Services de stockage de Windows Server 2016

1. Introduction

Windows Server 2016 introduit un nombre important de nouvelles fonctionnalités en rapport avec la gestion du stockage dans le cadre des services SDDC - Software Defined Data Center. L’ensemble de ces nouvelles fonctionnalités forment le socle qui permet à Windows Server 2016 d’offrir une meilleure fiabilité, une meilleure disponibilité et d’excellentes performances au sous-système de stockage.

Ces nouvelles avancées permettent de combiner des fonctionnalités logicielles pour créer de nouvelles solutions de stockage sur mesure, indépendantes des matériels souvent « trop sophistiqués » et trop onéreux. Ainsi, Windows Server 2016 est vraiment de ce point de vue une évolution majeure conçue pour apporter de nouvelles solutions pour les charges de virtualisation de type Datacenter et bien sûr les charges de type serveurs de fichiers en entreprise.

Ainsi, concernant les services de stockage, Windows Server 2016 embarque les nouveautés et évolutions majeures listées ci-dessous :

Storage Spaces et Storage Spaces Direct : cette version majeure de Storage Spaces intègre désormais Storage Spaces Direct. Storage Spaces Direct - aussi appelée S2D, est une nouvelle architecture en cluster permettant de créer des clusters de stockage sans utiliser de stockage de type SATA, SSD et NVMe. Microsoft a mis l’accent sur l’efficacité, tant en termes de mise en œuvre que de performance et ce, sans oublier les aspects liés aux opérations de maintenance.
Storage Replica : Storage Replica est une nouvelle fonctionnalité. Elle permet la réplication synchrone du stockage de manière agnostique aux matériels de stockage. Il s’agit d’une solution qui s’inscrit pleinement dans les standards SDDC - Software Defined Data Center, puisque totalement basée sur le logiciel. Storage Replica est une technologie de réplication au niveau bloc qui fonctionne entre serveurs, entre clusters ainsi que dans les configurations de type géo-cluster entre plusieurs sites. La réplication des blocs permet la mise en miroir des données pour créer des volumes cohérents sans aucune perte de données....

Windows Storage Spaces

1. Prérequis logiciels et matériels

L’utilisation des fonctionnalités Storage Spaces de Windows Server 2016 nécessite les prérequis listés ci-dessous. Très logiquement, il s’agit principalement de prérequis liés au matériel et particulièrement au nombre de disques, types de disques et types de contrôleurs :

Un disque physique au minimum est nécessaire pour pouvoir créer un pool de stockage.
Deux disques physiques sont nécessaires pour pouvoir créer un disque virtuel en miroir.
Trois disques physiques au minimum sont nécessaires pour pouvoir créer un disque virtuel de type agrégat par bande avec parité (RAID 5).
Les disques utilisés ne doivent pas contenir d’anciennes partitions et ne doivent pas non plus être formatés.
Les disques doivent disposer d’au minimum 10 Go de capacité.
Les disques physiques doivent supporter les bus d’entrées-sorties listés ci-dessous :

Attachement via contrôleurs de type SATA (Serial Advanced Technology Attachment). Attention au fait que ce type d’attachement local ne peut être utilisé dans le cas de configuration en cluster nécessitant un bus d’entrées-sorties partagées.
Attachement via contrôleurs SCSI et stockage partagé. Ce type de contrôleur n’est pas utilisable dans le cadre de configuration en cluster avec Storage Spaces Direct.
Attachement via contrôleurs SAS (Serial Attached SCSI). Les configurations utilisant des contrôleurs SAS peuvent utiliser le stockage localement. Comme expliqué précédemment, même s’il est possible de créer un stockage partagé via une fabrique SAS, ce modèle de cluster de stockage n’est...

Déploiement de Storage Spaces sur un serveur autonome

Cette partie du chapitre décrit comment déployer Storage Spaces sur un serveur Windows Server 2016 autonome - par opposition à une configuration de type cluster avec Storage Spaces Direct - que nous présenterons dans un deuxième temps. La logique des opérations est symbolisée ci-dessous :

Logique des opérations à réaliser « Etape par étape »

Comme vu précédemment dans le chapitre, pour créer un espace de stockage Storage Spaces, vous devez d’abord créer un ou plusieurs pools de stockage. Ces pools de stockage vous permettront l’agrégation de N disques, la possibilité d’adapter la capacité de stockage via l’ajout ou la suppression de disques physiques et aussi d’une délégation de l’administration, lorsque cela est nécessaire.

1. Choix d’une politique de tolérance de panne et nombre de disques

Les points ci-dessous vous permettront de définir les éléments nécessaires en fonction du niveau de tolérance de panne souhaité.

a. Disque virtuel de type Simple

Une solution Storage Spaces de type Simple offre les fonctionnalités suivantes :

Les données sont écrites en bandes sur les N disques du pool de stockage.
La capacité est maximale et la bande passante en E/S est maximale.
Cette solution ne fournit aucune tolérance de panne.
Éléments matériels nécessaires : un seul disque physique est suffisant.

