Failoverclusteringopslagarchitecturen

Windows Server Failover Clustering ondersteunt verschillende opslagarchitectuurpatronen die hoge beschikbaarheid en tolerantie bieden voor geclusterde rollen. In dit artikel worden opslagarchitecturen behandeld, waaronder SAN, NAS, hypergeconvergeerde, niet-geaggregeerde Opslagruimten Direct en gemengde topologieën.

De hier behandelde opslagarchitecturen laten zien hoe rekenonderdelen en opslagonderdelen worden geschaald en hoe Cluster Shared Volumes (CSV) of Storage Spaces Direct (S2D) worden gebruikt. In dit artikel worden niet alle mogelijke configuraties van de opslagarchitectuur of ongebruikelijke edge-gevallen beschreven.

Architectuurvergelijking

Alle architecturen zijn afhankelijk van clustermogelijkheden (quorum, statuscontrole, failover) die in het overzicht worden beschreven. Csv-gebruiksgegevens (synchronisatie van metagegevens, omgeleide I/O) zijn beschikbaar in het CSV-overzicht. Zie de hardwarevereisten voor clustering voor SAN en NAS (multipath, isolatie). De Scale-Out bestandsserver actief-actiefsemantieken worden in het overzicht behandeld.

SAN- of NAS-opslag

Niet-geaggregeerde SAN- of NAS-opslag (inclusief SMB 3.0-shares) plaatst opslag op een afzonderlijke infrastructuur. Clusterknooppunten hebben toegang tot de opslag via het netwerk. Reken- en opslagcapaciteit kunnen onafhankelijk van elkaar schalen.

De belangrijkste kenmerken van een niet-geaggregeerd SAN- of NAS-model zijn:

• Ondersteunt failover voor VM's, Scale-Out Bestandsservergegevens, SQL Server (op SMB) en andere geclusterde apps.

• Het SAN- of NAS-platform biedt opslag beschikbaarheid en tolerantie. Gebruik multipath I/O of NIC-koppeling om enkele storingspunten te voorkomen (zie hardwarevereisten).

• SMB-delen kunnen profiteren van SMB Multichannel en SMB Direct voor doorvoer en veerkracht.

• Onafhankelijk schalen: rekenkracht (CPU/RAM) zonder opslag toevoegen of alleen opslag uitbreiden.

• Clusters ondersteunen maximaal 64 knooppunten.

Bekijk de volgende planningsoverwegingen voordat u een san- of NAS-failovercluster implementeert of uitbreidt:

• Schalen en prestaties zijn leverancierspecifiek. Raadpleeg uw platformrichtlijnen.

• Houd firmware en stuurprogramma's consistent voor blokprotocollen (Fibre Channel, iSCSI). Zorg voor netwerkredundantie voor SMB.

• Isoleer opslagverkeer van client- en beheerpaden om conflicten te verminderen.

• Plan de beschikbaarheid en redundantie van het netwerkpad zodat deze overeenkomen met de tolerantie van uw opslagplatform.

• Pas ACL's voor bestandsshares toe, zodat alleen clusterknooppunten toegang hebben tot gedeelde resources.

Kies dit model wanneer de levenscyclus of groei van de opslag verschilt van rekenkracht, of wanneer gecentraliseerde gedeelde opslag meerdere clusters moet verwerken. Schaalaanpassing van opslagclusters is leverancierspecifiek. Neem contact op met uw leveranciers om te begrijpen hoe de opslagoplossing die ze aanbieden, kan worden geschaald.

Hyperconverged

In deze hypergeconvergeerde configuratie groepeert Storage Spaces Direct de lokale schijven in elk clusterknooppunt in een gedeeld opslagpool, worden volumes weergegeven als Cluster Shared Volumes (CSV) en worden gegevens tussen clusterknooppunten gerepliceerd voor veerkracht. Rekenkracht (CPU en RAM) en opslagcapaciteit groeien samen wanneer u clusterknooppunten toevoegt.

Belangrijke kenmerken van een hypergeconvergeerd model:

• Ondersteunt geclusterde workloads, zoals virtuele machines, Scale-Out bestandsservertoepassingsgegevens, SQL Server-databases (op SMB en CSV) en toepassingen in containers.

• Met clusterfailover kunnen VM's en andere geclusterde rollen op elk knooppunt in het cluster worden verplaatst of opnieuw worden opgestart.

• Lokale NVMe-, SSD- en HDD-apparaten zijn gegroepeerd en volumes worden weergegeven als CSV's voor een uniforme naamruimte.

• Gegevenstolerantie maakt gebruik van spiegeling, pariteit of geneste tolerantie en gegevens worden gerepliceerd naar andere knooppunten. Zie Fouttolerantie en opslagefficiëntie voor meer informatie over fouttolerantie voor Opslagruimten Direct.

