Irgendwann füllen sich alle Festplatten. Storage Spaces Direct ist eine Methode zum logischen Verbinden mehrerer Festplatten, sodass sie dem Benutzer als eine große Festplatte angezeigt werden. Der Benutzer muss sich nicht mehr um den physischen Speicherort seiner Daten kümmern, da die Server das S2D-Dateisystem automatisch verwalten. Dieses System erfordert eine sehr hohe Zuverlässigkeit gegen Stürze der verwendeten Komponenten.

Storage Spaces Direct, auf Spanisch Direct Storage Space, ermöglicht die Gruppierung der Datenträger verschiedener Windows-Server in einem einzigen Speichercluster, der dann in logische Platteneinheiten unterteilt wird, die für Benutzer aktiviert sind. In diesem Zusammenhang ist die Software für die Steuerung der Festplatten verantwortlich, was bestimmte Anforderungen bei der Auswahl der Hardware impliziert.

1. Anforderungen an Storage Spaces Direct (S2D)
   1. Richtige Auswahl von Hardwarekomponenten für Storage Spaces Direct (S2D)
   2. Netzwerkinfrastruktur für Storage Spaces Direct (S2D)
2. Wie setzt sich Storage Spaces Direct (S2D) zusammen?
3. Wann wird Storage Spaces Direct (S2D) verwendet?
4. Wie funktioniert Storage Spaces Direct (S2D)?
5. Wie schützt Storage Spaces Direct (S2D) vor Stürzen?
6. Zusammenfassung der Vorteile von Storage Space Direct (S2D)

Storage Spaces Direct (S2D) ist eine Art softwaredefinierter Speicher für Windows Server 2016 , sodass er auf keinem Windows-Computer ausgeführt werden kann. Die Technologie basiert auf den Speicherplätzen, die Microsoft bereits in Windows Server 2012 eingeführt hat, damals noch mit dem Scale-Out-Dateiserver (SOFS), einem Scale-Out-Dateiserver.

Für die Verwendung von Storage Spaces Direct (S2D) sind mehrere Festplatten auf einem Server oder mehrere Server mit jeweils einer oder mehreren Festplatten erforderlich. Server können über Ethernet verbunden werden , sodass keine speziellen Kabel erforderlich sind. Klassische Festplatten (HDD), SSDs oder NVMe-Speicherkarten können als Festplatten verwendet werden.

Damit die Hardwarekomponenten harmonisch interagieren können, benötigen alle Microsoft-Computer und -Treiber ein Windows Server 2016-Zertifikat , um Storage Spaces Direct verwenden zu können. Microsoft verfügt über eine Liste vorkonfigurierter Server verschiedener Hersteller. Alle erfüllen die Anforderungen von Windows Server 2016 – Hyperconverged Systems. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die entsprechenden Komponenten selbst zusammenzubauen. In diesem Fall müssen Sie SDDC- zertifizierte Komponenten (Microsoft Software-Defined Data Center ) verwenden.

Der Intel Nehalem oder ein ähnlicher AMD EPYC erfüllt die Mindestanforderungen für Prozessoren, die in Servern verwendet werden. Zusätzlich zu dem Speicherplatz, der von einem Windows-Server benötigt wird, der dieselben Anforderungen erfüllt, benötigt ein Storage Spaces Direct-Knoten 4 GB RAM für jede TB Festplatten-Cache.

Die Festplatte oder SSD kann über SAS oder SATA verbunden werden. USB-Laufwerke werden nicht unterstützt und RAID-Controller können nicht verwendet werden, da die Hardwareaktivierung ausschließlich über die Storage Spaces Direct-Softwareschicht erfolgt. Die Laufwerke müssen physisch mit dem Server verbunden sein. Netzwerkspeicherplätze (NAS, Network Attached Storage) können nicht integriert werden.

Um häufig aufgerufene oder geänderte Daten zu speichern, verwenden Sie am besten SSD auf Servern. In diesem Fall sollten Sie Enterprise-SSDs verwenden, die mit Power Loss Protection kompatibel sind, dh solche, die bei einem Stromausfall keine Dateisystemfehler erzeugen. Bei Verwendung von SSD oder NVMe müssen sich alle bereitgestellten Festplattenlaufwerke in einem Knoten desselben Typs befinden.

Um die Kommunikation innerhalb eines Clusters zu ermöglichen, müssen die verschiedenen Knoten über mindestens ein 10-GBit-Netzwerk verbunden sein . Die verwendeten Netzwerkkarten müssen mit RDMA (Remote Direct Memory Access) mit den RoCE- oder iWARP-Protokollen kompatibel sein. Beim Verbinden von Arbeitsstationen mit dem Netzwerk gelten die üblichen Windows Server-Netzwerkspezifikationen.

Direkte Speicherplätze bestehen aus mindestens zwei Knoten. Diese Knoten sind standardmäßige Microsoft-zertifizierte Serverhardware unter Windows Server 2016. Jeder Knoten verfügt über mindestens zwei bereitgestellte Festplatten. Sie müssen die Failoverclusterfunktion unter Windows Server 2016 installieren , um sich vor Hardwarefehlern zu schützen.

Direct Storage Spaces eignen sich perfekt, um die Netzwerkspeicherkapazitäten flexibel zu erhöhen und bei Hardwareausfällen eine hohe Datensicherheit zu gewährleisten. Auf diese Weise sind Daten gleichzeitig an verschiedenen Standorten im Unternehmen verfügbar, sofern eine schnelle Netzwerkverbindung zwischen den Standorten besteht.

