Windows と標準的なハードウェアで構築するストレージ サーバー
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IT技術者のためのTechnical Day ×Cloud Samurai Roadshow 2015 7月
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Windows と標準的なハードウェアで構築するストレージ サーバー
- 1. Windows と標準的なハードウェアで 構築するストレージ サーバー ～Windows Server 2016 (vNext) で強化される SDS～ Microsoft MVP for File System Storage Masahiko Sada
- 2. 1 自己紹介 Masahiko Sada 貞 祐光 通信キャリア（MNO）でクレジット／決済サービスのビジネス企画、戦略立案業 務に従事 職業 略歴 2014年7月~ Microsoft MVP for File System and Storage ブログ 「薩摩藩中仙道蕨宿別邸」… http://satsumahomeserver.com/ 執筆 ホワイトペーパー：「Windows Server 2012 R2 記憶域スペースのアーキテクチャと 設計・管理のベストプラクティス」 2009年7月~ Microsoft MVP for Server Solutions – Windows Home Server
- 4. 3 こんな課題は Microsoft SDSで解決できるかも SIerの皆さん ユーザー企業の皆さん お客様のワークロードを考えた場合に、 その高価なストレージ、本当に必要です か？ 予算のない案件では、高可用性、スケーラ ビリティ、BPR/DRをお客様に割り切らせ ていませんか？ 実は機器よりも、基盤設計／構築にかかる SANベンダー有スキル者の人件費のほうが 高い案件ありませんか？ システム導入にあたって、基盤コストが高 くて導入に際して障害になったことはあり ませんか？ 「高可用性」「スケーラビリティ」 「BPR/DR」の実現は手の届かないほど高 いものだと思っていませんか？ 社内基盤でストレージコストが占める割合 がどんどん高くなっていませんか？
- 5. 4 SDSとは ストレージリソースを提供する物理機器（数、サイズ、メーカー、etc）に依存することなく、一元的にスト レージを利用、管理できる技術 専用ハードウェアが不要となり、標準的なハードウェアで、専用ハードウェアに比肩する機能を実現 技術者が慣れ親しんだWindowsの管理ツール（サーバーマネージャー、PowerShell、SCVMM）でストレー ジの構築、運用管理が可能に。 ソフトウェアによって Software Defined Storage 定義される ストレージ
- 6. 5 SDS w/ DASで高可用性ストレージを安価に構築 DAS NAS SAN SDS with DAS Pros • 導入コストが低い • 高度なスキルは不要 • 導入が用意 • 導入コストは比較的安い • ストレージを共有すること で使用効率が比較的高い • ストレージの使用効率が高 い • ストレージ専用のネット ワークでアクセス速度が速 い • 冗長化構成がとれ、可用性 が向上 • ストレージの使用効率が高 い • 汎用ハードウェアを用いる ことができ、導入コストは 比較的安い • 冗長化構成をとり、可用性 を向上させることも可能 • 高度なスキルは不要 • ストレージの使用効率が高 い Cons • サーバーに障害が発生する とストレージにアクセスで きない • 運用管理が煩瑣に • ストレージ容量の使用効率 が低い • LANへの負荷が大きく、 ネットワーク速度低下も • NASが単一障害点にも • 導入、運用管理には専門ス キル・ノウハウが必要 • 専用機器が必要。高価で導 入コストが高い • Shared JBODはなじみが薄 い • サポートされるハードウェ アが少ない → Storage Space Directが 課題を解消(2016) サーバーにストレージを 直接接続 ストレージをネットワーク 経由で接続し共有 SANによるストレージの 統合 SAN 汎用的なハードウェアで構 成するHAストレージ Shared JBOD New
- 7. 6 SANと比較しても安価でパフォーマンスも比肩 出典：「 Storage overview Windows Server 2012 R2 Preview」
- 8. 7 たとえば PCサーバー４台 サーバーに内蔵されたＳＡＴＡ接続のHDD,SSD 1G LAN Windows Server 2016 TP2 の「Storage Space Direct」を利用すると のような、普通のサーバーと普通のハードディスクで、ダウンタイムゼロの 高可用性ストレージが構築できる
- 9. 8 ① 4ノードのフェールオーバー クラスター上に ② サーバーに直接接続されたストレージでCSVを作成し ③ スケールアウトファイルサーバーを構築 ④ ファイルサーバー上にVHDXを保存し、VMを 稼働
- 10. 9 デモ環境 Storage Pool (S2DStoragePool) Storage Space (S2DVirtualDisk) Scale-Out File Server (S2DSOFSS2DShare1) Cluster Shared Volumes (C:ClusterStorageVolume1) Software Storage Bus Network(SMB3) (WS201601) (WS201602) (WS201603) (WS201604) Failover Cluster (S2DCluster) Hyper-V Host Virtual Machine (WS2012) (WS2016onSOFS) 括弧内は各名称 ※今回はデモのため、ファイルサーバーの各ノードには VMを利用します。実際には物理マシンを利用します。 Storage Space Directで利用できるハードウェアの 要件は現在未確定です。 ※ストレージはすべてサーバーに直接接続されていて、 SANやJBODエンクロージャーは利用していません。 192.168.11.0/24 192.168.1.0/24 DC,Hyper-Visor (WS2012.CONT OSO.local) (WS201601) (WS201602) (WS201603) (WS201604) クラスターノード クライアントアクセスノード (WS2016onSOFS) Scale-Out File Server クラスター
