Storage Spaces Direct dans Windows Server 2016

Technical Preview 4

Mémoire à haute disponibilité avec des composants économiques

Depuis Server 2012 déjà, Microsoft vise, avec Storage Spaces, à fournir un stockage haute disponibilité sans infrastructure Fibre Channel onéreuse et complexe. Depuis Server 2012, il est donc possible de connecter par SAS des châssis de disques durs externes sans intelligence propre (JBOD) à tous les serveurs d’un cluster de basculement. 

L’assise des Storage Spaces est un pool constitué des disques durs des JBODS ; le pool est l’élément principal permettant de générer des disques durs virtuels qui sont utilisés comme volume partagé de cluster dans le cluster de basculement. Que ce soit à titre de stockage pour les machines Hyper-V qui sont exploitées sur le même cluster de basculement ou à titre de partage SMB3 haute disponibilité, pouvant servir à son tour d’emplacement pour des machines Hyper-V d’autres clusters de basculement. A cet effet, tous les serveurs doivent avoir une connexion SAS physique vers chaque JBOD et seuls des disques durs SAS et des disques SSD SAS peuvent être utilisés.

(Photo: TechNet)

Le manque de succès de cette solution s’explique par le fait que les JBOD, les contrôleurs hôte de bus SAS et les disques durs SAS ou les disques SSD SAS sont encore très onéreux, ce qui la relègue au rang des solutions FibreChannel professionnelles. De même, la longueur maximale des câbles SAS et le nombre maximal de ports hôtes des JBOD limite l‘évolutivité. Des commutateurs SAS n’apportent ici qu’une aide limitée car ils peuvent certes surmonter la limitation des ports mais par le problème de longueur des câbles.

Malgré tout, cette solution est toujours prise en charge par Server 2016 et a aussi sa raison d’être dans certains types d‘applications.

Quels sont les changements de Server 2016 Technical Preview 4 ?

Afin de pouvoir renoncer davantage à du matériel supplémentaire, Microsoft a introduit avec Server 2016 une autre solution nommée Storage Spaces Direct (S2D). L’idée est d’utiliser le stockage constitué localement de chaque serveur dans le cluster de basculement et de le regrouper en un pool, auquel cas, la répartition des données sur d’autres nœuds est effectuée par le biais d’adaptateurs 10GbE avec SMB3 supportant le RDMA.

(Photo: TechNet)

A partir de ce pool sont alors générés des disques virtuels qui en fonction de l’usage peuvent être pourvus de différentes redondances. Il existe des miroirs Two-Way (mise en miroir de données sur deux nœuds), des miroirs Three-Way (mise en miroir de données sur 3 nœuds) et une Parity (erasure coding) . Les disques durs virtuels peuvent à leur tour héberger les volumes partagés de cluster et un cluster par exemple constitué de stockage et d’Hyper-V peut être disponible. Avec cette approche, Microsoft franchit une étape systématique vers des systèmes hyper-convergents semblables au vSAN de VMware.

De manière générale,  les Storage Spaces Direct  dans la Technical Preview 4 comportent au moins quatre nœuds équipés de manière identique.  Cela vient du fait que la plus petite redondance est un miroir Two-Way par lequel deux copies sont réparties sur les serveurs et du fait que plus de 50% des nœuds doivent toujours être en ligne afin de garantir un quorum de stockage. Il n‘est pas encore certain que le nombre de serveurs changera dans la version finale, mais un cluster haute disponibilité constitué de deux serveurs plus le stockage serait à mon avis la solution idéale pour les petites et moyennes entreprises, voyons voir ce qu’il en adviendra. 

Selon moi, la configuration minimum actuelle doit comprendre au moins cinq serveurs. Compte tenu du quorum de stockage, deux nœuds pourraient être supprimés au lieu du seul nœud pour quatre serveurs.

Grâce à la suppression de l’infrastructure SAS, des disques durs SATA et disques SATA économiques peuvent désormais être utilisés, et la prise en charge de SSD NVMe est également une autre nouveauté. Les disques SSD peuvent servir de cache lecture/écriture et de stockage pour des métadonnées. Des configurations all-flash également sont possibles avec des disques SSD NVMe en tant que cache écriture et en tant que mémoire pour des métadonnées pour disques durs virtuels. La mise en œuvre de SSD est opportune en tout cas afin de compenser la performance d’écriture un peu faible lors de la mise en miroir.

L’extensibilité de la solution s’effectue trè simplement, il suffit d’intégrer dans le cluster un autre noeud cluster équipé de façon identique. La répartition des données sur les nouveaux disques durs est prise en charge automatiquement par Storage Spaces Direct en arrière-plan. Dans un scénario de type hyper-convergé, n'oublions cependant pas de disposer de suffisamment d’espace pour les disques mais aussi suffisamment de puissance de calcul et de mémoire de travail pour pouvoir exploiter les machines Hyper-V éventuellement planifiées.

Fig. 1

Vue des nœuds cluster en tant que Enclosures avec disques durs disponibles. Du point de vue Storage, chaque serveur est un enclosure avec disque dans l’ensemble S2D Verbund.

Fig. 2

Vue du pool créé avec les disques durs qu'il contient

Fig. 3

Vue du disque virtuel qui a été préparé comme volume partagé de cluster.

Des disques virtuels à multi-résilience est une autre nouvelle caractéristique. Dans un disque virtuel sont créés deux niveaux, un niveau miroir sur lequel il est toujours écrit en premier lieu et un deuxième niveau de parité sur lequel des données sont déplacées à partir du niveau miroir en cas de besoin (dès qu’il est plein). L’avantage de l’écriture rapide sur le niveau miroir et le faible encombrement du niveau de parité sont ainsi réunis. Dans l’ancien concept de Storage Space, la performance de niveaux de parité était encore relativement lente et peu conseillée à utiliser. A ce propos, attendons les résultats de test pour voir si Server 2016 peut apporter des améliorations. Sinon, il s’agirait un compromis intéressant entre vitesse et faible perte dans l’emplacement de stockage.

La configuration et la gestion doivent, du moins dans la TP4, être réalisées complètement à l’aide de Powershell. Il n’existe que des possibilités très limitées de configurer par le biais d’une interface graphique, privant l’utilisateur de nombreuses options qui sont disponibles uniquement avec Powershell. Il est donc préférable de tout configurer et gérer directement par Powershell. Le Powershell Editor (Powershell ISE) est ici très utile. Lorsqu’on dispose de tous les ordres de base pour configurer et gérer, ceux-ci peuvent être exécutés simplement ligne par ligne à l’aide de l’éditeur.

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