Vue d’ensemble des espaces de stockage direct

S’applique à : Azure Stack HCI, versions 22H2 et 21H2, Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016

Les espaces de stockage direct sont une fonctionnalité d’Azure Stack HCI et de Windows Server qui vous permet de clusteriser des serveurs avec un stockage interne dans une solution de stockage à définition logicielle.

Cet article offre une vue d’ensemble des espaces de stockage direct, leur fonctionnement, quand les utiliser et leurs principaux avantages. Vous pouvez également dans cet article explorer des vidéos et des récits de clients pour en savoir plus sur les espaces de stockage direct.

Pour bien démarrer, essayez les espaces de stockage direct dans Microsoft Azure ou téléchargez une copie d’évaluation de Windows Server avec une licence de 180 jours à partir des Évaluations de Windows Server. Afin de connaître les exigences minimales de matériel pour les espaces de stockage direct sur Windows Server et Azure Stack HCI, consultez Exigences système pour Windows Server et Exigences système pour Azure Stack HCI, respectivement. Pour déployer les espaces de stockage direct dans le cadre d’Azure Stack HCI, consultez Déployer le système d’exploitation Azure Stack HCI.

Que sont les espaces de stockage direct ?

Les espaces de stockage direct sont une solution de stockage à définition logicielle qui vous permet de partager des ressources de stockage dans votre infrastructure informatique convergée et hyperconvergée. Ils vous permettent de combiner des lecteurs de stockage internes sur un cluster de serveurs physiques (entre 2 et 16) dans un pool de stockage à définition logicielle. Ce pool de stockage a un cache, des niveaux, une résilience et un codage d’effacement sur plusieurs colonnes, tous configurés et gérés automatiquement.

Vous pouvez effectuer un scale-out de la capacité de stockage de votre cluster en ajoutant d’autres lecteurs ou d’autres serveurs dans le cluster. Les espaces de stockage direct intègrent automatiquement les nouveaux lecteurs et rééquilibrent le pool de stockage. Ils utilisent également automatiquement le dispositif de stockage le plus rapide pour fournir un cache intégré Always On.

Les espaces de stockage direct sont la technologie de base d’Azure Stack HCI, versions 21H2 et 20H2. Ils sont également inclus dans les éditions Datacenter de Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016, les builds Windows Server Insider Preview, et les éditions Azure de Windows Server 2022.

Vous pouvez déployer les espaces de stockage direct sur un cluster de serveurs physiques ou sur des clusters d’invités de machine virtuelle. Si vous les déployez sur un cluster de serveurs physiques hyperconvergé, nous vous recommandons d’utiliser des serveurs Azure Stack HCI. Pour déployer les espaces de stockage direct dans le cadre d’Azure Stack HCI, consultez Déployer le système d’exploitation Azure Stack HCI.

Le déploiement d’espaces de stockage direct sur des clusters d’invités VM offre un stockage partagé virtuel pour un ensemble de machines virtuelles sur un cloud privé ou public. Dans les environnements de production, ce déploiement est pris en charge uniquement dans Windows Server. Pour plus d’informations sur le déploiement des espaces de stockage direct sur des clusters d’invités VM dans Windows Server, consultez Utilisation des espaces de stockage direct dans des clusters de machines virtuelles invitées.

Pour les tests et l’évaluation uniquement, vous pouvez déployer les espaces de stockage direct sur des clusters d’invités VM dans des environnements de test Azure Stack HCI. Pour plus d’informations sur son déploiement dans les environnements de test Azure Stack HCI, consultez Tutoriel : Créer un labo basé sur une machine virtuelle pour Azure Stack HCI.

Fonctionnement

Les espaces de stockage direct appliquent de nombreuses fonctionnalités de Windows Server, comme le clustering de basculement, le système de fichiers de volume partagé de cluster (CSV), le protocole SMB 3 (Server Message Block) et les espaces de stockage. De même, ils introduisent une nouvelle technologie, appelée Bus de stockage logiciel.