- 11. 10 鍵は「SOFS + SMB3.x」と「記憶域スペース」 1. 高可用性とシームレスなスケールアウトを実現する Scale-Out File Server (SOFS) 2. 高パフォーマンスとスケールを支えるファブリック SMB3 ファイルストレージネットワーク 3. 柔軟で信頼性の高い 記憶域スペース 4. コストが低く入手が容易な 標準的なストレージハードウェア 記憶域スペース Hyper-V Clusters SMB3 Storage Network Fabric Shared JBOD Storage または DAS 2 4 11 3 Scale-Out File Server Clusters
- 12. Scale-Out File Server（SOFS）とSMB3.x 11 記憶域スペース Hyper-V Clusters SMB3 Storage Network Fabric Shared JBOD Storage または DAS 2 4 11 3 Scale-Out File Server Clusters
- 13. 12 SOFSとは～Active-Activeクラスター～ ＳＯＦＳ汎用的なファイルサーバー • クラスターは複数のノードから構成されるが、ア クティブなノードは１つ • 障害時には待機ノードに切り替わるが、接続、ハ ンドルが失われると同時にアプリにはＩＯエラー が通知される • ワークロードは再開操作が必要 正常時 フェールオーバー Node A (Active) Node B (Passive) 共有 ストレージ （ＣＳＶ） SQL Server Node A (error) Node B (Active) 共有 ストレージ （ＣＳＶ） SQL Server fs1share fs1share • クラスターは複数のノードから構成され各ノード がアクティブ状態 • 障害時には接続とハンドルが失われるがＩＯは一 時的に停止するもののアプリにはエラー通知なし。 • 他の運用ノードに透過的にフェールオーバーされ、 ＩＯは自動的に再開 正常時 フェールオーバー Node A (Active) Node B (Active) 共有 ストレージ （ＣＳＶ） SQL Server Node A (error) Node B (Active) 共有 ストレージ （ＣＳＶ） SQL Server fs1share fs1share ～2008 R2 2012~ 2012~
- 14. 13 汎用ファイルサーバーとＳＯＦＳの用途 領域 機能 汎用 ファイル サーバー Scale-Out File Server NFS NFS Server Yes No Hyper-V 非推奨 Yes Microsoft SQL Server 非推奨 Yes NTFS Yes NA Resilient File System (ReFS) Yes NA Cluster Shared Volume File System (CSV) NA Yes SMB Continuous Availability Yes Yes SMB Multichannel Yes Yes SMB Direct Yes Yes SMB Encryption Yes Yes SMB Transparent failover Yes1 Yes BranchCache Yes No Data Deduplication (Windows Server 2012) Yes No Data Deduplication (Windows Server 2012 R2) Yes Yes3 SMB ファイル システム アプリ ファイル 管理 領域 機能 汎用 ファイル サーバー Scale-Out File Server DFS Namespace (DFSN) root server root Yes No DFS Namespace (DFSN) folder target server Yes Yes DFS Replication (DFSR) Yes No File Server Resource Manager (Screens and Quotas) Yes No File Classification Infrastructure Yes No Dynamic Access Control (claim-based access, CAP) Yes No Folder Redirection Yes 非推奨 Offline Files (client side caching) Yes Yes 2 Roaming User Profiles Yes 非推奨 Home Directories Yes 非推奨 Work Folders Yes No ファイル 管理 Scale-Out File ServerはHyper-V/SQLサーバー用途のファイルサーバ
- 15. 14 SOFSを支えるSMB3.x 共有 ストレージ （ＣＳＶ） Hyper-V Cluster Scale-Out File Server SMB 3.x ファブリック 可用性 管理性 SMB スケールアウト Active/Active ファイル共有 SMB マルチチャネル ネットワーク帯域の統合 SMB 透過フェールオーバー VMに対してノードフェールオーバーを透過的に SMB マルチチャネル ネットワークフォールトトレランス SMB ダイレクト 低遅延、高スループット、CPU負荷小 SMB のパフォーマンス サーバーアプリとIPプロファイルに最適化 スケーラビリティ パフォーマンス SMB PowerShell あらゆるノードから遠隔で管理が可能 SMB Analysis パフォーマンスカウンター
- 16. 15 Scale-Out File ServerにはＣＳＶが必要 SOFSの要件 アプリケーションサーバーとファイルサーバーの両方 がWindows Server 2012 以降で動作していること クラスター共有記憶域（CSV）を有する Windows フェールオーバークラスター
