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Microsoft Storage Spaces Direct

von Ulrike Rieß-Marchive

Microsoft Storage Spaces Direct ist eine Funktion in Windows Server und Azure Stack HCI, die Serverspeicher zusammenfasst, um ein hochverfügbares und skalierbares softwaredefiniertes Speichersystem für virtuelle Hyper-V-Maschinen aufzubauen. Die Funktion ist in den Windows-Server-Versionen 2012/2012R2016, 2019 und 2022 verfügbar. 

Storage Spaces Direct erstellt zwei Kopien von Daten an andere Knoten im Cluster. Jeder Knoten wird als Fehlerdomäne ausgeführt und die Daten werden über die Fehlerdomänen verteilt, um Datenverluste zu verhindern, wenn eine Festplatteausfällt. Wenn eine Festplatte ausfällt, werden die Daten auf eine andere Festplatte im Cluster repliziert, so dass jederzeit drei Kopien der Daten vorhanden sind. Das Konzept lässt sich mit der RAID-Technologie vergleichen.

Werden dem Cluster weitere Knoten hinzugefügt, fasst Storage Spaces Direct den Speicher automatisch im Cluster zusammen. Es können zwei bis 16 physische Server zu einem Cluster zusammengefasst werden. Insgesamt lassen sich über 400 Festplatten und bis zu 4 Petabyte nutzen. Die Minimalkonfiguration von zwei Servern bietet keine Failover-Option, dies ist erst mit einer Installation von mindestens vier Servern umsetzbar. 

Storage Spaces Direct verwendet Server Message Block (SMB) 3.0 für die Kommunikation zwischen den Speicherknoten.

Storage Spaces Direct kann auf zwei Arten implementiert werden. Bei der hyperkonvergenten Bereitstellung befinden sich die Hyper-V-Cluster und der Speicher auf derselben Hardware; laut Microsoft ist dieses Modell eher für kleinere Scale-Out-Anordnungen geeignet. Bei der Private-Cloud-Storage-Bereitstellung sind die Hyper-V-Cluster und die Speicherressourcen getrennt; Microsoft empfiehlt dieses Modell für größere Scale-Out-Bereitstellungen.

Durch die Trennung von Hyper-V-Clustern und Speicher in der Private-Cloud-Bereitstellung können Administratoren die Speicher- und Rechenressourcen unabhängig voneinander skalieren und verwalten.

Mit dem hyperkonvergenten Modell können die Ressourcen gemeinsam skaliert und verwaltet werden. Diese Bereitstellung kann als primärer Speicher für eine Hyper-V-VM-Datei oder als sekundärer Speicher für Hyper-V Replica-VM-Dateien verwendet werden.

Die Verwendung von Storage Spaces Direct erfordert: entweder eine Netzwerkkarte, die DRAM ermöglicht, oder ein Paar Netzwerkkarten-Ports; einen Cluster mit mindestens vier Knoten, auf denen Windows Server 2016 läuft; jeder Knoten ist Mitglied eines Active Directory.

Microsoft Storage Spaces Direct umfasst verschiedene Komponenten und Funktionen, die hier kurz gelistet sind:

Hyperkonvergente Implementierung

In einer hyperkonvergenten Konfiguration kommt ein einzelnes Cluster für Compute- und Storage-Ressourcen zum Einsatz. Dabei werden virtuelle Hyper-V-Computer oder SQL-Datenbanken auf den Storage-Servern ausgeführt und Dateien auf lokalen Volumes gespeichert. Der Vorteil ist, dass der Zugriff auf die Dateiserver und die entsprechenden Berechtigungen nicht konfiguriert werden müssen, was die Hardwarekosten senken kann.

Konvergente Implementierung

Bei einer konvergenten Installation stehen separate Cluster für Storage- und Compute-Ressourcen bereit. Dabei wird über den Storage Spaces Direct ein Dateiserver mit Scale-Out-Funktion eingerichtet, um NAS-Zugriff mittels SMB-Dateifreigaben zu gewährleisten. So lassen sich Compute-Ressourcen und Workloads unabhängig vom Speicher-Cluster skalieren. Das ist vor allem in größeren Umgebungen essenziell, beispielsweise für Hyper-V IaaS für Service Providers und große Umgebungen.

05 Jan. 2024

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