Les espaces de stockage direct créent une solution de stockage à définition logicielle en combinant les lecteurs de stockage internes sur un cluster de serveurs standard. Vous commencez par connecter vos serveurs à des lecteurs de stockage internes sur Ethernet pour former un cluster : aucun câble ou structure de stockage en particulier n’est nécessaire. Quand vous activez les espaces de stockage direct sur ce cluster, les lecteurs de stockage de chaque serveur sont combinés dans un seul pool de stockage partagé virtuellement.

Vous créez ensuite des volumes à partir de ce pool de stockage, dans lesquels vous pouvez stocker vos données. Ces volumes exécutent le système de fichiers CSV. Cela signifie que pour chaque serveur, ces volumes se présentent et agissent comme s’ils étaient montés localement. Grâce à la tolérance de panne intégrée dans ces volumes, vos données restent en ligne et accessibles même si un disque échoue ou que l’ensemble du nœud perd la connexion.

Dans ces volumes, vous pouvez placer vos fichiers, par exemple, .vhd et .vhdx pour les machines virtuelles. Vous pouvez utiliser le cluster exécutant les espaces de stockage direct comme :

• Serveur de fichiers Scale-out (SoFS) en exposant les volumes sur le réseau sous forme de partages de fichiers SMB3.
• Système hyperconvergé en activant Hyper-V sur le cluster et en plaçant vos machines virtuelles directement sur les volumes.

La section suivante décrit les fonctionnalités et les composants d’une pile d’espaces de stockage direct.

Matériel de mise réseau. Les espaces de stockage direct utilisent SMB3, dont SMB Direct et SMB Multichannel, via une connexion Ethernet pour assurer la communication entre les serveurs. Nous recommandons fortement d’utiliser au moins 10 GbE avec un accès direct à la mémoire à distance (RDMA), comme iWARP ou RoCE.

Matériel de stockage. Les espaces de stockage direct nécessitent entre 2 et 16 serveurs approuvés par Microsoft avec des lecteurs en attachement direct SATA, SAS, NVMe ou PMEM qui sont physiquement attachés à un seul serveur chacun. Chaque serveur doit avoir au moins deux lecteurs SSD et au moins 4 lecteurs supplémentaires. Les appareils SATA et SAS doivent se trouver derrière un adaptateur de bus hôte/carte de bus hôte (HBA) et un expandeur SAS.

Clustering de basculement. Les espaces de stockage direct utilise la fonctionnalité de clustering intégrée d’Azure Stack HCI et de Windows Server pour connecter les serveurs.

Software Storage Bus. Le bus de stockage logiciel s’étend sur le cluster et établit une structure de stockage à définition logicielle dans laquelle tous les serveurs peuvent voir tous les lecteurs locaux des uns et des autres. Vous pouvez l’envisager comme une solution de remplacement au câblage coûteux et restrictif des solutions Fibre Channel ou SAS partagé.

Cache au niveau du bus de stockage. Le bus de stockage logiciel relie dynamiquement les lecteurs les plus rapides (par ex., SSD) aux lecteurs plus lents (par ex., HDD) pour assurer une mise en cache des lectures/écritures côté serveur qui accélère les E/S et dope le débit.

Pool de stockage. L’ensemble de lecteurs qui constitue la base des espaces de stockage s’appelle « pool de stockage ». Il est créé automatiquement et tous les lecteurs éligibles sont automatiquement découverts et ajoutés au pool. Nous vous recommandons vivement d’utiliser un pool par cluster avec les paramètres par défaut. Pour en savoir plus sur le pool de stockage, consultez le blog Deep Dive into the Storage Pool.

Espaces de stockage. Les espaces de stockage dotent les « disques » virtuels de la tolérance de panne grâce à la mise en miroir, le codage d’effacement ou les deux. Vous pouvez les considérer comme une technologie RAID distribuée et définie par logiciel utilisant les lecteurs du pool. Dans les espaces de stockage direct, ces disques virtuels assurent généralement une résilience pour deux défaillances simultanées de disque ou de serveur (par ex., mise en miroir à 3 voies, avec chaque copie de données sur un serveur différent), même si une tolérance de panne au niveau des châssis et des racks est également disponible.