- 17. 16 クラスター共有記憶域(Cluster Shared Volume) Shared StorageVHD VHD VHDShared LUN Rad/Write SAS SAN iSCSI SAN Fibre Channel SAN FCoE SAN ･･･ Shared SAS JBOD + 記憶域スペース ＋
- 18. 17 記憶域スペース：標準的なハードでＣＳＶを構築 ディスク HBA エンクロージャー RAID機能をOFFにでき、ディスクを抽象化 せずOSに対してディスクをそのまま認識さ せることのできるHBA エンクロージャーとはSAS接続 Shared JBOD Cluster Shared Volume Windows Server Failover Cluster Scale Out File Server SMB 3.0 Fabric SAS（デュアルポート） SCSI Enclosure Services (SES) Version 3に対応し、Windowsロゴ認証 を取得したJBODエンクロージャー デュアルドメイン構成 ●Windows ロゴ認証 はWindows Serverカタログで確認できる。 Dual EMM’s Dual power supply units SAS SAS（SASファブリック） Shared SAS JBODが必要
- 19. 18 Shared SAS JBOD ＳＡＮと比較して安価 ＨＢＡも安価なものが利用可能 対応ハードウェアが少なく、入手 が困難 導入実績が少ない 仮想化といいながら、実は共有 ディスクが必要 スケールアウトしようとすると ファブリックが複雑に
- 21. Windows Server 2016の新機能 ～ Storage Space Direct ～ 20 Windows Server 2016については、現在公開されているTechnical Previewに基づく情報であり、今後発表される製品においては搭載される機 能などに変更が生じる可能性があります。 記憶域スペース Hyper-V Clusters SMB3 Storage Network Fabric Shared JBOD Storage または DAS 2 4 11 3 Scale-Out File Server Clusters
- 22. 21 Storage Space Direct の何がすごいのか？ これまで、共有ストレージ が必要だったCSVの作成が 複数台のサーバーと、サーバーに直接接続されたストレージだけで 実現できるようになる 入手性が低かったShared SAS JBODに頼らず、ＳＯＦＳが 手軽に構築できる Storage Replicaと合わせると、HAだけでなくDRまでもが安価なＨＷで可能に
- 23. 22 ＳＤＳの第３の波がやってくる Dependent on Traditional Storage • Relied on 3rd party SAN vendors 1st wave SDS • Introduction to Storage Spaces • “Remote File solution for Hyper-V using shared JBOD • Introduced Scale Out File Server ( SOFS) • RDMA and Multichannel • SAN independence Storage Spaces Direct • Remote File solution for Hyper-V using shared nothing hardware • Unlock use of DAS • Reduce Cost Software Storage Bus • SATA and NVMe • Node Fault Tolerance • Health Services Storage Spaces Enhancements • Scalable pools • Data Rebalancing 2nd wave SDS • Storage Tiering • WriteBack Cache (WBC) • Scale Out File Server improvements • SMB Direct Improvements • Volume Rebalancing • Multiple instances • JBOD monitoring Windows 2012 Windows 2012 R2 Windows 2016 Active/Passiveクラスター SDSにより、Active/Activeクラスターがより安価に汎用的に構築できパフォーマンスも進化
- 24. 23 Storage Space Direct(S2D)とは？ Windows Server 2016では、サーバーの内蔵ディスクを用いて記憶域スペースでＣＳＶを構築可能に SASファブリック／SASディスクは不要。SATAディスクでもHAが実現可能に。NVMeも利用可能 Storage Pool Storage Space Virtual Disks Scale-Out File Server FileServerShare Cluster Shared Volumes C:ClusterStorage Storage Space Direct Software Storage Bus Storage Pool Storage Space Virtual Disks Scale-Out File Server FileServerShare Cluster Shared Volumes C:ClusterStorage Shared JBOD SAS SAS SAS SAS New SASファブリック／SASディスク不要 MPIO不要 Network(SMB3) 内蔵ディスク ／直接接続 ディスクを 利用 Network(SMB3)
- 25. 24 S2D展開の形態 役割／機能 ハードウェア 役割／機能 ハードウェア Network(SMB3) Network(SMB3)
