Kostenloses Shared Storage für Hyper-V und ESXi mit StarWind Virtual SAN Free

    StarWind Virtual SAN FreeStarWind Virtual SAN fasst wie Storage Spaces Direct oder VMware vSAN lokale Lauf­werke eines Server-Clusters zu einem hoch­verfüg­baren Pool zusammen. Dieser dient Virtua­lisierungs-Hosts oder Anwen­dungen als Shared Storage. Die Free Edition bietet fast alle Features der Voll­version und darf pro­duktiv eingesetzt werden.*

    Seit die beiden führenden Plattformen für die x86-Virtualisierung ihr eigenes Software-defined Storage (SDS) enthalten, scheint auf den ersten Blick kein Bedarf mehr für Produkte von Drittanbietern zu bestehen. Sieht man aber genauer hin, dann erkennt man bei Storage Spaces Direct (S2D) und vSAN nicht nur die eine oder andere funktionale Einschränkung. Vielmehr erfordern sie unter bestimmten Bedingungen auch ein hohes Aufwandsbudget.

    Hyperkonvergente oder konvergente Infrastruktur

    StarWind Virtual SAN ist eine Windows-Anwendung, welche man bei der Einrichtung einer Hyper-converged Infrastructure (HCI) in die Parent Partition von Hyper-V installiert. Alternativ dazu lässt sich ein eigen­ständiger Storage-Tier zur Verfügung stellen, indem Virtual SAN auf einem Windows-Cluster ohne Hyper-V-Rolle betrieben wird.

    Kommt Virtual SAN mit ESXi oder XenServer zum Einsatz, dann installiert man es in den Windows-Gast innerhalb von VMs.

    Hyper-V und StarWind Virtual SAN in einer hyperkonvergenten Konfiguration. Quelle: StarWind

    Virtual SAN unterstützt ein Scale-out auf eine beliebige Anzahl von Knoten, das gilt gleichermaßen für die Free Edition. In einer Minimal­konfiguration kann es auf zwei Nodes mit Windows Server Standard oder Hyper-V Server seine Dienste anbieten.

    Die Hochver­fügbarkeit wird durch die synchrone Replikation der iSCSI-LUNs oder VMs von einer Node zur anderen erreicht. Daneben beherrschen die Enterprise und Datacenter Edition auch eine asynchrone Replikation zu einer private oder public DR-Site wie Azure.

    SAN-Features auf Basis eines Speicher-Pools

    Auf Basis des hochverfügbaren Speichers bietet Virtual SAN eine Reihe von Features an, wie sie von SANs bekannt sind. Dazu zählen Deduplizierung und Kompression, RAM- und Flash-Caches (die zwischen den Hosts synchronisiert werden), Snapshots und automatisches Storage Tiering.

    Aufgrund seiner Fähigkeiten und seiner Lizenz­bedingungen eignet sich StarWind Virtual SAN unter anderem für folgende Szenarien:

    Einrichtung eines separaten Storage Tiers für VMs oder SQL-Datenbanken: VMware vSAN unterstützt nur eine hyper­konvergente Konfiguration, so dass sich damit eine eigenständige Storage-Lösung nicht realisieren lässt. Microsofts Storage Spaces Direct kennt diese Einschränkung nicht, setzt aber die Datacenter Edition von Windows Server 2016 voraus.

    In einer hyper­konvergenten Konstellation wird die große Ausführung von Windows Server wegen der erforderlichen Virtualisierungsrechte meist ohnehin benötigt, so dass S2D dann gewissermaßen eine "kostenlose" Zugabe ist. Wenn jedoch die hohen Lizenzgebühren nur für eine reine Speicherlösung aufgebracht werden müssen, dann erreicht man auch schnell die Kosten einer SAN-Appliance.

    Kostengünstige Hardware für Außenstellen: Während VMware vSAN seit der Version 6.5 zwar auch 2-Node-Cluster mit Direct Connect unterstützt, erfordert es mindestens eine SSD in jedem Host. StarWind Virtual SAN gewährleistet aufgrund seines auf RAM abgestimmten Cachings (Write-Back oder Write-Through) eine gute Performance auch ohne Flash-Speicher.

    S2D wiederum erfordert sinnvollerweise je nach Workload ein 10GbE SMB-Direct Netzwerk, während StarWind in kleinen Umgebungen auch mit weniger zurechtkommt und etwa bei einem 2-Knoten-Cluster keinen Switch benötigt.

    Deduplizierung: Microsoft empfiehlt für Storage Spaces Direct die Verwendung von ReFS. Das Dedup-Feature von Windows Server steht für dieses Dateisystem aber noch nicht zur Verfügung. StarWind bietet dagegen 32KB offline Deduplizierung mit NTFS und 4KB in-line mit LSFS.

    Weiternutzung von Windows Server 2012 (R2): Storage Spaces Direct ist ein neues Feature von Windows Server 2016. Wer eine hyperkonvergente Infrastruktur auf Basis vorhandener Windows Server 2012 (R2) einrichten möchte, benötigt ein Produkt eines Drittanbieters wie StarWind.