• Symmetrisch schalen, wat betekent dat elk toegevoegde knooppunt zowel rekenkracht als opslag bijdraagt.

• Clusters ondersteunen tussen 1 en 16 knooppunten met Storage Spaces Direct.

• Netwerken met lage latentie oost-west en, waar geconfigureerd, RDMA (RoCE of iWARP) verbetert de doorvoer en vermindert de CPU-overhead.

Planningsoverwegingen voordat u hypergeconvergeerde clusters implementeert of uitbreidt:

• Houd firmware- en stuurprogrammaversies consistent bij opslagadapters en schijven.

• Valideer de netwerkconfiguratie (QoS, RDMA-prioriteit en stroombeheer) om congestie te voorkomen en voorspelbare latentie te garanderen.

• Groottecache- en capaciteitslagen (NVMe, SSD en HDD) met behulp van gepubliceerde richtlijnen voor het onderhouden van aanbevolen verhoudingen voor prestaties.

• Reserveer herbouwcapaciteit zodat het cluster veilig schijf- of knooppuntfouten kan verdragen en het draaien op bijna 100% bezetting kan worden vermeden.

• Bewaak station-, behuizings- en replicatiegezondheid proactief.

Niet-samengevoegde Opslagruimten Direct

Niet-geaggregeerde Opslagruimten Direct scheidt reken- en opslag in afzonderlijke clusters. Een rekencluster (met workloads zoals VM's, Scale-Out bestandsserverfuncties, SQL Server-databases of toepassingen in containers) heeft toegang tot opslag die wordt geleverd door een afzonderlijk Storage Spaces Direct-cluster via SMB 3.0.

Belangrijke kenmerken van een niet-geaggregeerde Architectuur van Opslagruimten Direct:

• Onafhankelijk schalen: voeg alleen rekenknooppunten toe voor meer CPU- en RAM-resources of voeg alleen opslagknooppunten toe voor capaciteit en prestaties. Groeipercentages kunnen afwijken.

• Ondersteunt dezelfde geclusterde workloads als hypergeconvergeerde modellen wanneer deze beschikbaar worden gemaakt via SMB- of CSV-ondersteunde shares.

• Opslagcluster maakt gebruik van spiegeling, pariteit of geneste tolerantie en gegevens worden gerepliceerd naar andere knooppunten. Zie Fouttolerantie en opslagefficiëntie voor meer informatie over fouttolerantie voor Opslagruimten Direct.

• Onderhoudsisolatie: u kunt opslagknooppunten los van rekenknooppunten patchen of opnieuw opstarten.

• Meerdere rekenclusters kunnen shares van één opslagcluster verbruiken (afhankelijk van capaciteits- en prestatieplanning).

• Rekenclusters ondersteunen tussen 1 en 64 knooppunten.

• Opslagclusters ondersteunen tussen 1 en 16 knooppunten.

• Vereist betrouwbare netwerken met lage latentie oost-west (optioneel RDMA) tussen clusters voor voorspelbare prestaties.

Planningsoverwegingen voordat u niet-geaggregeerde Opslagruimten Direct implementeert of uitbreidt:

• Lijn firmware, stuurprogramma's en frequenties voor het bijwerken van het besturingssysteem uit tussen opslagknooppunten. Vermijd gemengde stuurprogrammaversies.

• Valideer de netwerkconfiguratie (QoS, RDMA-prioriteit en stroombeheer) om congestie te voorkomen en voorspelbare latentie te garanderen.

• Voorspel uiteenlopende groei (CPU, RAM, capaciteit en IOPS) en stel drempelwaarden in voor wanneer elk cluster onafhankelijk moet worden geschaald.

• Pas toegang met minimale bevoegdheden toe. Beperk beheertoegang tussen reken- en opslagclusters met behulp van ACL's voor bestandsshares naar vereiste clusterknooppunten.

• Bewaak de toestand van de schijf, behuizing en de gezondheid van de replicatie proactief in het opslagcluster, zodat onafhankelijke berekeningen niet worden beïnvloed door de beschikbaarheid van de opslag.

In het volgende diagram ziet u een niet-geaggregeerde implementatie met één rekencluster en één opslagcluster.

Wanneer u meer rekenresources toevoegt, kunt u een nieuw knooppunt toevoegen aan het bestaande rekencluster of een nieuw cluster toevoegen. In het volgende diagram ziet u wat er gebeurt met de eenvoudige implementatie als u er een nieuw cluster aan toevoegt zonder dat u meer opslagruimte hoeft toe te voegen.

Wanneer u meer opslagresources toevoegt voor het hosten van gegevens zonder meer rekenresources toe te voegen, kunt u een nieuw knooppunt toevoegen aan het bestaande opslagcluster of een nieuw cluster toevoegen. In het volgende diagram ziet u hoe de eenvoudige implementatie eruitziet wanneer u een nieuw cluster toevoegt zonder rekenresources zoals CPU of RAM toe te voegen.