- 26. 25 Shared SAS か DASか？ Shared JBOD SAS SAS SAS SAS Storage Space Direct w/ DAS Pros Cons • 最小2台のサーバーノードから構成可能 • 少ないハードウェア数でデュアルパリティを構 成可能 • SASファブリック、Shared JBOD不要 • SATA(SSD,HDD),NVMeが利用可能 • スケールアウトが柔軟に • SASファブリック、Shared JBODが必要 • スケールアウトはSASファブリックが複雑に • 最小4台のサーバーノードが必要 Shared JBODを用いた構成は今後も正式にサポートされる。Pros/Consを比較し構成を選択可能。 ただし、Shared SASとDASは排他利用
- 27. 26 S2Dの動作環境 • Active Directory DS環境必須 • ノード数：最低4～最大12ノード • 記憶域プールあたり最大240台の物理ディスク • 各ノードにはシステムディスク以外に最低２台の物理ディスクを推奨 • 記憶域階層は構築不要になり、領域管理が簡素に （SSDはJournalディスクに指定することでパフォーマンス向上）
- 28. 27 Storage Space Directのデータ配置 ノード 1 A B C’ D ノード 2 A’ C ノード 3 A’’ B’’ D’ ノード 4 B’ C’’ D’’ エクステント 仮想ディスクは、エクステント（1GB）の集合体 各エクステントは各ノード／物理ディスクに配置される 回復性のタイプに応じ、エクステントは複製される
- 29. ノード 5 28 スケールアウト ノード 1 A B C’ ノード 2 A’ C ノード 3 A’’ B’’ D’ ノード 4 B’ C’’ D’’ エクステント ノードやディスクを追加するだけでスケールアウトが実現。 新しいエクステントは、追加したノード、ディスクにも配置される 既存のエクステントをリバランシングするには、管理者が”Optimize-StoragePool”コマンドを実行 D
- 30. 29 S2Dのデータ再配置（1.セクター障害の場合） ノード 1 A B C’ D ノード 2 A’ C ノード 3 A’’ B’’ D’ ノード 4 B’ C’’ D’’B エクステント ＨＤＤのセクター障害が発生した場合、他のノードに存在するコピーから正常なディスクに復元される
- 31. 30 S2Dのデータ再配置（2.ディスク障害の場合） ノード 1 A B C’ D ノード 2 A’ C ノード 3 A’’ B’’ D’ ノード 4 B’ C’’ D’’C’ エクステント ＨＤＤ障害が発生した場合も、他のノードに存在するコピーから正常なディスクに復元される
- 32. 31 S2Dのデータ再配置（3.ノード障害の場合） ノード 1 A B C’ D ノード 2 A’ C ノード 3 A’’ B’’ D’ ノード 4 B’ C’’ D’’C A’ エクステント 仮想ディスクは、エクステント（1GB）の集合体 各エクステントは各ノード／物理ディスクに配置される 回復性のタイプに応じ、エクステントは複製される
- 33. 32 Storage Space Dicret の構成手順
- 36. 35 Storege Space Direct を利用して SOFSを構成する 3. 「ファイルサービス」、「フェールオーバークラスタリングのインストール」＜全各ノードで実行＞ Install-WindowsFeature –Name File-Services, Failover-Clustering –IncludeManagementTools 4. クラスターの検証 Test-Cluster –Node WS201601, WS201602, WS201603, WS201604 –Include “Storage Spaces Direct”,Inventory,Network,”System Configuration” 1. 各ノードにWindows Server 2016 TP2 をインストール 2. 事前設定 • IPアドレスの設定（複数のＮＩＣが存在する場合はそれぞれに） • 各ノードを同じActive Directoryに参加させる 5. クラスターの作成 New-Cluster –Name S2DCluster –Node WS201601, WS201602, WS201603, WS201604 –NoStorage New-Cluster –Name S2DCluster –Node WS201601, WS201602, WS201603, WS201604 –NoStorage –StaticAddress 192.168.1.254 a) DHCPが有効な場合 b) IPアドレスを静的に割り当てる場合 【参考】Storage Spaces Direct in Windows Server Technical Preview
- 37. 36 Storege Space Direct を利用して SOFSを構成する 5-1. 作成したクラスターの確認 PS C:Usersadministrator.CONTOSO> Get-ClusterNetwork Name State Metric Role ---- ----- ------ ---- Cluster Network 1 Up 70240 ClusterAndClient Cluster Network 2 Up 70241 ClusterAndClient PS C:Usersadministrator.CONTOSO> Get-ClusterNetworkInterface Name Node Network State ---- ---- ------- ----- WS201601 - Ethernet WS201601 Cluster Network 1 Up WS201602 - Ethernet WS201602 Cluster Network 1 Up WS201603 - Ethernet WS201603 Cluster Network 1 Up WS201604 - Ethernet WS201604 Cluster Network 1 Up WS201601 - Ethernet 2 WS201601 Cluster Network 2 Up WS201602 - Ethernet 2 WS201602 Cluster Network 2 Up WS201603 - Ethernet 2 WS201603 Cluster Network 2 Up WS201604 - Ethernet 2 WS201604 Cluster Network 2 Up 5-2. ネットワークの役割の変更 a)クライアント アクセス ポイントで使用するネットワーク (get-ClusterNetwork "Cluster Network 1").Role = "ClusterAndClient" b) クラスターノードのみで使用するネットワーク (get-ClusterNetwork "Cluster Network 2").Role = "Cluster" 192.168.11.0/24 192.168.1.0/24
