Storage Spaces Direct (S2D) là công nghệ lưu trữ dữ liệu phân tán mới xuất hiện trong Windows Server 2016. Nhờ S2D, bạn có thể biến các ổ đĩa cục bộ của nhiều máy chủ thành một hệ thống lưu trữ chịu lỗi, có khả năng mở rộng, được bảo vệ khỏi sự cố của cả các đĩa riêng lẻ và toàn bộ máy chủ. Chi phí của giải pháp lưu trữ phần mềm này thấp hơn nhiều so với SAN hay NAS nhờ khả năng mở rộng đơn giản (lên đến 16 máy chủ và 400 ổ đĩa) và cơ hội sử dụng các loại ổ đĩa khác nhau (bao gồm SSD và NVMe) cho hiệu năng đáng kể.
Storage Spaces Direct (S2D) là gì?
S2D là sự phát triển tiếp theo của công nghệ Storage Spaces và cho phép gộp các ổ đĩa cục bộ của các nút cụm Hyper-V thành Storage Pools. Bạn có thể tạo các ổ ảo (virtual volumes) trên các ổ này và sử dụng chúng làm Cluster Shared Volume (CSV) chung để lưu trữ file máy ảo Hyper-V và chia sẻ file SOFS. Nếu cần mở rộng dung lượng lưu trữ, chỉ cần thêm máy chủ hoặc ổ đĩa mới vào S2D. Nói chung, Storage Spaces Direct là câu trả lời của Microsoft cho VMware vSAN.
Yêu cầu của Storage Spaces Direct
S2D hỗ trợ các loại thiết bị lưu trữ sau:
- HDD thông thường (SAS);
- SSD SATA / SAS;
- NVMe (Non-Volatile Memory Express) là SSD kết nối qua bus PCI Express nhanh hơn thay vì giao diện SATA/SAS cổ điển.
Sau này, các loại đĩa khác nhau có thể kết hợp trong nhiều mảng khác nhau (theo tốc độ hoặc dung lượng). Ví dụ, hợp lý đặt cache và log giao dịch ứng dụng trên SSD NVMe nhanh hơn, và sử dụng các đĩa chậm, rẻ hơn để lưu trữ các file lớn không yêu cầu hiệu năng truy cập cao, v.v.
Để S2D hoạt động, bạn phải tạo một cụm failover với các yêu cầu sau đối với các nút.
Yêu cầu đối với nút cụm S2D:
- Windows Server 2016 phiên bản Datacenter;
- Các thành phần sau phải được cài đặt trên máy chủ: vai trò Hyper-V, File Services và tính năng Failover Clustering. Lưu ý. Đừng quên tắt SMB 1.0:
Remove-WindowsFeature –Name FS-SMB1 -Verbose –Restart - Ít nhất hai máy chủ trong cụm (lý tưởng là ít nhất 4 host để đảm bảo chịu lỗi cao);
- Ngoài ổ đĩa hệ thống, mỗi nút phải có ít nhất một đĩa vật lý. Tất cả các đĩa bạn định thêm vào Storage Spaces Direct phải chưa được định dạng (tức là không phân vùng và không chứa bảng phân vùng).
Giả sử bạn đã tạo cụm failover của hai máy chủ chạy Windows Server 2016 (có thể tạo ngay cả trong workgroup).
Lưu ý. Nếu số lượng nút trong cụm là số chẵn, bạn sẽ phải cấu hình nút witness. Nếu số lẻ, không cần witness.
Trước khi bật Storage Spaces Direct, hãy đảm bảo các đĩa của bạn có thể tham gia vào pool này.
Get-PhysicalDisk –CanPool $True | Sort Model
Cách bật Storage Spaces Direct
Kích hoạt S2D bằng cmdlet sau:
Enable-ClusterStorageSpacesDirect
Cmdlet này xử lý khá lâu (khoảng 10 phút), tất cả các đĩa khả dụng và hiệu năng của chúng sẽ được phân tích và một pool cụm sẽ được tạo tự động. Cũng tự động tạo hai tier: Performance và Capacity, với các loại chịu lỗi khác nhau: mirror và parity tương ứng.
Hỗ trợ 3 loại cung cấp chịu lỗi lưu trữ dữ liệu:
- Mirrored (3) – dữ liệu được sao chép đồng bộ giữa 3 (hoặc 2 trong cấu hình tối thiểu) nút. Tốc độ đọc cao nhờ phân phối thao tác giữa tất cả máy chủ.
- Parity (2) – dữ liệu với thông tin parity được phân phối giữa các đĩa khác nhau. Lưu trữ dữ liệu hiệu quả hơn vì không cần lưu nhiều bản sao của cùng dữ liệu.
