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Scale-Out Fileserver

                 Matthias Gessenay
                 Matthias.gessenay@corporatesoftware.ch
Agenda
n    Das Problem
n    Die neuen Möglichkeiten
n    Verwendete Techniken
n    Integration mit System Center 2012




                                           2
DAS „PROBLEM“


                3
Das “Problem”
n    Hochverfügbare Dateiserver = Cluster
n    Aber Cluster = eine Instanz
n    Also kein Scale-Out
n    Vielleicht DFS-R?
      o  Locking
      o  Usw.




                                             4
DIE NEUEN MÖGLICHKEITEN


                          5
Beides!
n  Cluster Shared Volumes (CSV) sind jetzt auch für Fileserver
    freigegeben
    o  Haben eigenes Locking-System (“orchestrierte I/O Operations”)
    o  Multi-Subnet
    o  Brauchen ein NTFS-Drive (oft iSCSI)
n  Ungeschriebene Best Practice: 1 Share pro 1 CSV




                                                                        6
Scale-Out
n  Fixer Scale-Out mit Hyper-V möglich
    o  Scale-Out Fileserver-Rolle (SOF) läuft als Clusterservice
    o  Registriert alle IPs
    o  Benutzt Round Robin
    o  + 1 Clusternode = +1 Fileserver
n  Dynamischer Scale-Out mit System Center
    o  Service-Orientiert
    o  Integration mit SCOM




                                                                    7
VERWENDETE TECHNIKEN


                       8
Cluster Shared Volumes
n  Werden unter %SystemDrive%ClusterStorage als einzelne Volumes
    angezeigt
n  Locking ist nicht auf LUN, sondern auf File-Level
n  Jedes Volume hat einen Node als Coordinator (hält auch die NTFS-
    Metadaten)
n  Non-Coordinators machen einen Request beim Coordinator-Node
n  Windows Cache Manager Integration




                                                                       9
SMB v3
n    Erheblich verbesserte Performance
n    Better together mit Hyper-V v3
n    Encryption
n    SMB RDMA (Remote Direct Memory Access)




                                               10
Hyper-V
n  Viele Enterprise-Features jetzt im Server Standard
n  Mehr Features als SCVMM -> Replica
n  Sehr gute SMB-Anbindung (SMB3)




                                                         11
title
Anatomy of a Scale-
Out File Server
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  |	
  ?	
  {$_.GroupType	
  -­‐eq	
  "ScaleoutFileServer"}	
  |	
  FL	
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Name	
  	
  	
  	
  	
  	
  :	
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State	
  	
  	
  	
  	
  :	
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GroupType	
  :	
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Get-­‐ClusterGroup	
  |	
  ?	
  {$_.GroupType	
  -­‐eq	
  "ScaleoutFileServer"}	
  |	
  Get-­‐ClusterResource	
  
	
  
Name	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  State	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  OwnerGroup	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  
ResourceType	
  
-­‐-­‐-­‐-­‐	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  
-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐	
  
Scale-­‐Out	
  File	
  Server	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  Online	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  smbsofs33	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  
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10.217.108.49	
  
SQL Server




                                                                   Node     Node       Node
                                                                    A        B          C

                                                               Scale-Out File Server Cluster


Get-­‐SmbWitnessClient	
  |	
  FL	
  ClientName,	
  
FileServerNodeName,	
  WitnessNodeName	
  
ClientName	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  :	
  SQLServer	
  
FileServerNodeName	
  :	
  A	
  
WitnessNodeName	
  	
  	
  	
  :	
  B	
  
Move-­‐SmbWitnessClient	
  –ClientName	
  SQLServer	
  –
DestinationNode	
  C	
  
title
SMB Transparent
Failover
Failovers are not transparent


                                          SQL
                                         Server



                           fs1share            fs1share




                              Node A              Node B

                                 File Server Cluster
SMB Transparent Failover



                                       SQL
                                      Server




                                                  
                           fs1sha            fs1sha
                              re                  re
                           Node A              Node B

                             File Server Cluster
New components (1/2)                                   Witness
                                                       Service
                                                                        User
                                            Witness
                                                                       Kernel
                                            Protocol

                                                         SMB Server
                                 Witness
                                  Client

                       User                                             User

                       Kernel                                          Kernel


                                Operation                  State
                                            SMB 3.0
                                 replay                  persistence
                         SMB Redirector                  SMB Server