- 38. 37 Storege Space Direct を利用して SOFSを構成する 7. Storage Pool の作成 (Get-Cluster).DASModeEnabled=1 6. Storage Space Directの有効化 New-StoragePool -StorageSubSystemName "S2DCluster.CONTOSO.local" -FriendlyName S2DStoragePool -WriteCacheSizeDefault 0 - FaultDomainAwarenessDefault StorageScaleUnit -ProvisioningTypeDefault Fixed -ResiliencySettingNameDefault Mirror - PhysicalDisk (Get-StorageSubSystem -Name "S2DCluster.CONTOSO.local" | Get-PhysicalDisk) 7-1. ストレージのメディアタイプの設定 a) SSD b) HDD Set-PhysicalDisk –FriendlyName "PhysicalDisk1 " –Mediatype “SSD" Set-PhysicalDisk –FriendlyName "PhysicalDisk2 " –Mediatype “HDD" 7-2. SSDをジャーナルディスクに指定 Get-StoragePool S2DStoragePool | Get-PhysicalDisk |? MediaType -eq SSD | Set-PhysicalDisk -Usage Journal ストレージのメディアタイプが正しく認識されていない場合、Storage Pool作成後に手動でメディアタイプを設定
- 39. 38 Storege Space Direct を利用して SOFSを構成する 9. ファイルサーバーの作成 New-Volume -StoragePoolFriendlyName S2DStoragePool -FriendlyName S2DVirtualDisk -PhysicalDiskRedundancy 2 -FileSystem CSVFS_REFS –Size 4TB 8. 仮想ディスク、CSVの作成 New-StoragePool -StorageSubSystemName "S2DCluster.CONTOSO.local" -FriendlyName S2DStoragePool -WriteCacheSizeDefault 0 - FaultDomainAwarenessDefault StorageScaleUnit -ProvisioningTypeDefault Fixed -ResiliencySettingNameDefault Mirror - PhysicalDisk (Get-StorageSubSystem -Name "S2DCluster.CONTOSO.local" | Get-PhysicalDisk) 8-1. ReFSの整合性ストリームのデフォルト無効化 Set-FileIntegrity C:ClusterStorageVolume1 –Enable $false 10. 共有フォルダーの作成とアクセス権の設定 md C:ClusterStorageVolume1S2Dshare1 New-SmbShare -Name S2DShare1 -Path C:ClusterStorageVolume1S2Dshare1 -FullAccess CONTOSOWS2012$, CONTOSO.localadministrator Set-SmbPathAcl -ShareName S2Dshare1 CSVではReFSを利用できる。ただし、Storage Replicaを利用する場合はNTFSでフォーマットし、[-AccessPath] 属性で仮想ディスクにドライブレターを割り当てておく
- 43. 42 Storage Space Direct 開発パートナー Quanta D51PH HP Apollo 2000 System Dell PowerEdge R730xdCisco UCS C3160 Rack Server Intel® Server Board S2600WT-Based Systems Lenovo System x3650 M5 Fujitsu Primergy RX2540 M1 Storage Space Directを動作保証するハードは今後各パートナーから登場予定
- 44. 43 Windows Server のSDSは SAN/NASに並ぶレベルに NEW in 2016 Storage Spaces Direct 「SMB3」と「安価な汎用ハードウェア／ストレージを用いたWindows SDS」で、SANに並ぶ機能を実現 用途に応じて、SAN/NASと Windows Server SDSを使い分け、ストレージ投資を最適化する時代に
- 46. 45 以降は参考
- 47. SDSの流れ 46
- 48. 47 Windows Server が推し進めるSDx対応の流れ MICROSOFT AZURE RUNS ON WINDOWS SERVER XBOX ONE RUNS ON WINDOWS SERVER BING RUNS ON WINDOWS SERVER オンラインサービスのサービス事業者としてMicrosoftが得た経験が
