliações do Windows Server. Para conhecer os requisitos mínimos de hardware para Espaços de Armazenamento Diretos no Windows Server e Azure Stack HCI, consulte Requisitos do sistema para o Windows Server e Requisitos do sistema para o Azure Stack HCI, respectivamente. Para implantar o Storage Spaces Direct como parte do Azure Stack HCI, consulte Implantar o sistema operacional Azure Stack HCI.

O que é o Storage Spaces Direct?

O Storage Spaces Direct é uma solução de armazenamento definida por software que permite compartilhar recursos de armazenamento em sua infraestrutura de TI convergente e hiperconvergente. Ele permite que você combine unidades de armazenamento interno em um cluster de servidores físicos (2 e até 16) em um pool de armazenamento definido por software. Esse pool de armazenamento tem cache, camadas, resiliência e codificação de eliminação entre colunas — tudo configurado e gerenciado automaticamente.

Você pode expandir a capacidade de armazenamento do cluster adicionando mais unidades ou mais servidores no cluster. O Storage Spaces Direct integra automaticamente as novas unidades e reequilibra o pool de armazenamento. Ele também usa automaticamente a mídia de armazenamento mais rápida presente para fornecer cache integrado e sempre ativo.

O Storage Spaces Direct é uma tecnologia central do Azure Stack HCI, versões 21H2 e 20H2. Também está incluído nas edições Datacenter do Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016 Windows Server Insider Preview Builds e Azure Edition do Windows Server 2022.

Você pode implantar Espaços de Armazenamento Diretos em um cluster de servidores físicos ou em clusters convidados de máquina virtual (VM). Se implantá-lo em um cluster hiperconvergente de servidores físicos, recomendamos o uso de servidores HCI do Azure Stack. Para implantar o Storage Spaces Direct como parte do Azure Stack HCI, consulte Implantar o sistema operacional Azure Stack HCI.

A implementação do Storage Spaces Direct em clusters de convidados de VM fornece armazenamento virtual partilhado num conjunto de VMs sobre uma nuvem privada ou pública. Em ambientes de produção, essa implantação é suportada apenas no Windows Server. Para obter informações sobre como implantar Espaços de Armazenamento Diretos em clusters de convidados de VM no Windows Server, consulte Usando Espaços de Armazenamento Diretos em clusters de máquinas virtuais convidadas.

Como funciona

"O 'Storage Spaces Direct' aplica muitos dos recursos do Windows Server, como o Failover Clustering, o sistema de arquivos CSV (Volume Compartilhado do Cluster), o SMB 3 (Server Message Block) e os Espaços de Armazenamento." Também introduz uma nova tecnologia chamada Software Storage Bus.

O Storage Spaces Direct cria uma solução de armazenamento definida por software combinando as unidades de armazenamento interno em um cluster de servidores padrão do setor. Você começa conectando seus servidores a unidades de armazenamento interno via Ethernet para formar um cluster — nenhum cabo ou malha de armazenamento especial é necessário. Quando você habilita o Storage Spaces Direct nesse cluster, ele combina as unidades de armazenamento de cada um desses servidores em um pool definido por software de armazenamento virtualmente compartilhado.

Em seguida, você cria volumes a partir desse pool de armazenamento, nos quais pode armazenar seus dados. Esses volumes executam o sistema de arquivos CSV. Isso significa que, para cada servidor, esses volumes parecem e agem como se estivessem montados localmente. Com tolerância a falhas integrada nesses volumes, os seus dados permanecem online e acessíveis mesmo que uma unidade falhe ou todo o nó fique indisponível.

Nesses volumes, você pode colocar seus arquivos, como .vhd e .vhdx para VMs. Você pode usar o cluster que executa os Espaços de Armazenamento Diretos como:

  • Servidor de arquivos de expansão (SoFS) expondo os volumes na rede como compartilhamentos de arquivos SMB3.
  • Sistema hiperconvergente habilitando Hyper-V no cluster e colocando suas VMs diretamente sobre os volumes.

A seção a seguir descreve as funcionalidades e componentes de uma stack de Storage Spaces Direct.

Espaços de Armazenamento Direto.

Hardware de rede. O Storage Spaces Direct usa SMB3, incluindo SMB Direct e SMB Multichannel, via Ethernet para se comunicar entre servidores. É altamente recomendável usar 10+ GbE com acesso remoto direto à memória (RDMA), iWARP ou RoCE.

Hardware de armazenamento. O Storage Spaces Direct requer de 2 a 16 servidores aprovados pela Microsoft com unidades de disco SATA, SAS, NVMe ou de memória persistente de ligação direta, que estão fisicamente conectadas a apenas um servidor cada. Cada servidor deve ter pelo menos duas unidades de estado sólido e pelo menos mais quatro unidades. Os dispositivos SATA e SAS devem estar ligados a um expansor SAS e a um adaptador de barramento de host (HBA).