                                                        Resume Key
                                                           Filter

                                                         File System

                              SMB Client                 SMB Server
New components (2/2)                                   Witness
                                                       Service
                                                                        User
                                            Witness
                                                                       Kernel
                                            Protocol

                                                         SMB Server
                                 Witness
                                  Client

                       User                                             User

                       Kernel                                          Kernel


                                Operation                  State
                                            SMB 3.0
                                 replay                  persistence
                         SMB Redirector                  SMB Server

                                                        Resume Key
                                                           Filter

                                                         File System

                              SMB Client                 SMB Server
Overview



     continuous availability
Features (1/3)
Features (2/3)
Features (3/3)
Volume instance attach



  Volume               Namespace            Create                 Handles
  Protection           protection           Protection             Cancelled
  •  Database is       •  Local handles     •  Remote handles      •  Unclaimed
     being loaded         are being            are being              handles are
     from store           established          resumed                cancelled to
  •  All creates are   •  All rename and    •  All new creates        release file
     held until           create               are blocked until      create blackout
     complete (<3s)       operations are       all handles are
                          blocked until        resumed or
                          complete (<60s)      cancelled (<60s)
Overview
Registration process
  fs1share

                                      SQL Server




                        fs1share                fs1share




                           Node A                  Node B
                fs1
                               File Server Cluster
Notification process


                                     SQL Server




                       fs1share                fs1share




                          Node A                  Node B
                              File Server Cluster
DEMO


       33
INTEGRATION MIT SYSTEM
CENTER 2012
                         34
Scale-Out ist auch mit System Center möglich
n  Über ein Service Model lassen sich n Instanzen definieren
n  Diese Instanzen werden dynamisch skaliert, je nach Auslastung
n  Z. B. via ProTips vom SCOM