- 49. 48 Windows Server が推し進めるSDx対応の流れ Windows Serverの中にSDx技術として組み込まれていくことで Fabric – シンプルで一貫した リソースの管理 ハードウェア Hyper-V 仮想マシン Hyper-V 仮想スイッチ 記憶域スペース SystemCenter
- 50. 49 Windows Server が推し進めるSDx対応の流れ Fabric – シンプルで一貫した リソースの管理 ハードウェア Hyper-V 仮想マシン Hyper-V 仮想スイッチ 記憶域スペース SystemCenter 管理も Windowsの慣れ親しんだUIやSystem Centerから可能 大企業だけでなく、中小規模の環境でもその恩恵にあずかることが できる
- 51. 50 プライベートクラウドでの「SDS」活用 Microsoft Software Defined Storage (SDS) Breadth offering, unified platform for Microsoft workloads and Linux Public Cloud scale and cost economics for Private Cloud customers SAN and NAS storage Private Cloud with partner storage Windows SMB3 Scale Out File Server (SoFS) + Storage Spaces Private Cloud with Microsoft SDS StorSimple + Microsoft Azure Storage Hybrid Cloud Storage Microsoft Azure storage Public Cloud Storage 出典：「Software Defined Storage in the Next Release of Windows Server」- TechEd Europe 2014 SDS技術を活用した、オンプレミス環境／プライベートクラウド環境での低コストで 高可用性を備えたストレージ構築 本日の範囲
- 52. 記憶域スペース 51
- 53. 52 記憶域スペースとは Windows Server 2012（Windows 8）以降に搭載されたブロックレベルストレージ仮想化技術。 サーバーに接続されたDASを、Windowsがコントローラとなり仮想ディスクとして構成。 SANのような高価なファブリックやRAIDコントローラーなどの専用ハードウェアは不要。 複数の物理ディスクを束ねて、１つの物理ディス クのように取り扱うことができる 記憶域プール上に作成される、仮想論理ディスク 記憶域プール（Storage Pool）： 記憶域スペース（Storage Space）： SAS SATA USB JBOD ①汎用的なハードウェアで ②柔軟性と可用性を備えた仮想ストレー ジを実現
- 54. 53 記憶域スペースで利用可能なハードウェア（１） ディスク HBA エンクロージャー ローカルディスクとして利用する場合 SATA,SAS,USB SCSI Enclosure Services (SES) Version 3 に対応し、Windowsロゴ認証を取得した JBODエンクロージャー RAID機能をOFFにでき、ディスクを抽象化 せずOSに対してディスクをそのまま認識さ せることのできるHBA エンクロージャーとはSAS接続 SAS SATA USB JBOD （USBは3.0を推奨） オ プ シ ョ ン ●Windows ロゴ認証 はWindows Serverカタログで確認できる。
- 55. 54 記憶域スペースで利用可能なハードウェア（２） ディスク HBA エンクロージャー クラスター共有ボリュームとして利用する場合 RAID機能をOFFにでき、ディスクを抽象化 せずOSに対してディスクをそのまま認識さ せることのできるHBA エンクロージャーとはSAS接続 Shared JBOD Cluster Shared Volume Windows Server Failover Cluster Scale Out File Server SMB 3.0 Fabric SAS（デュアルポート） SCSI Enclosure Services (SES) Version 3に対応し、Windowsロゴ認証 を取得したJBODエンクロージャー デュアルドメイン構成 ●Windows ロゴ認証 はWindows Serverカタログで確認できる。 Dual EMM’s Dual power supply units SAS SAS（SASファブリック） CSVではShared SASが必要
- 57. 56 「記憶域スペース」の主な特徴 分類 特徴 概要 柔軟性 記憶域プール 複数のディスク領域を１つにまとめることで、単一のディスクの物理容量を 超えた大容量の仮想ディスクの作成を可能とする。 シンプロビジョニング 物理的な利用可能容量にとらわれず、仮想ディスクサイズを指定可能。 パフォーマンス 列（ストライピング） データを複数のディスクに分割して保存することで、ディスクIO性能を向上。 WBC データ書込時にSSDをキャッシュとして利用することで、ディスクIO性能を 向上。 記憶域階層 高速階層（SSD）と標準階層（HDD）を構成し、頻繁に利用するデータを高 速階層に保存することで、実質的なディスクIOを向上。 回復性／冗長性 回復性タイプ ワークロードに合わせて、シンプル／ミラー／パリティから、回復性を指定。 エンクロージャー認識 複数のJBODエンクロージャーを利用している際、エンクロージャーを意識し たデータの配置を行うことで、あるエンクロージャー全体が利用できない障 害が発生した場合においてもデータの正常性を確保。 ReFSとの連携 ReFSと組み合わせることで、ReFSがデータ破損を検出した際に、データの 自動修復が可能。 高速リビルド 物理ディスク障害時、プール内の他のディスクの空き容量を利用して、プー ルを修復。 高可用性 クォーラム 仮想ディスクに用いられる物理ディスクの過半数以上が正常でない場合に、 残りの正常なディスクにデータの変更が生じると複数の物理ディスク間の データの整合性を確保出来なくなることから、仮想ディスクをオフラインに して更新を防ぐことで、全体の整合性を担保する。 CSV／SOFSへの活用 クラスターの共有記憶域に仮想ディスクを用いることが可能。