- Tiered (1) – kết hợp cả hai phương pháp trên.
Lưu ý 1. Nếu xuất hiện lỗi "no disks with supported bus types found to be used for S2D" khi chạy lệnh Enable-ClusterS2D, có khả năng loại bus (BusType) của đĩa bạn là RAID (cấu hình không được hỗ trợ từ S2D). Hãy kiểm tra bus type:
Get-Disk | select Number, FriendlyName, OperationalStatus, Size, PartitionStyle, BusType | sort Number | ft -AutoSize
Thật vậy – trong tất cả trường hợp đều là RAID. Giải pháp là cập nhật driver hoặc firmware của controller (nếu bạn có máy chủ HP, cài đặt HPE Support Pack mới nhất). Kiểm tra lại BusType. (bây giờ đã thay thành SAS).
Cũng có một mẹo nhỏ cho phép thay đổi bus type thành SATA cho loại controller cụ thể:
HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\arcsas\Parameters
"BusType"=dword:0000000b (thay vì 00000008)
Lưu ý 2. Nếu loại đĩa SSD hoặc NVMe được phát hiện trong mảng, nó sẽ tự động được dùng làm bộ nhớ cache. Nếu không có đĩa như vậy, một số cảnh báo sẽ xuất hiện khi tạo S2D. Bạn có thể tắt cache bằng tham số -CacheState Disabled.
Mở Failover Cluster Manager và đảm bảo Cluster Pool 1 đã xuất hiện trong phần Storage.
Sau khi chọn pool, bạn có thể thấy nó bao gồm những đĩa nào.
Nếu cần, tên pool có thể thay đổi:
Set-StoragePool –FriendlyName “Cluster Pool 1” –NewFriendlyName “S2D”
Nếu bạn phải tạo volume từ các đĩa cụ thể, có thể dùng lệnh này. Trước tiên, chọn tất cả đĩa LUN 3 và gom chúng vào pool.
$HDDs = Get-PhysicalDisk | ? PhysicalLocation -like "*LUN 3"
New-StoragePool -StorageSubSystemFriendlyName *Cluster* -FriendlyName S2DPool -ProvisioningTypeDefault Fixed -PhysicalDisk $HDDs
Hiển thị danh sách đĩa trong pool:
Get-StoragePool -FriendlyName S2D | Get-PhysicalDisk | ft PhysicalLocation
Thêm đĩa mới vào pool:
$HDDs = Get-PhysicalDisk | ? PhysicalLocation -like "*LUN 4"
Add-PhysicalDisk -PhysicalDisks $HDDs -StoragePoolFriendlyName S2D
Các đĩa được đánh dấu S2D không còn hiển thị trong console Disk Management, và điều này bình thường.
Nếu bạn có nhiều loại ổ đĩa khác nhau, bạn có thể sử dụng storage tiering (tùy chọn). Tier loại mirror của SSD được tạo như sau:
New-StorageTier -StoragePoolFriendlyName S2D -FriendlyName "Mirror_Tier" -MediaType SSD -ResiliencySettingName Mirror
Tier parity của HDD thông thường:
New-StorageTier -StoragePoolFriendlyName S2D -FriendlyName "Parity_Tier" -MediaType HDD -ResiliencySettingName Parity
Bây giờ bạn có thể tạo CSV (Cluster Shared Volume):
New-Volume –StoragePoolFriendlyName S2D –FriendlyName CSV001 –PhysicalDiskRedudancy 2 -FileSystem CSVFS_ReFS -Size 200GB
Bạn có thể hiển thị danh sách volume và loại chịu lỗi của chúng như sau:
Get-VirtualDisk | ft FriendlyName, ResiliencySettingName, PhysicalDiskRedundancy
Một CSV mới sẽ xuất hiện trong Disk Management.
Volume này có thể dùng để lưu trữ máy ảo Hyper-V hoặc chia sẻ Scale-out File Server.
Vậy, sử dụng Storage Spaces Direct của nhiều máy chủ với đĩa cục bộ, bạn có thể dễ dàng tạo một lưu trữ mạng phần mềm. Nhờ S2D, chịu lỗi của cả cặp đĩa hoặc máy chủ bất kỳ (cụm 4+ nút) được cung cấp. Cụm S2D tự động bắt đầu quá trình phân bổ lại dữ liệu giữa các thiết bị còn lại nếu phát hiện lỗi đĩa hoặc máy chủ. Trong môi trường test, bạn có thể kiểm tra rằng khi ngắt kết nối bất kỳ hai đĩa, lưu trữ vẫn khả dụng và VM trên đó vẫn chạy. Cách thay thế ổ đĩa bị lỗi trong lưu trữ S2D sẽ được mô tả trong bài tiếp theo.