Storage Spaces Direct: Hyper-converged Infrastructure mit Windows Server 2016 einrichten

Die zweite Variante wird als Hyper-converged Infrastructure bezeichnet, kurz HCI. Virtuelle Maschinen werden hier auf einem lokalen CSV abgelegt. Die HA-Rolle des Scale-Out File Servers ist somit nicht mehr erforderlich.

Hardware-Voraussetzungen

Voraussetzung für Storage Spaces Direct unter Windows Server 2016 sind Cluster mit mindestens vier Knoten. Shared Storage in Form SAS-JBODs, die mit mehreren Knoten verbunden sind, wird nicht mehr benötigt. Vielmehr lassen sich dank der softwarebasierten Speichertechnologie von nun an auch günstige SATA-Platten einbeziehen.

Zwischen den Knoten (Intra-Kommunikation) wird SMB3 gesprochen, so dass auch hier die Vorteile dieses Protokolls wie Multichannel zum Tragen kommen.

Storage Spaces Direct nutzt bekannte Rollen und Features von Windows Server, beispielsweise das Failover Clustering und Cluster Shared Volumes auf Basis des ReFS. In einer Produktivumgebung ist es wichtig, RDMA-fähige Netzwerkkarten zur Kommunikation zwischen den Hosts einzusetzen.

Vorbereitungen

Auf den vier zukünftigen Knoten wird das Betriebssystem Windows Server 2016 ausgerollt und auf Updates hin geprüft. Anschließend werden diese Mitglied im Active Directory, danach aktiviert man die Hyper-V-Rolle. Um den Cluster bilden zu können, werden auch die Rolle des File Server inklusive VSS Support und das Feature Failover Clustering auf den Maschinen benötigt. Alternativ zur GUI geht das über die PowerShell mit:

Install-WindowsFeature -Name File-Services, FS-VSS-Agent, Failover-Clustering -IncludeManagementTools

Sind die Rollen und Features installiert, werden wie bei jeder Cluster-Bildung vorab die Voraus­setzungen für Hardware und Software validiert. Dieser Prozess kann auch die Eignung für Storage Spaces Direct prüfen und sollte erfolgreich abschließen.

Im Anschluss wird ein Vier-Knoten-Cluster erstellt. Jeder Knoten hat interne Festplatten verbaut (beispielsweise: SATA- oder SAS-SSDs, NVMe, HDDs), die später unseren verteilten Storage-Pool bilden.

Storage Spaces Direct aktivieren und Pool bilden

Wie bereits eingangs erwähnt, ist es erst dann möglich, alle verteilten physikalischen Platten zu einem Pool zusammenzufassen, wenn der Software Storage Bus aktiviert ist. Zu diesem Zweck wird nach der Cluster-Bildung das Cmdlet Enable-ClusterStorageSpacesDirect auf einem Knoten ausgeführt.

Nach erfolgreicher Ausführung des Cmdlets wird über den Failover Cluster Manager unterhalb der Pools ein neuer Storage Pool gebildet. Er erstreckt sich hier über alle lokalen Festplatten der Knoten. In meiner Laborumgebung hat jeder Server zwei zusätzliche 5GB-Festplatten (siehe folgende Abb.)

Zusammenfassung

Versucht man den gesamten Hyper-converged Stack zu beschreiben, dann fängt man mit den physikalischen Server-Knoten als Basis an: Sie verfügen über lokale Festplatten und sind untereinander über das SMB-Netzwerk verbunden.

Eine Stufe höher erstreckt sich der Software Storage Bus und eine Ebene darüber werden die physikalischen Platten zu Storage Pools zusammengefasst. Wie in der Vorgängerversion Server 2012 werden dort die Storage Spaces oder virtuellen Disks erstellt. Als Storage-Layout kann auch hier die Zwei- oder Drei-Wege Spiegelung (Mirroring) dienen.

Abschließend wird das Volume erstellt und mit ReFS formatiert. Verfolgen wir den Stack weiter nach oben, dann wandeln wir nun unsere Virtual Disks in Cluster Shared Volumes, um dem lokalen Hyper-V den Shared Storage zur Verfügung zu stellen. Die virtuellen Maschinen werden auf dem verteilten CSV betrieben.