- 59. 58 固定プロビジョニング
- 60. 59 固定プロビジョニング
- 61. 60 シンプロビジョニング
- 62. 61 シンプロビジョニング
- 63. 62 列の数によるディスクストライピング 列の数はGUIからの 仮想ディスク作成時 にはOSが自動設定。 GUIから設定した場 合の最大の列の数は 8。 自身で任意の列の数 を指定したい場合は、 PowerShellを利用 して仮想ディスクを 作成する。（シング ルパリティの最大値 はPowerShellから 設定する場合も8、 デュアルパリティは 最大17）
- 64. 63 ディスク数が増えるほど、IOPSは向上 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000 1 2 3 4 5 6 7 IOPS Number of Disks 100% Random Read, 8KB Series1 Series2 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000 1 2 3 4 5 6 7 IOPS Number of Disks 100% Random Write, 8KB Series1 Series2 Tested with 7200 RPM SAS HDDs, no WBC, maximum of 8 columns, 2-way mirror. Queue depth was maintained consistent between tests at an effective 3 QD/Disk to attain an average latency of at most 30ms
- 65. 64 SSDの活用によるパフォーマンスの向上 ライトバックキャッシュ (WBC) 記憶域階層 キャッシュ ●Windows Server 2012 R2では、NVMeのドライバーを標準で搭載
- 67. 66 シンプル（≓RAID0） データの冗長性はなし。ディスク障害時にはデータは失われる データの冗長性がない分、ディスク容量の100%を利用できる。 列数を増やすことで、読み書きともにIOPSは向上。 ストライプ行 最低必要ディスク台数 =1
- 68. 67 ミラー（双方向ミラー≓RAID1） データを２つに複製して保持。１つの物理ディスクの障害からデータを守ることができる。 データを２つに複製する分、保存するデータの２倍のディスクスペースが必要。 列数を増やすことで、読み書きともにIOPSは向上。 ストライプ行 最低必要ディスク台数 =3
- 69. 68 ミラー（３方向ミラー） データを３つに複製して保持。２つの物理ディスクの障害からデータを守ることができる。 データを３つに複製する分、保存するデータの３倍のディスクスペースが必要。 列数を増やすことで、読み書きともにIOPSは向上。 ストライプ行 最低必要ディスク台数 =5
- 70. 69 パリティ（シングルパリティ≓RAID5） データ書き込み時に、１ストライプ行に１つパリティ情報を付与。データ障害時にはパリティから消 失データを復元することで、１つの物理ディスクの障害からデータを守ることができる。 パリティ情報を付与する分、ディスクスペースを消費するが、ミラーよりもディスク使用効率は高い。 列数を増やすことで読み込み性能は向上するが、書き込み（更新含む）はパリティ計算が生じるため、 遅い。 ストライプ行 最低必要ディスク台数 =3
- 71. 70 パリティ（デュアルパリティ≠RAID6） データ書き込み時に、１ストライプ行に２種類（３つ）のパリティ情報を付与。データ障害時にはパ リティから消失データを復元することで、２つの物理ディスクの障害からデータを守ることができ る。 パリティ情報を付与する分、ディスクスペースを消費するが、ミラーよりもディスク使用効率は高 い。 列数を増やすことで読み込み性能は向上するが、書き込み（更新含む）はパリティ計算が生じるた め、遅い。 ストライプ行 イレージャー コーディングを 採用 最低必要ディスク台数 =7
- 72. 71 デュアルパリティでは、イレージャーコーディングを導入 【参考】LRC Erasure Coding in Windows Storage Spaces http://research.microsoft.com/en-us/um/people/chengh/slides/LRC_in_Spaces.pdf RAID6などで用いられるリード・ソロモン符号は、通信／放送／光学ディスク等幅広く用いられてい るが、元来ストレージ用に設計された訂正方式ではない。 ストレージ容量の増大や、多数のディスクを接続してプールを構成する現在のストレージ領域におい て、リード・ソロモン符号ではデータ消失リスクを補うには不十分。既にRAID5はベンダーも推奨し ない傾向にある。2019年にはRAID6も推奨されなくなるという予測がある。 ストレージ障害が発生した場合、復元に要する時間は長時間化。復元時間の長時間化は、復元中 に正常であった他のディスクに障害が発生するリスクが高まる。 そのためストレージ領域では、特にデータ容量が膨大なデータセンター用途を中心に、伝統的な RAIDから、イレージャーコードへの転換が進みつつある。 Windodws Server 2012 R2のデュアルパリティでは伝統的なRAIDではなく、イレージャーコー ディングを導入。パフォーマンスの観点から、ストライプを２つのグループに分けそれぞれローカル パリティを付与し、グローパルパリティと併せて３つのパリティストライプを使用。 Microsoft Azureで用いられているストレージでも、イレージャーコーディングが採用されている。
- 73. 72 回復性のタイプのまとめ 回復性のタイプ データの 複製数 障害が発生してもデー タの正常性を維持でき る物理ディスクの数 記憶域の 利用効率 最低 必要 ディスク 台数 推奨用途 シンプル 1 0 100% 1 回復性が必要とされ ないあるいは、他の 方法で回復性を担保 している場合。 ミラー 双方向ミラー 2 1 50.0% 2 全てのワークロード ３方向ミラー 3 2 33.3% 5 全てのワークロード パリティ パリティ 1 1 3 書込／更新が少なく 参照が中心となる用 途。アーカイブなど。 デュアルパリティ (x+3 LRC) 1 2 7 書込／更新が少なく 参照が中心となる用 途。特にデータサイ ズが大きく長時間保 存するアーカイブ用 途。 （列数-1） （列数） （66.6%～） （列数-3） （列数） （57.1%～） 2012 R2 以降