Agrupamento de Redundância. O Storage Spaces Direct usa o recurso de clustering interno do Azure Stack HCI e do Windows Server para conectar os servidores.

Barramento de armazenamento de software. O Barramento de Armazenamento de Software abrange todo o cluster e estabelece uma estrutura de armazenamento definida por software, permitindo que todos os servidores acedam às unidades locais uns dos outros. Pode imaginar isso como a substituição de cablagens dispendiosas e restritivas de Fibre Channel ou SAS partilhadas.

Cache de camada de barramento de armazenamento. O Barramento de Armazenamento de Software liga dinamicamente as unidades mais rápidas presentes (por exemplo, SSD) a unidades mais lentas (por exemplo, HDDs) para fornecer cache de leitura/gravação do lado do servidor que acelera a E/S e aumenta a taxa de transferência.

Pool de armazenamento. O conjunto de discos que compõe a base dos Espaços de Armazenamento é chamado de grupo de armazenamento. Ele é criado automaticamente e todas as unidades qualificadas são automaticamente descobertas e adicionadas a ele. É altamente recomendável usar um pool por cluster, com as configurações padrão. Para saber mais sobre o pool de armazenamento, consulte o blog Deep Dive into the Storage Pool blog .

Espaços de Armazenamento. Os Espaços de Armazenamento fornecem tolerância a falhas para "discos virtuais" usando espelhamento , codificação por eliminação ou ambos. Você pode pensar nisso como RAID distribuído e definido por software usando as unidades no pool. Nos Espaços de Armazenamento Directo, estes discos virtuais normalmente têm resiliência a duas falhas simultâneas de disco ou servidor (por exemplo, espelhamento triplo, com cada cópia de dados num servidor diferente) — embora a tolerância a falhas de chassis e rack também esteja disponível.

Sistema de arquivos resiliente (ReFS). O ReFS é o principal sistema de arquivos criado especificamente para virtualização. Ele inclui acelerações dramáticas para operações de arquivo .vhdx, como criação, expansão e mesclagem de pontos de verificação, e somas de verificação internas para detetar e corrigir erros de bits. Ele também introduz níveis em tempo real que alternam os dados entre os níveis de armazenamento "quente" e "frio" em tempo real, com base no uso.

Volumes compartilhados de cluster. O sistema de arquivos CSV unifica todos os volumes ReFS em um único namespace acessível através de qualquer servidor. Para cada servidor, cada volume parece e age como se fosse montado localmente.

Scale-Out Servidor de Ficheiros. Esta camada final é necessária apenas em implantações convergentes. Ele fornece acesso remoto a arquivos usando o protocolo de acesso SMB3 para clientes, como outro cluster que executa o Hyper-V, pela rede, transformando efetivamente os Espaços de Armazenamento Diretos em NAS (Network-Attached Storage, armazenamento conectado à rede).

Principais benefícios

O Storage Spaces Direct oferece os seguintes benefícios principais:

Imagem Descrição
Simplicidade Simplicidade. Passe de servidores padrão do setor que executam o Windows Server ou o Azure Stack HCI para seu primeiro cluster do Storage Spaces Direct em menos de 15 minutos. Para os usuários do System Center, a implantação é apenas uma caixa de seleção.
de alto desempenho Alto desempenho. Seja totalmente flash ou híbrido, o Storage Spaces Direct pode exceder 13,7 milhões de IOPS por servidor. A arquitetura integrada ao hipervisor do Storage Spaces Direct proporciona um cache de leitura/gravação integrado, consistente e de baixa latência, além de suporte para unidades NVMe de ponta montadas diretamente no barramento PCIe.
Tolerância a falhas Tolerância a falhas. A resiliência integrada gerencia falhas de unidade, servidor ou componente, assegurando disponibilidade contínua. As implantações maiores também podem ser configuradas para tolerância a falhas de chassi e de rack . Quando o hardware falhar, basta trocá-lo; O software se cura, sem etapas complicadas de gerenciamento.
Eficiência na utilização dos recursos Eficiência na utilização dos recursos. A codificação de eliminação oferece uma eficiência de armazenamento até 2,4x maior, com inovações exclusivas, como códigos de reconstrução local e camadas de tempo real ReFS para estender esses ganhos a unidades de disco rígido e cargas de trabalho mistas quentes ou frias, tudo isso enquanto minimiza o consumo de CPU para devolver os recursos para onde eles são mais necessários: para as VMs.
Gerenciabilidade Gerenciabilidade. Use os Controles de QoS de Armazenamento para manter as VMs ocupadas sob controle com limites mínimos e máximos de IOPS por VM. O Health Service fornece monitoramento e alertas integrados contínuos. As novas APIs facilitam a coleta de métricas avançadas de desempenho e capacidade em todo o cluster.
Escalabilidade Escalabilidade. Suporte até 16 servidores e mais de 400 drives de armazenamento, para um total de até 4 petabytes (4.000 terabytes) de capacidade de armazenamento por cluster. Para dimensionar, adicionar mais unidades ou adicionar mais servidores; O Storage Spaces Direct integra automaticamente novas unidades e começa a usá-las. A eficiência e o desempenho do armazenamento melhoram de forma previsível em escala.

