Storage Spaces jako alternatywa dla tradycyjnego storage

Microsoft wprowadzając na rynek Windows 2008R2 dodał do niego zaawansowane mechanizmy, które pozwalały utworzyć z serwera prosty ale wystarczający serwer plików. Rozwiązanie wspierało protokoły SMB 2.0 oraz iSCSI. Microsoft sprzedawał nawet dedykowaną wersję serwera o nazwie Windows Server 2008 Storage Server dla partnerów OEM, którzy na bazie systemu budowali rozwiązania macierzowe (m.in. HP).

Premiera Windows 2012 i Windows 2012 R2 przyniosła znaczące rozbudowanie rozwiązania i dodanie funkcjonalności z wyższej półki. W chwili obecnej storage oparty o Windows Server 2012R2 można spokojnie porównywać wydajnością, skalowalnością i funkcjonalnością z dużymi rozwiązaniami storage klasy HP EVA czy DELL Equilogic.

Podstowe założenia systemu

• Min dwa serwery oparte o Windows Server 2012R2 Standard, które mają sklastrowaną rolę File Servera
• Zestaw półek (JBOD), które będą stanowiły magazyn dysków
• Karty sieciowe do komunikacji pomiędzy serwerami File Server – zalecane rozwiązanie o wysokiej przepustowości np. Infiniband lub iWARP
• Karty sieciowe dla komunikacji pomiędzy klastrem a usługami – zalecane karty 10GbE
• Zestaw przełączników sieciowych 10GbE dla dystrybucji danych

Podstawowe funkcjonalności rozwiązania

• Deduplikacja danych na poziomie volumenów macierzy
• Thin Provisioning
• Trzy tryby zapisu danych:
  • Parity – tradycyjne rozwiązanie, które przypomina RAID5 – dobre dla zasobów dla archiwizacji, nie zalecane dla zasobów wymagających szybkiego zapisu
  • Dual-Mirror – metoda która dzieli tworzony volumen na wszystkie lub wybrane dyski fizyczne (paskuje), przy czym każdy pasek danych jest jednocześnie zapisywany na dwóch różnych dyskach. Taki RAID1, ale każdy blok danych zapisywany jest na różnych dyskach.
  • Triple-Mirror – j.w przy czym zapis jest na trzech dyskach jednocześnie. Dopuszczalna awaria do 2 dysków.
• Storage Tiering – dynamiczna alokacja zasobów które wymagają szybkiego dostępu na dyskach SSD, a reszta na SAS lun Nearline-SAS
• W przypadku wykorzystania protokołu SMB 3.0 usługa Scale-Out File Server, która udostępnia zasoby poprzez wszystkie węzły klastra jednocześnie, zapewniając dodatkowo wysoką dostępność usługi.
• Możliwość teamingu kart sieciowych – która pozwala na zwielokrotnienie przepustowości sieci SAN.

Korzyści

• Niższa cena zakupu – posługujemy się w miarę niedrogimi półkami oraz dyskami i fizycznymi serwerami, oszczędności w stosunku do typowych rozwiązań FC mogą wynieść min 33% – choć w mojej opinii – znacznie więcej
• Lepsza funkcjonalność niż macierze klasy Entry-Level. Przykładowo – mechanizm Triple-Parity w przypadku uszkodzenia dwóch dysków odtwarza dane znacznie szybciej niż tradycyjny RAID6.
  • RAID6 wykorzystuje dyski HotSpare i wrzuca na nie brakujące dane
  • Triple-Parity – wrzuca brakujące dane na resztę dysków – im tych dysków więcej tym odbudowa macierzy szybsza. Warunkiem jest zachowanie wolnej przestrzeni na macierzy.
• Łatwość rozbudowy i niższy jej koszt
  • Dokupowanie półek JBOD
  • Dodawanie dysków SSD
  • Dodawanie kolejnych serwerów
  • Upgrade serwerów o karty 10GbE

Zalecenia techniczne

• Półki JBOD muszą być certyfikowane przez Microsoft – tylko takie rozwiązanie jest wspierane przez Microsoft, a półki zawierają dodatkowe funkcjonalności niezbędne dla rozwiązania – lista certyfikowanych urządzeń:
  http://www.windowsservercatalog.com/results.aspx?&chtext=&cstext=&csttext=&chbtext=&bCatID=1642&cpID=0&avc=10&ava=80&avq=0&OR=1&PGS=25&ready=0

Do grona producentów certyfikowanego hardware dołączył ostatnio DELL z półkami MD1200/MD1220.

Ze względu na to iż Windows Server 2012R2 wniósł sporo rozszerzeń funkcjonalności – skupiamy się wyłącznie na półkach certyfikowanych dla 2012 R2.

Jednym z ciekawych rozwiązań jest Cluster-In-a-Box firmy DataOn Storage (http://www.dataonstorage.com/cluster-in-a-box/cib-9470-4u-70-bay-cluster-in-a-box-storage-system.html); w jednej skrzynce (4U) znajdują się dwa wydajne serwery (2 x CPU E5-26xx, po dwa porty 10GbE na każdy serwer) oraz miejsce na 70 dysków HDD/SSD 3.5″.

• Mieszanie dysków SAS/NL-SAS i SSD wymaga włożenia odpowiedniej ilości dysków SSD w stosunku do SAS:

Minimum number of SSDs Recommended for Different Resiliency Settings (http://www.aidanfinn.com/?p=15863)

White Paper z Microsoftu opisujący szczegółowo rozwiązanie oraz przykładowe wdrożenie w samym Microsoft: http://download.microsoft.com/download/9/4/A/94A15682-02D6-47AD-B209-79D6E2758A24/Windows_Server_2012_R2_Storage_White_Paper.pdf

Microsoft zbudowali sobie macierz dla developerki Windowsów, która pozwala na przewalenie tygodniowo przeszło 720PB danych do/z macierzy 🙂

Przykład wdrożenia Storage Spaces w oparciu o urządzenia (JBOD) DataOn: http://www.aidanfinn.com/?p=15886

Dokument Fujitsu z testów rozwiązania – widać w nim, że wydajność nie jest gorsza od typowych RAID, czasem nawet ją przewyższa: http://globalsp.ts.fujitsu.com/dmsp/Publications/public/wp-windows-storage-spaces-performance-ww-en.pdf