Services de stockage de Windows Server 2012 R2

1. Introduction

Windows Server 2012 R2 introduit un nombre important de nouvelles fonctionnalités en rapport avec la gestion du stockage. L’ensemble de ces nouvelles fonctionnalités forment le socle qui permet à Windows Server 2012 R2 d’offrir une meilleure fiabilité, une meilleure disponibilité et de bonnes performances au sous-système de stockage du système d’exploitation.

Ces nouvelles avancées permettent de combiner des fonctionnalités permettant de créer de nouvelles solutions de stockage en limitant l’acquisition de matériels « trop sophistiqués » donc trop onéreux. Ainsi, une solution basée sur Windows Server 2012 R2 pourra impliquer les technologies embarquées listées ci-dessous :

Storage Spaces : ces nouveaux services de stockage sont conçus pour supporter des solutions de stockage économiques en termes d’investissements matériels.
CSVFS - CSV v2 : de nombreuses améliorations ont été apportées au système de stockage d’Hyper-V. En effet, les volumes CSV (Cluster Shared Volumes) de Windows Server 2012 R2 sont désormais utilisables pour supporter des applications telles que SQL Server et même les services de fichiers SMB/CIFS. Les nouveaux volumes CSV v2 supportent aussi le cryptage physique BitLocker et intègrent des fonctionnalités de maintenance automatique (Self-Healing), une fonctionnalité de cache adaptée aux environnements VDI, le mode "No Redirected I/O for Backup" ainsi qu’une nouvelle fonctionnalité de redirection des E/S au niveau blocs (Block Level I/O redirection).

Windows Server 2012 R2, CSV v2 et les services de fichiers CIFS : l’utilisation des services de fichiers CIFS via un volume partagé en cluster (CSV) n’est pas recommandée dans le cas des nouveaux clusters fonctionnant en mode SOFS (Scale-Out File Services). En effet, cette nouvelle fonctionnalité est optimisée dans le cas d’un ensemble limité de fichiers volumineux tels que les fichiers de disques virtuels des machines virtuelles Hyper-V ou des fichiers de bases de données SQL Server. L’accès à de nombreux petits fichiers utilisés par de nombreux...

Windows Storage Spaces

1. Prérequis logiciels et matériels

L’utilisation des fonctionnalités Storage Spaces de Windows Server 2012 R2 nécessite les prérequis listés ci-dessous. Très logiquement, il s’agit principalement de prérequis liés au matériels 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 listées 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. Ce type de contrôleur n’est pas utilisable dans le cadre de configuration en cluster.
Attachement via contrôleurs SAS (Serial Attached SCSI). Les configurations utilisant des contrôleurs SAS peuvent utiliser le stockage localement mais aussi dans le cadre d’un cluster via l’utilisation de commutateurs...

Déploiement de Storage Spaces sur un serveur autonome

Cette partie du chapitre décrit comment déployer Storage Spaces sur un serveur Windows Server 2012 R2 autonome - par opposition à une configuration de type cluster - que nous présenterons dans un deuxième temps. La logique des opérations est symbolisée ci-dessous :

Logique des opérations à réaliser

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 pannes.
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 d’écriture. Les données sont écrites...

Déploiement d’un cluster Storage Spaces

La suite logique de ce chapitre nous conduit à l’implémentation de Storage Spaces dans un environnement de type cluster fonctionnant sous Windows Server 2012 R2 avec les services de Clustering avec basculement.

Ces deux technologies peuvent être combinées pour construire de nouvelles solutions de haute disponibilité avec un coût limité qui conviendra tant aux petites entreprises qu’aux entreprises et fournisseurs de services bien plus importants mais souhaitant impérativement aujourd’hui réaliser des économies d’échelle.

Les services de Clustering avec basculement et les services de stockage Storage Spaces peuvent être utilisés dans le cadre des solutions de virtualisation Hyper-V et aussi dans le cadre de solutions de serveurs physiques hébergeant directement des applications.

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

De 2 à 4 serveurs équipés de contrôleurs SAS Dual-Port à hautes performances.
Une ou plusieurs baies de type JBOD, équipées de contrôleurs SAS à hautes performances.
Un ou deux commutateurs SAS pour permettre à chaque serveur membre du cluster de disposer de plusieurs chemins redondants vers les deux contrôleurs de la baie de stockage SAS.
N volumes CSV (Cluster Shared Volumes) pour accueillir les machines virtuelles Hyper-V ou aussi désormais des bases de données SQL Server.

Comme vu précédemment, le système d’exploitation Windows Server 2012 R2 ne peut pas être installé sur un disque géré par Storage Spaces. Les serveurs devront donc disposer d’un contrôleur RAID intégré à la machine pour offrir cette fonctionnalité à Windows Server.

1. Protection des environnements en cluster

Le support de Storage Spaces dans les environnements en cluster prend en charge la protection contre les incidents...

Bonnes pratiques et recommandations

Les points listés ci-dessous résument les possibilités et aussi les limites de l’environnement de stockage Storage Spaces de Windows Server 2012 R2.

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

Windows Server 2012 R2 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. Windows Server 2012 R2 supporte aussi l’utilisation de disques dynamiques configurés en miroir, sachant que cette dernière configuration est peu utilisée aujourd’hui.

Quelles sont les bonnes pratiques relatives à la mise en œuvre de Storage Spaces lorsque l’on dispose aussi d’une baie de disque 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 contenu dans un pool de stockage ? Quel est le maximum supporté ?

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

Gestion du stockage avec Windows Server 2012 R2