Quando usá-lo

O Storage Spaces Direct é uma tecnologia central do Azure Stack HCI e do Windows Server. Ele fornece uma solução ideal de armazenamento em rede quando você deseja:

  • Aumente ou diminua a sua capacidade de armazenamento de rede. Pode adicionar mais unidades ou mais servidores para expandir a sua capacidade de armazenamento de rede, mantendo os seus dados seguros e acessíveis. Se uma unidade dentro do pool de armazenamento falhar ou todo o nó ficar offline, os dados serão mantidos online e acessíveis.
  • Partilhe o mesmo conjunto de dados de diferentes localizações ao mesmo tempo. O pool de armazenamento criado pelo Storage Spaces Direct tem a aparência e age como um compartilhamento de rede. Os usuários da rede podem acessar os dados armazenados a qualquer momento de qualquer local, sem se preocupar com a localização física dos dados armazenados.
  • Use uma combinação de mídia de armazenamento. Com os Espaços de Armazenamento Diretos, você pode combinar diferentes tipos de mídia de armazenamento em seu cluster de servidores para formar o pool de armazenamento definido por software. O software decide automaticamente qual mídia usar com base em dados — dados ativos em mídia mais rápida e outros dados usados com pouca frequência em mídia mais lenta.

Opções de implantação

O Storage Spaces Direct oferece suporte às duas opções de implantação a seguir:

  • Hiperconvergente
  • Convergente

Observação

O Azure Stack HCI dá suporte apenas à implantação hiperconvergente.

Implantação hiperconvergente

Em uma implantação hiperconvergente, você usa um único cluster para computação e armazenamento. A opção de implantação hiperconvergente executa Hyper-V máquinas virtuais ou bases de dados do SQL Server diretamente nos servidores responsáveis por fornecer o armazenamento, armazenando os seus ficheiros nos volumes locais. Isso elimina a necessidade de configurar o acesso e as permissões do servidor de arquivos, o que, por sua vez, reduz os custos de hardware para pequenas e médias empresas e implantações remotas ou filiais. Para implantar Espaços de Armazenamento Diretos no Windows Server, consulte Implantar Espaços de Armazenamento Diretos no Windows Server. Para implantar os Espaços de Armazenamento Diretos como parte do Azure Stack HCI, consulte Qual é o processo de implantação do Azure Stack HCI?

Storage Spaces Direct serve armazenamento para Hyper-V VMs no mesmo cluster.

Implantação convergente

Em uma implantação convergente, você usa clusters separados para armazenamento e computação. A opção de implantação convergente, também conhecida como "desagregada", implementa um SoFS (Scale-out File Server) sobre o Storage Spaces Direct para fornecer armazenamento ligado em rede através de partilhas de ficheiros SMB3. Isso permite dimensionar a computação e a carga de trabalho independentemente do cluster de armazenamento, essencial para implantações de maior escala, como Hyper-V IaaS (infraestrutura como serviço) para provedores de serviços e empresas.

Storage Spaces Direct serve armazenamento usando o recurso Servidor de Arquivos Scale-Out para Hyper-V VMs em outro servidor ou cluster.

Gerenciar e monitorar

Você pode usar as seguintes ferramentas para gerenciar e monitorar Espaços de Armazenamento Diretos:

Nome Gráfico ou linha de comando? Pago ou incluído?
Windows Admin Center Gráfico Incluído
Gerenciador de Servidores & Gerenciador de Cluster de Failover Gráfico Incluído
Windows PowerShell Linha de comando Incluído
System Center Virtual Machine Manager (SCVMM)
& Gestor de Operações		 Gráfico Pagamento

Vídeos

Visão geral direta dos espaços de armazenamento (5 minutos)

Storage Spaces Direct no Microsoft Ignite 2018 (1 hora)

Espaços de Armazenamento Direto no Microsoft Ignite 2017 (1 hora)

evento de lançamento do Storage Spaces Direct no Microsoft Ignite 2016 (1 hora)

Histórias de clientes

Há mais de 10.000 clusters do Espaço de Armazenamento Direto em todo o mundo. Organizações de todos os tamanhos, desde pequenas empresas implantando apenas dois nós até grandes empresas e governos implantando centenas de nós, dependem do Storage Spaces Direct para seus aplicativos e infraestrutura críticos.

Visite Microsoft.com/HCI para ler suas histórias.

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Referências adicionais