Resilient File System (ReFS). ReFS est le premier système de fichiers conçu spécialement pour la virtualisation. Il permet notamment d’accélérer considérablement les opérations sur les fichiers .vhdx, comme la création, l’extension et la fusion des points de contrôle. Les sommes de contrôle intégrées permettent quant à elles de détecter et corriger les erreurs de bit. Par ailleurs, il introduit des niveaux en temps réel qui assurent la permutation des données entre les niveaux de stockage « chaud » et « froid » en temps réel selon l’utilisation.

Volumes partagés de cluster. Le système de fichiers CSV unifie tous les volumes ReFS dans un même espace de noms accessible par n’importe quel serveur. Sur chaque serveur, chaque volume se présente et agit comme s’il était monté localement.

Serveur de fichiers avec montée en puissance parallèle. Cette couche finale est nécessaire seulement dans les déploiements convergés. Elle permet aux clients (par ex., un autre cluster exécutant Hyper-V) d’accéder aux fichiers distants sur le réseau avec le protocole d’accès SMB3. De cette façon, les espaces de stockage direct sont efficacement transformés en périphériques de stockage NAS (Network Attached Storage).

Principaux avantages

Les espaces de stockage direct offrent les principaux avantages suivants :

Image	Description
	Simplicité. Créez votre premier cluster d’espaces de stockage direct en moins de 15 minutes à partir de vos serveurs standard Windows Server ou Azure Stack HCI. Pour les utilisateurs de System Center, le déploiement se résume à cocher une case.
	Performances élevées. Qu’ils soient 100 % flash ou hybrides, les espaces de stockage direct peuvent dépasser 13,7 millions d’IOPS par serveur. L’architecture avec hyperviseur incorporé des espaces de stockage direct fournit un cache de lectures/écritures intégré cohérent et à faible latence, et prend en charge les lecteurs NVMe de pointe montés directement sur le bus PCIe.
	Tolérance de panne. La résilience intégrée gère les défaillances des lecteurs, des serveurs ou des composants en assurant une disponibilité permanente. Les déploiements de grande envergure peuvent aussi être configurés pour assurer une tolérance de panne au niveau des châssis et des racks. Quand du matériel tombe en panne, il suffit de le remplacer. Les logiciels se réparent par eux-mêmes sans étapes d’administration fastidieuses.
	Efficacité des ressources. Le codage d’effacement offre un stockage jusqu’à 2,4 fois plus efficace, grâce à des innovations uniques comme les codes de reconstruction locale et les niveaux en temps réel ReFS. Les gains s’étendent aussi aux lecteurs de disque dur et aux charges de travail mixtes chaudes ou froides, tout en limitant la consommation de processeur afin de réattribuer les ressources là où elles sont le plus nécessaires : sur les machines virtuelles.
	Facilité de gestion. Utilisez les contrôles de qualité de service de stockage pour que les machines virtuelles restent occupées dans des limites d’IOPS minimales et maximales par machine virtuelle. Le Service de contrôle d’intégrité fournit en continu un monitoring et des alertes intégrés. De nouvelles API facilitent la collecte de métriques complètes sur les performances et la capacité du cluster.
	Scalabilité. Intégrez jusqu’à 16 serveurs et plus de 400 lecteurs, pour un maximum de 4 pétaoctets (4 000 téraoctets) de stockage par cluster. Pour le scale-out, ajoutez des lecteurs ou des serveurs supplémentaires : les espaces de stockage direct intègrent automatiquement les nouveaux lecteurs et les utilisent aussitôt. L’efficacité et les performances du stockage s’améliorent de façon prévisible en fonction des besoins.

Quand utiliser cette fonctionnalité ?