                                                                    35
Szenarien
n  Fileserver
    o  DFS-Namespace, z. B. mit Storage
    o  Cluster-Nodes (für CSV)



n  Hyper-V Storage
    o  Kann sich auf den SOF stützen




                                           36
DEMO


       37
FRAGEN?


          38

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Scale-Out Fileserver

  • 1. Drive your life. Scale-Out Fileserver Matthias Gessenay Matthias.gessenay@corporatesoftware.ch
  • 2. Agenda n  Das Problem n  Die neuen Möglichkeiten n  Verwendete Techniken n  Integration mit System Center 2012 2
  • 4. Das “Problem” n  Hochverfügbare Dateiserver = Cluster n  Aber Cluster = eine Instanz n  Also kein Scale-Out n  Vielleicht DFS-R? o  Locking o  Usw. 4
  • 6. Beides! n  Cluster Shared Volumes (CSV) sind jetzt auch für Fileserver freigegeben o  Haben eigenes Locking-System (“orchestrierte I/O Operations”) o  Multi-Subnet o  Brauchen ein NTFS-Drive (oft iSCSI) n  Ungeschriebene Best Practice: 1 Share pro 1 CSV 6
  • 7. Scale-Out n  Fixer Scale-Out mit Hyper-V möglich o  Scale-Out Fileserver-Rolle (SOF) läuft als Clusterservice o  Registriert alle IPs o  Benutzt Round Robin o  + 1 Clusternode = +1 Fileserver n  Dynamischer Scale-Out mit System Center o  Service-Orientiert o  Integration mit SCOM 7
  • 9. Cluster Shared Volumes n  Werden unter %SystemDrive%ClusterStorage als einzelne Volumes angezeigt n  Locking ist nicht auf LUN, sondern auf File-Level n  Jedes Volume hat einen Node als Coordinator (hält auch die NTFS- Metadaten) n  Non-Coordinators machen einen Request beim Coordinator-Node n  Windows Cache Manager Integration 9
  • 10. SMB v3 n  Erheblich verbesserte Performance n  Better together mit Hyper-V v3 n  Encryption n  SMB RDMA (Remote Direct Memory Access) 10
  • 11. Hyper-V n  Viele Enterprise-Features jetzt im Server Standard n  Mehr Features als SCVMM -> Replica n  Sehr gute SMB-Anbindung (SMB3) 11
  • 12. title Anatomy of a Scale- Out File Server
  • 13. Get-­‐ClusterGroup  |  ?  {$_.GroupType  -­‐eq  "ScaleoutFileServer"}  |  FL  Name,  OwnerNode,   State,  GroupType     Name            :  smbsofs33   OwnerNode  :  FSF-­‐260403-­‐07   State          :  Online   GroupType  :  ScaleoutFileServer   Get-­‐ClusterGroup  |  ?  {$_.GroupType  -­‐eq  "ScaleoutFileServer"}  |  Get-­‐ClusterResource     Name                                                    State                                                  OwnerGroup                                         ResourceType   -­‐-­‐-­‐-­‐                                                    -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐                                                  -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐                                         -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐   Scale-­‐Out  File  Server                  Online                                                smbsofs33                                           Scale  Out  File  Server  
  • 14. >  smbsofs33   Server:    stb-­‐red-­‐ dc-­‐01.stbtest.microsoft.com   Address:    10.200.81.201     Non-­‐authoritative  answer:   Name:         smbsofs33.ntdev.corp.microsoft.com   Addresses:    2001:4898:0:fff:0:5efe: 10.217.108.49                      2001:4898:0:fff:0:5efe: 10.217.108.103                      2001:4898:0:fff:0:5efe: 10.217.108.148                      10.217.108.148                      10.217.108.49                      10.217.108.103  
  • 15. >  smbsofs33   Server:    stb-­‐red-­‐ dc-­‐01.stbtest.microsoft.com   Address:    10.200.81.201     Non-­‐authoritative  answer:   Name:         smbsofs33.ntdev.corp.microsoft.com   Addresses:    2001:4898:0:fff:0:5efe: 10.217.108.49                      2001:4898:0:fff:0:5efe: 10.217.108.103                      2001:4898:0:fff:0:5efe: 10.217.108.148                      10.217.108.148                      10.217.108.49                      10.217.108.103     >  smbsofs33   Server:    stb-­‐red-­‐ dc-­‐01.stbtest.microsoft.com   Address:    10.200.81.201     Non-­‐authoritative  answer:   Name:         smbsofs33.ntdev.corp.microsoft.com   Addresses:    2001:4898:0:fff:0:5efe: 10.217.108.103                      2001:4898:0:fff:0:5efe: 10.217.108.148                      2001:4898:0:fff:0:5efe: 10.217.108.49  
  • 16.
  • 17.
  • 18. SQL Server Node Node Node A B C Scale-Out File Server Cluster Get-­‐SmbWitnessClient  |  FL  ClientName,   FileServerNodeName,  WitnessNodeName   ClientName                  :  SQLServer   FileServerNodeName  :  A   WitnessNodeName        :  B   Move-­‐SmbWitnessClient  –ClientName  SQLServer  – DestinationNode  C  
  • 20. Failovers are not transparent SQL Server fs1share fs1share Node A Node B File Server Cluster
  • 21. SMB Transparent Failover SQL Server fs1sha fs1sha re re Node A Node B File Server Cluster
  • 22. New components (1/2) Witness Service User Witness Kernel Protocol SMB Server Witness Client User User Kernel Kernel Operation State SMB 3.0 replay persistence SMB Redirector SMB Server Resume Key Filter File System SMB Client SMB Server
  • 23. New components (2/2) Witness Service User Witness Kernel Protocol SMB Server Witness Client User User Kernel Kernel Operation State SMB 3.0 replay persistence SMB Redirector SMB Server Resume Key Filter File System SMB Client SMB Server
  • 24. Overview continuous availability
  • 28. Volume instance attach Volume Namespace Create Handles Protection protection Protection Cancelled •  Database is •  Local handles •  Remote handles •  Unclaimed being loaded are being are being handles are from store established resumed cancelled to •  All creates are •  All rename and •  All new creates release file held until create are blocked until create blackout complete (<3s) operations are all handles are blocked until resumed or complete (<60s) cancelled (<60s)
  • 30. Registration process fs1share SQL Server fs1share fs1share Node A Node B fs1 File Server Cluster
  • 31. Notification process SQL Server fs1share fs1share Node A Node B File Server Cluster
  • 32.
  • 33. DEMO 33
  • 35. Scale-Out ist auch mit System Center möglich n  Über ein Service Model lassen sich n Instanzen definieren n  Diese Instanzen werden dynamisch skaliert, je nach Auslastung n  Z. B. via ProTips vom SCOM 35
  • 36. Szenarien n  Fileserver o  DFS-Namespace, z. B. mit Storage o  Cluster-Nodes (für CSV) n  Hyper-V Storage o  Kann sich auf den SOF stützen 36
  • 37. DEMO 37
  • 38. FRAGEN? 38