Hypergeconvergeerd met SAN-opslag

Vanaf Windows Server 2022 kunt u hypergeconvergeerde Opslagruimten Direct combineren met externe SAN-opslag in hetzelfde failovercluster. Deze architectuur combineert een hypergeconvergeerd Storage Spaces Direct-cluster (lokale schijven gegroepeerd en beschikbaar gemaakt als CSV's met reFS-ondersteuning) met externe SAN-opslag die aan hetzelfde cluster wordt gepresenteerd en toegevoegd als CSV's met NTFS-ondersteuning. De twee opslagbronnen bestaan naast elkaar, maar blijven gescheiden.

Belangrijke kenmerken van een hypergeconvergeerd plus SAN-model:

• Co-existentie: S2D-CSV's en SAN-CSV's werken naast elkaar in hetzelfde failovercluster.

• Strikte scheiding: SAN-schijven mogen nooit worden toegevoegd aan de Opslagruimten Direct-pool en onafhankelijk worden beheerd.

• Opmaakvereisten:

  • Formatteer SAN-volumes als NTFS voordat u ze converteert naar gedeelde clustervolumes.

  • Formatteer de Storage Spaces Direct-volumes als ReFS voordat u ze converteert naar Cluster Shared Volumes.

• Ondersteunde SAN-connectiviteit omvat Fibre Channel, iSCSI en iSCSI-doel.

• Flexibiliteit bij plaatsing van werkbelastingen: plaats latentiegevoelige of voor ReFS geoptimaliseerde workloads (zoals grote VHDX-sets of containerlagen) op S2D-volumes. Plaats workloads waarvoor specifieke NTFS-functies of bestaande SAN-beheerhulpprogramma's op SAN-volumes zijn vereist.

• Onafhankelijke capaciteitsuitbreiding: hypergeconvergeerde knooppunten toevoegen (reken- en opslag toevoegen) of SAN-capaciteit uitbreiden (alleen opslag toevoegen) zonder dat dit van invloed is op de andere.

• Foutdomeinen blijven uniek: S2D verwerkt stations- en knooppuntfouten via tolerantiesets. SAN verwerkt de beschikbaarheid via een eigen controller, infrastructuur of multipath-ontwerp.

• Opslagruimten Direct-clusters ondersteunen tussen 1 en 16 knooppunten.

Planningsoverwegingen voordat u een gecombineerde hypergeconvergeerde plus SAN-architectuur implementeert of uitbreidt:

• SAN-schaalaanpassing en -prestaties zijn leverancierspecifiek. Raadpleeg de platformrichtlijnen.

• Probeer geen door SAN geleverde schijven toe te voegen aan S2D-opslaggroepen.

• Onderhoud consistente firmware- en stuurprogrammaversies voor zowel opslagsubsystemen (S2D-adapters als SAN-HBA's/NIC's).

• Stel richtlijnen voor de plaatsing van workloads vast (bijvoorbeeld een hoog verloop of geschiktheid voor ontdubbeling) en documenteer welk CSV-type moet worden gebruikt.

• Bewaak de capaciteitstrends afzonderlijk: S2D-poolgebruik versus SAN-matrixgebruik om upgrades te voorspellen.

• Strategieën voor back-up en herstel na noodgevallen uitlijnen; SAN-momentopnamen en op S2D gebaseerde volumeback-ups kunnen verschillende planningen en hulpprogramma's volgen.

• Prestatie-isolatie controleren; intensief SAN I/O mag geen S2D-replicatieverkeer in oost-west opnemen.

• U moet plannen voor beschikbaarheid van SAN- en netwerkpaden en redundantie zodat deze overeenkomen met de beschikbaarheid van elk opslagplatform.

Ondersteuning voor gemengde architectuur

Hyper-V ondersteunt het combineren van de volgende architecturen in hetzelfde rekencluster:

• Hyper-V met Niet-samengevoegde Opslagruimten Direct

• Gescheiden Hyper-V met SAN

• Niet-gesegmenteerde Hyper-V met NAS

In het volgende diagram ziet u een voorbeeld van een implementatie met een rekencluster met een combinatie van niet-geaggregeerde SAN- en NAS-opslag.

Netwerkopslagprotocollen

Windows Server ondersteunt de volgende protocollen voor netwerkbestandsopslag:

• SMB via TCP

• SMB via QUIC

• MKB over RDMA (SMB Direct)

Windows Server ondersteunt ook de volgende protocollen voor netwerkblokopslag:

• iSCSI

• Fibre Channel

• InfiniBand

Microsoft biedt ook een in-box software-gebaseerde iSCSI-initiator voor netwerkblokopslag.

U kunt ook een leverancierclient voor opslag gebruiken voor elk apparaat dat beschikbaar is in de Windows Server-catalogus.