Les espaces de stockage direct sont la technologie de base d’Azure Stack HCI et de Windows Server. Ils constituent une solution de stockage réseau idéale pour :

• Effectuer un scale-up ou un scale-out de votre capacité de stockage réseau. Vous pouvez ajouter d’autres lecteurs ou serveurs pour étendre votre capacité de stockage réseau, tout en gardant vos données sécurisées et accessibles. Si un lecteur du pool de stockage échoue ou que l’ensemble du nœud perd la connexion, toutes les données restent en ligne et accessibles.
• Partager le même jeu de données à partir de différentes localisations au même moment. Le pool de stockage que créent les espaces de stockage direct se présente et agit comme un partage réseau. Vos utilisateurs réseau peuvent accéder aux données stockées à tout moment à partir de n’importe quelle localisation, sans se préoccuper de la localisation physique de leurs données stockées.
• Utiliser une combinaison de supports de stockage. Avec les espaces de stockage direct, vous pouvez combiner différents types de supports de stockage dans votre cluster de serveurs pour former le pool de stockage à définition logicielle. Le logiciel détermine automatiquement le support à utiliser en fonction des données : les données actives vont sur des supports plus rapides et les autres données rarement utilisées vont sur des supports plus lents.

Options de déploiement

Les espaces de stockage direct prennent en charge les deux options de déploiement suivantes :

• Hyperconvergé
• Convergé

Déploiement hyperconvergé

Dans un déploiement hyperconvergé, vous utilisez un seul cluster pour le calcul et le stockage. L’option de déploiement hyperconvergé exécute des machines virtuelles Hyper-V ou des bases de données SQL Server directement sur les serveurs qui fournissent le stockage, en stockant leurs fichiers sur les volumes locaux. Vous n’avez donc plus besoin de configurer l’accès à un serveur de fichiers ni les autorisations, ce qui réduit les coûts de matériel pour les déploiements dans les PME ou les succursales/bureaux distants. Pour déployer les espaces de stockage direct sur Windows Server, consultez Déployer les espaces de stockage direct sur Windows Server. Pour déployer les espaces de stockage direct dans le cadre d’Azure Stack HCI, consultez Quel est le processus de déploiement pour Azure Stack HCI ?

Déploiement convergé

Dans un déploiement convergé, vous utilisez des clusters distincts pour le stockage et le calcul. L’option de déploiement convergé (ou « désagrégé ») dispose au-dessus des espaces de stockage direct une couche constituée d’un serveur de fichiers Scale-out (SoFS) pour offrir un périphérique de stockage NAS sur des partages de fichiers SMB3. Cela permet de mettre à l’échelle le calcul et la charge de travail indépendamment du cluster de stockage, ce qui est essentiel pour les déploiements à grande échelle comme les infrastructures IaaS (Infrastructure as a Service) Hyper-V destinées aux fournisseurs de services et aux entreprises.

Gestion et surveillance

Vous pouvez utiliser les outils suivants pour gérer et monitorer les espaces de stockage direct :

Vidéos

Vue d’ensemble des espaces de stockage direct (5 minutes)

Espaces de stockage direct au Microsoft Ignite 2018 (1 heure)

Espaces de stockage direct au Microsoft Ignite 2017 (1 heure)

Événement de lancement des espaces de stockage direct au Microsoft Ignite 2016 (1 heure)

Témoignages client

Il existe plus de 10 000 clusters à travers le monde qui exécutent des espaces de stockage direct. Les organisations de toutes tailles, aussi bien les PME qui déploient deux nœuds seulement, que les grandes entreprises et les administrations déployant des centaines de nœuds, dépendent des espaces de stockage direct pour leurs applications critiques et leur infrastructure.

Visitez Microsoft.com/HCI pour lire leurs récits.

Références supplémentaires

• Tolérance de panne et efficacité du stockage
• Réplica de stockage
• Blog Storage at Microsoft
• Storage Spaces Direct throughput with iWARP (Blog TechNet)
• Nouveautés du clustering de basculement dans Windows Server
• Qualité de service de stockage
• Support Windows IT Pro