Ein weiterer Anwendungsbereich sind die auf Hyper-V-Technologie basierenden virtuellen Maschinen im Netzwerk, da sie mit Storage Spaces Direct einfacher skaliert werden können. Auf diese Weise können mehrere virtuelle Maschinen auf dieselben Daten zugreifen.

Storage Spaces Direct (S2D) ist eine softwaredefinierte Speicherlösung , in der Software die Hardwarespeichermedien verwaltet. Somit können die Speicherkapazitäten und technischen Vorteile verschiedener Datenträger zentral gruppiert werden, selbst wenn sie mit verschiedenen Servern in verschiedenen Räumen verbunden sind. Auf diese Weise werden der Server und die Medien zu einem Storage Space Direct-Cluster zusammengefasst.

Wenn unterschiedliche Speichertechnologien verwendet werden, entscheidet die Software automatisch, welche Daten auf welcher Hardware gespeichert werden. Dateien, auf die häufig zugegriffen wird, werden auf schnellen NVMe-Medien gespeichert, häufig geänderte Dateien werden auf SSDs gespeichert und Daten und Sicherungen, auf die selten zugegriffen wird, werden auf klassischen Festplatten gespeichert.

Als Cache-Speicher sollten nach Möglichkeit auch SSD- oder NVMe-Medien verwendet werden. Netzwerkbenutzer sehen den gesamten Cluster als ein einzelnes aktiviertes Netzwerkelement . Sie müssen sich keine Gedanken darüber machen, welche Daten sich auf welcher Hardware befinden.

Die Verwaltung erfolgt auf dem Server mit dem grafischen Tool? Server Manager? Windows Server 2016-Betriebssystem oder über die Befehlszeile. Bei der Installation des Storage Space Direct-Clusters werden zunächst alle Festplatten der verschiedenen Server in einem Speicherpool zusammengefasst . Es ist wichtig, dass nur die Laufwerke in den Cluster integriert werden, die Benutzerdaten enthalten. Die Festplatten des Server-Betriebssystems bleiben unabhängig.

Geeignete Festplatten und Halbleiterspeichermedien werden automatisch erkannt und hinzugefügt. Auf diese Weise können später mehr Festplatten und Server in den Cluster integriert werden, um die Speicherkapazität nach Bedarf zu skalieren . Jeder Knoten unterstützt zusätzlich zur Systemfestplatte vier Datenlaufwerke und zwei Cache-Laufwerke.

Virtuelle Festplatten werden im neuen Cluster erstellt und hier als Cluster Shared Volume (CSV) bezeichnet. Diese CSVs werden dann formatiert, ein Prozess, der zwei Dateisysteme ermöglicht. Microsoft empfiehlt CSV-ReFS (Resilient File System), da es besser für die Storage Spaces Direct-Technologie geeignet ist als CSV-NTFS, basierend auf dem klassischen NTFS für Festplatten. CSVs können mehrere Hardware-Laufwerke umfassen, dies hat jedoch keine Auswirkungen auf den Benutzer, da sie alle vom System verwaltet werden.

Jeder Storage Space Direct-Knoten kann eine Gesamtspeicherkapazität von bis zu 100 TB erreichen. Ein Speicherpool mit mehreren Servern kann nur eine maximale Kapazität von 1 PB (PetaByte = 1024 TB) verwenden, obwohl Storage Spaces Direct (S2D) bis zu 16 Server zulässt.

Die Netzwerkkommunikation zwischen den verschiedenen Knoten erfolgt über das SMB3-Protokoll , eine Weiterentwicklung des Server Message Block (SMB) mit SMB Direct und SMB Multichannel.

Mit der Windows Server 2016- Failoverclusterfunktion bietet Storage Spaces Direct eine Reihe von Maßnahmen zum Schutz gespeicherter Daten vor Hardwarefehlern. Auf diese Weise gehen bei einem Ausfall einer Festplatte oder eines gesamten Knotens keine Daten verloren und das System funktioniert weiterhin als Ganzes. In den meisten Fällen sind sich Benutzer des Hardwarefehlers nicht einmal bewusst.

Wenn ein Cluster nur aus zwei Knoten besteht, werden Zwei-Wege-Spiegel erstellt, die die Daten von beiden Knoten synchronisieren, sodass ein Knoten oder eine Festplatte ohne Probleme vollständig nicht mehr funktionieren kann. Beginnend mit drei Knoten wird empfohlen, eine Drei-Wege-Spiegelung durchzuführen .

Im letzteren Fall gibt es kein Problem, wenn einer der drei Knoten nicht mehr funktioniert und in einem anderen mehrere Festplatten nicht funktionieren. Mehr als die Hälfte aller Datenlaufwerke sollte jedoch niemals betroffen sein, da die Datenkonsistenz nicht mehr gewährleistet ist. Diese Regel gilt nicht für Festplattenfehler des Betriebssystems, da diese einem Serverfehler entsprechen.

• Gute Skalierbarkeit , weitere Server können problemlos hinzugefügt werden.
• Hohe Verfügbarkeit dank Spiegelkopien der Daten ; Hardwarefehler bedeuten keinen Datenverlust.
• Im Gegensatz zu ähnlichen Lösungen anderer Hersteller können Sie Standard-Serverhardware verwenden, sofern diese von Microsoft zertifiziert ist.
• Das System wurde für SQL Server und Virtualisierungen mit Hyper-V optimiert .