Windows Server 2012: neue Storage-Features im Überblick

    Windows Server 8 Storage-FunktionenGrundsätzlich wird Speicherplatz zwar immer billiger, in der Praxis müssen Firmen dafür jedoch oft mehr ausgeben als je zuvor, weil besonders die Virtualisierung nach teurem Shared Storage verlangt. Eine Reihe neuer Funktionen in Windows Server 2012 sollen Anwender jedoch in die Lage versetzen, auf Basis preisgünstiger Hardware fortgeschrittene Storage-Dienste bereitzustellen. Zu den wichtigsten Neuerungen hierfür zählen Pools von Disks, die Deduplizierung von Daten, SMB 3 und ein einheitliches Storage-Management-API.

    Die Virtualisierung von Servern und Desktop steigert die Nachfrage nach Shared Storage, weil die Live Migration von virtuellen Maschinen voraussetzt, dass Quell- und Ziel-Host gleichermaßen Zugriff auf die dazugehörigen virtuellen Laufwerke haben. Der Umzug von VMs während des laufenden Betriebs gilt als eine Kernfunktion für die dynamische Ressourcen-Nutzung in virtualisierten Umgebungen. Gleichzeitig werden die Kosten für SANs immer wieder als wichtigstes Hindernis für die Desktop-Virtualisierung genannt, weil sie besonders viel teuren SAN-Speicherplatz erfordert.

    Preiswerte Disks zu Pools zusammenfassen

    Mehrere neue Features von Windows Server 2012 setzen hier an und sollen helfen, besonders in mittelständischen Unternehmen preisgünstigen zentralen Speicher bereitzustellen. Eine wesentliche Rolle spielen dabei die neuen Funktionen Storage Pools und Storage Spaces.

    Mit Disks, die über Shared SAS an mehrere Server angebunden sind, lassen sich gemeinsame Spaces für Hyper-V-Hosts einrichten.Die Aufgabe von Storage Pools besteht erwartungsgemäß darin, mehrere Laufwerke zu einer logischen Disk zusammenzufassen. In Frage kommen dafür typischerweise interne SATA-Platten oder seriell (an mehrere Server gleichzeitig) anschlossene SCSI-Laufwerke (SAS = Serial-attached SCSI bzw. Shared SAS). Dabei lässt sich auch heterogene Hardware in einem Verbund zusammenführen, wodurch das nachträgliche und dynamische Hinzufügen von Speicher erleichtert wird.

    Storage Spaces als isolierte Volumes

    Auf Basis von Pools lassen sich anschließend so genannte Spaces einrichten, Microsoft spricht hier von virtuellen Disks, was aber zu Verwechslungen führen kann, weil damit normalerweise VHDs oder vmdk-Dateien gemeint sind. Faktisch handelt es sich dabei um Volumes, die einen beliebigen Anteil des verfügbaren Gesamtspeichers beanspruchen können.

    Auch wenn sie sich physikalische Hardware teilen, sind Spaces voneinander isoliert, so dass sie sich für den Aufbau mandatenfähiger Systeme eignen. Diesem Zweck dient auch die Möglichkeit, die Administration einzelner Storage Spaces an bestimmte Benutzer zu delegieren.

    Ausfallsicherheit durch Mirroring und Parity

    Bei der Einrichtung von Spaces kann der Administrator zusätzlich zwischen mehreren fortgeschrittenen Optionen wählen. Dazu zählen die Plattenspiegelung (RAID 1) oder das Speichern von Paritätsinformationen wie bei RAID 5, jedoch ohne die für RAID geltenden Einschränkungen wie jene, dass die Platten entweder gleich groß sein müssen oder jede nur so viel Speicherplatz nutzen kann wie das kleinste Laufwerk.

    Microsoft macht auch andere neue Storage-Funktionen, die für alle möglichen Speicherkonfigurationen anwendbar sind, für Spaces zugänglich. Dazu zählt Thin Provisioning, so dass ein Storage Space nur den aktuell benötigten Speicherplatz in einem Pool belegt und nicht von Anfang an die maximal eingeräumte Kapazität.

    Deduplizierung von Daten in Storage Spaces

    Die Daten-Deduplizierung erreicht bei VHD-Bibliotheken die größten Einsparungseffekte.Zusätzlich führt Windows Server 2012 auch die Deduplizierung von Daten ein, die ebenfalls in Spaces genutzt werden kann. Tests durch Microsoft zufolge erzielt dieses Feature die größten Spareffekte bei VHD-Bibliotheken, so dass sich Storage Spaces besonders als Ablage für Images von virtuellen Maschinen eignen.

    Ein typisches Szanario für Pools und Spaces könnte darin bestehen, dass sich einige Hyper-V-Hosts mehrere SAS-Laufwerke teilen und auf diese Weise gemeinsamen Zugriff auf die VHDs von virtuellen Maschinen haben. Damit wären auch die Voraussetzungen für Live Migration von VMs gegeben.

    File-Server als leistungsfähiges Shared Storage

    Windows Server 2012 geht mit SMB 3 jedoch über die engen Grenzen einer solchen Konfiguration hinaus, indem es File-Server zu leistungsfähigem Netzwerkspeicher aufwertet. Die neue Version des Netzwerk-Dateisystems erreicht dank Multichannel-Unterstützung einen höheren Datendurchsatz und beherrscht automatisches Failover in einem Windows-Cluster, indem bei Ausfall eines Knotens der Client mit einem anderen verbunden wird.