- 74. 73 【参考】必要となるディスクの数は、回復性と列の数 （＋クォーラム）によって決まる 双方向ミラー：NumberofDataCopies=2 列の数：NumberofColumns=2 2 列 データの複製=2 1 2 3 4 記憶域階層を構築する場合は、SSD階層とHDD 階層それぞれに物理ディスクが必要。 双方向ミラーは、列の数が2になると、最低4台 の物理ディスクが必要 S S D 階 層 H D D 階 層 1 2 3 4
- 75. 74 【参考】記憶域プールへの物理ディスクの追加も同様 双方向ミラー、列の数2の場合、記憶域プールにディスクを追加する場合は、最低4台の物理ディスクを追加 するのが基本。 1 2 3 4 5 6 7 8 追加ディスクも最低４台なければ、２×２ =４列の書き込みができない。
- 76. 75 【参考】 WBCを構成するのに必要なSSDの数 回復性のタイプ シンプル 双方向 ミラー ３方向 ミラー シングル パリティ デュアル パリティ WBCに必要なSSDの最低数 1 2 3 2 3
- 77. 76 エンクロージャーを意識したデータ配置 コピー コピー 回復性／冗長性 EnclosureAwareness属性を設定することで、データを保存する際に、エンクロージャー筐体を意識 したデータ配置を行う。 エンクロージャー全体にアクセスできなくなる障害が発生しても、データを利用することができる。 双方向ミラーで、1台のエンクロージャー全体の障害を許容するには、3台以上のエンクロージャーが必要。 ３方向ミラーで、2台のエンクロージャー全体の障害を許容するには、5台以上のエンクロージャーが必要。 デュアルパリティで、１台のエンクロージャー全体の障害を許容するには、4台以上のエンクロージャーが必要。
- 79. 78 ReFSと記憶域スペース 回復性／冗長性 ミラースペースをReFSでフォーマットしていた場合、ReFSがデータ破損を検知した際には、ReFSはア プリケーションにはコピーデータを返却しつつ、正常なデータのコピーから破損したデータの自動修復を 行う。 ReFSは記憶域スペースの持つ冗長性と組み合わせることではじめて、本来持つデータの自動修復能力を 発揮することができる。 Copy0 Metadata Copy1 Metadata 2012 2012R2 ReFSの自動修復 ミラースペース ミラースペース、パリティスペース CSVのReFS フォーマット × ○ 出典：「Windows Server 2012 Storage Capabilities for Everyone」- TechEd 2012
- 80. 79 高速リビルド（ Parallelized rebuild ） 物理ディスク障害が発生した際、プール内（エンクロージャー使用時は同一エンクロージャー内）の他の ディスクの空きスペースを用いて、ディスクの修復を行う。 必要ディスクの数を１つ、あるいは２つ程度上回る物理ディスクを接続しアクティブ（Used）にしておく ことで、物理ディスク障害時に対象ディスクに保存されていたスラブのコピーを保持しているディスクか ら、プール内の他のディスクにデータをコピー。 複数のディスク間で並行してデータをコピーすることで、高速なリビルドが可能に。 3TB HDDs, 2-way, 4-column Mirror Space Source: Internal Testing, No Foreground Activity 出典：「Delivering Exceptional IOPS/$ with Windows Server 2012 R2」- TechEd North America 2014
- 81. 80 高速リビルドの動作 必要ディスクの数を上回る物理ディスクがあり、空き容量が存在していることが、高速リビルド動作の条 件。 Windows Server 2012 では高速リビルド機能がないため、スペア専用ディスクをホットスペアとして用 意しておく必要がある。ホットスペアには、リビルド時に書込IOが集中し、リビルド時間が長時間化する ため、2012 R2以降ではホットスペアは推奨されない。 1 2 3 4 5 6 1 2 1 2 3 4 3 4 56 65 1 2 3 4 5 6 1 2 1 2 3 4 3 4 56 65 1 3 6 双方向ミラー：NumberofDataCopies=2 列の数：NumberofColumns=2 ＞必要台数は4台 必要台数よりも多い物理ディスクが接続さ れていることで、障害発生ディスクに保存 されていたスラブを他のディスクに移すこ とが可能。
- 82. 81 重複除去との併用も可能 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% ユーザー ドキュメント 一般的なファイル共有 ソフトウェア開発共有 VHD ライブラリ 記憶域スペースと重複除去の併用により、冗長性を維持しつつ、ストレージ領域の有効活用が可能に。 出典：「 Reduce Storage Costs with Data Deduplication」- TechEd North America 201３
- 83. 82 重複除去のオーバーヘッドは小さい 67% savings 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 1 2 3 150 users- Non-Dedupe vs Dedupe Series1 Series2 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 1 2 CapacityinGB Capacity savings with dedupe Series1 出典：「 Maximizing Storage efficiency with Dell and Microsoft Storage Spaces 」- TechEd North America 2014