    Heterogene Storage-Clients: Microsoft und VMware beschränken sich mit S2D und vSAN auf ihre eigenen Plattformen. So lässt sich das SDS nur mit dem Hypervisor des jeweiligen Herstellers kombinieren und über relativ wenige Protokolle ansprechen. Storage Spaces Direct kann man beispielsweise weder als iSCSI-Target noch als NFS-Share nutzen.

    StarWind Virtual SAN dagegen unterstützt unter anderem iSCSI, MPIO, SMB 3.1.1, SMB Direct, NFS 4.1 oder NFS Multichannel sowie in der kostenpflichtigen Version auch vVols und SMI-S.

    Beispiel­installation eines 2-Node-Clusters mit Hyper-V

    Für diesen Blog-Post richte ich in einem Lab eine hyperkonvergente Infrastruktur auf Basis der Free Edition und eines 2-Knoten-Clusters mit Hyper-V und lokalem Speicher ein. Eine solche Konstellation eignet sich auch für den produktiven Einsatz. Sie bietet Hochverfügbarkeit sowohl auf der Compute- als auch der Storage-Ebene.

    Beispiel-Konfiguration mit zwei Cluster Shared Volumes über zwei Knoten. Quelle: StarWind

    Die Installation folgt im Wesentlichen diesen Schritten:

    • Zwei Knoten werden mit Windows Server 2016 Standard installiert und alle Updates integriert. (Kommt Hyper-V Server 2016 zum Einsatz, erfolgt das Management der Nodes über eine Remote-Maschine)
    • Beitritt der beiden Server zu einer Domäne des Active Directory
    • In meinem Lab kommen 3 NICs pro Server für unterschiedliche Netze zum Einsatz (LAN, Cluster Netzwerk plus Synchronisation müssen berücksichtigt werden)
    • Jeder Server hat lokale Platten, welche in einer Produktivumgebung redundant ausgelegt sein sollten und genügend IOPS liefern müssen.
    • Aktivieren der Hyper-V-Rolle, in meiner Test-Umgebung nested.
    • Zusätzlich wird das Feature Failoverclustering auf beiden Knoten ausgebracht
    • Für die nötige Redundanz der iSCSI-Verbindungen wird auch das Feature Multipath (MPIO, Multipfad-E/A) benötigt und der Support von iSCSI-Geräten aktiviert.
    • Der Dienst des Microsoft iSCSI-Initiators ist nötig und sollte gestartet sein.
    • Abschließend wird StarWind Virtual SAN Server (Free) pro Knoten installiert, erforderliche Firewall-Regeln aktiviert der Wizard selbständig.

    Die Management-Konsole wird hier direkt auf dem Windows Server 2016 Standard mit Desktop Experience installiert.

    Cluster-Bildung zusammen mit VSAN Shared Storage

    Wurden über die Management-Konsole von Virtual SAN alle beteiligten Server hinzugefügt, dann können die virtuellen Disks für das Quorum und Cluster Shared Volumes konfiguriert werden ("Add Device advanced"). Vorteilhaft bei StarWind Virtual SAN ist die Festlegung des RAM Cache (Write-Back, Write-Through) und Flash Cache.

    Nachdem die IQN-Targets und Devices angelegt wurden, lässt sich die Hochver­fügbarkeit durch Replikation über den Replica Manager einrichten. Solche Image Volumes werden anschließend von Knoten A nach B gespiegelt und synchron gehalten.

    Anschließend kann der Windows Hyper-V Cluster mit zwei Knoten validiert und gebildet werden. Die Volumes werden daraufhin als CSV eingerichtet und sind folglich für alle Knoten des Clusters sichtbar. Virtuelle Maschinen legt man hier später hochverfügbar auf dem Shared Storage ab.

    Replica Manager für Images

    Gestartete iSCSI-Initiatoren beider Knoten sollten dann über Kreuz verbunden sein, d.h. Knoten A greift auf seine und die Targets des Knoten B zu. Über die Datenträger­verwaltung werden diese Block-Datenträger wie gehabt online gebracht, GPT-initialisiert und beispielsweise mit einer 64KB Clustergröße im NTFS formatiert.

    Funktionen und Verfügbarkeit der Free Edition

    Die kostenlose Ausführung von Virtual SAN macht keine Einschränkungen in Hinblick auf die maximale Anzahl der Cluster-Knoten oder iSCSI-Initiatoren sowie auf das Datenvolumen. Eine Free-Lizenz gilt zudem auch für den produktiven Einsatz zeitlich unbegrenzt. Sie erlaubt sowohl ein hyperkon­vergentes als auch ein konvergentes Design.

    StarWinds grafische Management-Konsole lässt in der freien Edition nur während der ersten 30 Tage nutzen

    Die wichtigsten Einschränkungen gibt es beim Management und Support. Die grafische Admin-Oberfläche entfällt bei der kostenlosen Edition nach 30 Tagen, so dass hier nur die Verwaltung via PowerShell bleibt. Außerdem bietet der Hersteller keinen Support für die Free Edition. Und schließlich fehlt das Feature Virtual Tape Library (VTL).

    Wer mehr Details sucht, findet solche in der technischen Matrix Free vs. Paid.

    StarWind Virtual SAN kann nach der Registrierung kostenlos von der Website des Herstellers heruntergeladen werden.

    *Dieser Text ist ein bezahlter Beitrag von StarWind Software.