Quand utiliser un stockage de type Simple ? Ce type de stockage peut être utilisé pour accueillir des données facilement récupérables sur un stockage très économique. Comme le stockage de type Simple ne supporte aucune tolérance de panne, il ne devrait être utilisé que pour stocker des données non critiques.

b. Disque virtuel avec tolérance de type Miroir double

Une solution Storage Spaces de type Miroir double offre les fonctionnalités suivantes :

Les données sont écrites deux fois. Cette solution fournit une tolérance de panne mais réduit la capacité de stockage par deux.
La réplication des données est réalisée sur chaque opération...

Déploiement d’un cluster hyperconvergé Storage Spaces Direct

La suite logique de ce chapitre nous conduit à l’implémentation de Storage Spaces Direct pour prendre en charge un environnement de type SDS - Software Defined Storage.

En effet, nous savons que Windows Server 2016 contient toutes les briques d’une solution SDDC - Software Defined Datacenter, et du point de vue du stockage, les services Storage Spaces Direct combinés aux services de cluster sont les deux composantes qui vont nous permettre de construire de nouvelles solutions de haute disponibilité, performantes et avec un coût limité. Cette approche « tout logiciel » est vraiment un tournant en termes d’infrastructure et il est clair que ces nouvelles solutions vont convenir aux entreprises de toute taille et aussi fournisseurs de services Cloud souhaitant impérativement dès aujourd’hui réaliser des économies d’échelle.

Les services de Clustering avec basculement et les services de stockage Storage Spaces Direct peuvent donc être utilisés dans le cadre des solutions de virtualisation convergées et hyperconvergées avec Hyper-V et aussi dans le cadre de solutions de stockage pour héberger directement des bases de données lourdes telles que Microsoft SQL Server 2016.

Les éléments constituant une solution de type cluster utilisant Storage Spaces Direct sont similaires à ceux utilisés dans le cadre des configurations en cluster de type SAN à ceci près que, dans le cas de Storage Spaces Direct, la connectivité au stockage local sera obligatoirement de type SAS non-partagé. Les éléments constituant la solution sont listés ci-dessous :

De 2 à 16 serveurs équipés de contrôleurs SAS à hautes performances - 12 Gb/s.
Une ou plusieurs baies de type JBOD, équipées de contrôleurs SAS à hautes performances.
N volumes CSV (Cluster Shared Volumes) pour accueillir les machines virtuelles Hyper-V ou aussi des bases de données SQL Server 2016.

Comme vu précédemment, le système d’exploitation Windows Server 2016 ne peut pas être installé sur un disque géré par Storage Spaces ou Storage Spaces Direct. Ce point n’est...

Bonnes pratiques et recommandations

Les points listés ci-dessous résument les possibilités et les limites des environnements de stockage Storage Spaces et Storage Spaces Direct de Windows Server 2016.

Environnement Storage Spaces et disques de démarrage du système d’exploitation (amorçage) : comment faire ?

Windows Server 2016 ne peut démarrer à partir d’un volume Storage Spaces. La haute disponibilité du disque système est donc généralement mise en œuvre via l’utilisation d’un contrôleur RAID le plus souvent directement intégré à la carte mère. Il s’agit d’une véritable bonne pratique même si Windows Server 2016 supporte aussi l’utilisation de disques dynamiques configurés en miroir.

Quelles sont les bonnes pratiques relatives à la mise en œuvre de Storage Spaces lorsque l’on dispose aussi d’une baie de disques disposant de fonctionnalités embarquées de type RAID ?

La technologie de stockage Storage Spaces a été conçue dans l’objectif de répondre à différents types de scénarios. Lorsque l’on dispose d’une baie de disques intelligente équipée de doubles contrôleurs à très hautes performances et disposant de fonctionnalités de tolérance de panne avancées, il est recommandé d’utiliser ces fonctionnalités. Par contre, lorsque le choix se porte sur des baies de forte capacité composées de disques JBOD de types SAS, SSD ou même SATA, Storage Spaces est une bonne alternative offrant une grande résistance contre les défaillances ainsi qu’une gestion avancée du stockage. Notez qu’il est fortement déconseillé de cumuler deux formes de technologies RAID : l’utilisation des fonctionnalités RAID incluses dans Storage Spaces avec une baie de disques intelligente disposant elle aussi de fonctionnalités RAID rend les opérations de configuration complexes qui peuvent être la cause de problèmes de performances.

Quel est le nombre minimum de disques pouvant être contenus dans un pool de stockage ? Quel est le maximum supporté ?

Un pool de stockage est composé d’au moins...