Serveur de fichiers Scale-Out avec Windows Server 2012 R2

La solution SAN de Microsoft

Avec Windows Server 2012 R2, Microsoft a amélioré de nombreuses technologies et options déjà disponibles et ajouté de nouvelles fonctions intéressantes. Dans le domaine du stockage en particulier et dans la virtualisation s’appuyant sur Hyper-V, beaucoup d’aspects ont fait l’objet d’une nouvelle conception et ont été optimisés. De nombreuses exigences sont à présent réalisables grâce à de nouvelles approches de solution. La pierre angulaire d’une infrastructure moderne est la mémoire de données centrale, qui sans stockage partagé ne procure par les fonctionnalités telles que haute disponibilité ou Live Migration avec Hyper-V. Avec Windows 2012 R2, Microsoft a donc complètement repensé le stockage partagé en termes d’évolutivité, de disponibilité et de performance. Dans ce contexte, deux notions font toujours leur apparition, Storage Spaces et Scale-Out Fileserver. Il s’agit ici de deux concepts fondamentalement différents, mais qui peuvent se compléter mutuellement. Ces deux notions seront expliquées ci-après.

Source: Microsoft

Storage Spaces

Le concept que recèle la notion de Microsoft Storage Spaces est très simple malgré la flexibilité. Des JBOD certifiés dont les disques durs sont réunis en ce qu’on appelle un « Storage Pool » servent de base hardware. Des disques virtuels peuvent être générés à partir de ce Storage Pool.

A la création de ces disques virtuels, la configuration du stockage peut être définie en sélectionnant les options « Simple » (sans sauvegarde des données), « Mirror » (mise en miroir en 2 ou 3 fois) ou « Parity » (de façon analogue à un RAID 5).
Des Storage Spaces peuvent également servir de stockage partagé pour un cluster de basculement et sont alors gérés par le biais du gestionnaire de cluster de basculement. Des machines virtuelles Hyper-V peuvent être sauvegardées sur le volume partagé du cluster. Sous cette forme, les Storage Spaces peuvent constituer la base d’un serveur de fichiers Scale-Out. Ces Storage Spaces peuvent donc être considérés comme la réponse de Microsoft aux environnements SAN et de stockage classiques basés sur des blocs.

Explications du serveur de fichiers Scale-Out de Microsoft

Le serveur de fichiers Scale-Out présenté par Microsoft est une solution pour un serveur de fichiers à évolutivité horizontale. Horizontale signifie dans ce contexte l’ajout de matériel supplémentaire. Le serveur de fichiers ne doit cependant pas représenter un archivage classique de fichiers, mais plutôt une mémoire performante et à haute disponibilité pour des données d’applications, en particulier pour des machines virtuelles sous Microsoft Hyper-V et des bases de données Microsoft Exchange ou SQL. Des archivages de fichiers classiques peuvent être mis à disposition par exemple dans une machine Hyper-V. Cela étant, les serveurs de fichiers Scale-Out adopte une position intermédiaire entre le stockage immédiatement inférieur et les serveurs hôtes qui accèdent ultérieurement à la mémoire. Contrairement aux solutions SAN classiques, un serveur de fichiers Scale-Out n’agit pas au niveau des blocs mais bien au niveau des fichiers. La connexion aux hôtes n’est pas assurée par Fibre-Channel(FC) ou le protocole iSCSI mais bien par le protocole SMB 3.x de Microsoft.
Parmi les nouveautés essentielles dans le protocole SMB version 3.0 figurent le SMB-Multichannel et le SMB Direct. SMB-Multichannel permet d’utiliser plusieurs connexions réseau en parallèle. Cette option assure non seulement une meilleure performance, la disponibilité quant à elle en est nettement accrue. Des tests indépendants effectués par l’association SNIA sur des composants de réseau 40 GBit Infiniband ont démontré que des taux de transfert supérieurs à 3.700 Mo/s sont également possibles avec un serveur de fichiers Windows. 

Source: Microsoft

À l’aide du protocole SMB-Direct et de cartes réseau dotées de la fonction RDMA, il est possible de reporter des données directement sur la mémoire RAM du serveur. Cette possibilité procure de suite deux avantages, premièrement la haute performance en cas d‘accès directs à la RAM et deuxièmement la charge réduite du processeur.
Autrement qu’avec le cluster de basculement classique, il s’agit dans le rôle du serveur de fichiers Scale-Out d’un cluster actif/actif. Cela signifie que le cluster peut traitement simultanément des tâches des clients SMB. L’ensemble du système se laisse ainsi convertir en un cluster horizontal par l’ajout d’autres serveurs. Huit serveurs maximum peuvent être regroupés dans un cluster. Il en résulte une augmentation de performance et du fait de la structure, on obtient également un basculement automatique en cas de panne d’un serveur. Avec VVS for SMB File Share et le basculement transparent ainsi que SMB Persistent, un serveur de fichiers Scale-Out est parfaitement armé aussi pour un backup et tous les scénarios possibles de panne.
L’archivage directement inférieur constitue la base d’un serveur de fichiers Scale-Out. À ce niveau peuvent être mis en œuvre tous les types de systèmes d’archivage qui sont pris en charge par Windows dans le cluster de basculement. Parmi ces systèmes figurent SAS, iSCSI, Fibre Channel et bien sûr aussi des JBOD SAS en combinaison avec des Storage Spaces.

Microsoft Storage-Spaces en résumé

Dans des environnements SMB, des Storage Spaces servant de base pour installer un cluster Hyper-V peuvent très bien constituer une alternative à un système RAID matériel classique. Au niveau de l’utilisation, Microsoft doit encore peaufiner certains points. C’est pourquoi, je ne recommanderais pas de Storage Spaces dans des environnements de grande taille.

Microsoft Scale-Out-Fileserver en résumé

Par la conception redondante de tous les composants d’un serveur de fichiers Scale-Out, on évite ce qu’on appelle un point unique de défaillance (Single Point of Failure). Le système profite alors aussi bien d’une performance supérieure grâce à SMB Multichannel que d’une plus grande sécurité face à la défaillance éventuelle des composants matériels assemblés grâce à leur redondance. Des scénarios typiques d’application de SOFS sont les fermes serveurs Hyper-V mais aussi les bases de données MS-SQL. Avec SMB 3.2 (introduit avec R2) des améliorations ont été intégrées dans le protocole SMB pour des tâches aléatoires de lecture et d’écriture avec des petites tailles de blocs qui sont typiques pour SQL Server OLTP.

auteur

Matthias Beller

Solution Architect

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