    Aufgrund der höheren Leistungsfähigkeit und Robustheit von SMB 3 positioniert Microsoft File-Server unter Windows 2012 als zentralen Speicher für VHDs, damit mehrere Hyper-V-Hosts gleichzeitig darauf zugreifen können. Als weiteres Anwendungsbeispiel nennt Microsoft das Speichern von Datenbanken für den SQL Server, der die Daten dann remote anspricht.

    Interessant an diesem Modell ist, dass es den vorherrschend auf Block-Level operierenden SANs eine auf File-System-Ebene arbeitende Alternative entgegenstellt. Dazu passt auch, dass Microsoft SMB über RDMA unter der Bezeichnung SMB2 Direct in Zusammenarbeit mit verschiedenen Herstellern als Storage-Protokoll etablieren möchte. Es erlaubt einen schnellen Memory-zu-Memory-Transfer zwischen Windows-Servern und Speichersystemen, die über RDMA-fähige Netzwerkadapter angeschlossen sind.

    VSS für freigegebene Verzeichnisse

    Die mit kritischen Workloads steigenden Anforderungen an Storage-Systeme begegnet Microsoft mit zusätzlichen Mechanismen, die der Integrität der Daten dienen. So soll die mit Verfahren zur Datenreduktion grundsätzlich verbundene Gefahr von Datenverlusten im Fall der Deduplizierung durch entsprechende Sicherheitsfunktionen vorgebeugt worden sein.

    Die Positionierung von File-Servern als Shared Storage für anspruchsvolle Aufgaben erhält eine zusätzliche Rechtfertigung durch die Einführung von Volume Shadow Copy Service (VSS) für Freigaben unter SMB 3. Solche Snapshots, die sich auch remote erstellen lassen, sollen ein Backup von Daten in konsistentem Zustand gewährleisten.

    Chkdsk beherrscht Online-Prüfung des Dateisystems

    Ebenfalls dem Erreichen einer höheren Verfügbarkeit dient die überabeitete Version von chkdsk. Ein Dateisystem, das der Hersteller nun für Volumes in einer Größe bis zu 64 TB vorsieht, bedarf leistungsfähiger Prüf- und Reparatur-Tools. Der Veteran chkdsk konnte diesem Anspruch bei großen Volumes nicht mehr gerecht werden und wird daher in Windows Server 2012 gründlich aufgemöbelt. Die wichtigste Neuerung besteht darin, dass es die meisten Prüf- und Reparaturfunktionen während des laufenden Betriebs ausführen und so die Ausfallzeiten gering halten kann.

    Management-API mit Powershell-Unterstützung

    Über das neue Storage-Management-API lassen sich externe Speichersysteme und von Windows erzeugte Storage-Pools verwalten.Neben den neuen Funktionen, die Anwender in die Lage versetzen, mit Windows Server 2012 eine preisgünstige Storage-Infrastrutur aufzubauen, enthält das Betriebssystem auch Features, die das Management von externen Speichersystemen erleichtern. Dazu gehört vor allem ein einheitliches Storage-Management-API, über das sich alle Systeme sofort ansprechen lassen, wenn sie den Standard SMI-S unterstützen.

    Alternativ bietet Microsoft eine proprietäre Schnittstelle an, über die so genannte Provider die spezifischen Funktionen eines Storage-Systems gegenüber Windows über eine einheitliche Schnittstelle zugänglich machen. Diese lassen sich über mitgelieferte Powershell-Cmdlets steuern, so dass Administratoren viele Storage-Operationen über Scripts automatisieren können. Während auch hier Powershell zum bevorzugten Interface auf der Kommandozeile wird, werden Tools wie diskpart.exe oder diskraid.exe ausgemustert.

    Direkter Datentransfer zwischen Storage-Systemen

    Eine weitere interessante Neuerung besteht im so genannten Offloaded Data Transfer. Dabei kann ein Windows-Rechner das Kopieren von Dateien zwischen externen Storage-Systemen veranlassen, ohne dass die Daten dabei über den PC laufen. Vielmehr übergibt dieser dem als Ziel fungierenden Speicher nur einen Token für die beabsichtigte Operation, danach setzen sich die beiden Storage-Systeme direkt in Verbindung. Microsoft zufolge unterstützen maßgebliche Hersteller künftig mit ihren Speicherlösungen dieses Feature.

    Kompletter Stack für Storage-Management

    Viele der neuen Funktionen wirken für sich alleine genommen nicht spektakulär. So kann man Storage Pools als Nachfolger des eingestampften Drive Extender sehen, der allerdings nur für die kleinen Server-Editionen vorgesehen war und in seiner Reinkarnation nun höheren Ansprüchen genügen soll.

    Eindrucksvoll wirken die Fortschritte von Windows Server bei der Verwaltung von Storage jedoch dann, wenn man die ganze Palette von Neuerungen im Zusammenspiel betrachtet. Dann zeichnet sich ein System ab, das auf Basis von preisgünstiger Hardware einen robusten und weitgehend automisierbaren Storage-Pool aufbauen kann und diesen über SMB 3 als Netzwerkspeicher für anspruchsvolle Anwendungen zur Verfügung stellt.

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