Tárolás, fájlszerver és fürtözés

A Windows Server 2012-ben a virtualizáció mellett a tárolás területén található meg a legtöbb és legnagyobb horderejű újdonság. Az új operációs rendszer segítségével kiaknázhatóvá válnak a legújabb hardvereszközök képességei a rendszer sebességének és magas rendelkezésre állásának növelésére. Ezen kívül az a tendencia is jól látható, hogy egyre több, korábban csak a hardverre jellemző képesség épül be szoftveresen a szerverbe, így a kisebb költségvetéssel és mindeddig kevesebb lehetőséggel rendelkező vállalatok is belevághatnak a magas rendelkezésre állású, hibatűrő megoldások építésébe.

Storage Spaces

A Storage Spaces egy integrált, tároló-virtualizációs technológia. Segítségével redundáns, működés közben javítható, virtuális lemezekkel dolgozó tárhelykezelő megoldást kapunk. Működése során ún. storage pool-okat hozhatunk létre a rendelkezésre álló fizikai lemezekből, majd ezekből készíthetünk és ajánlhatunk ki virtuális lemezeket az operációs rendszer komponensei, például fájlszerverek, fürtök, vagy a Hyper-V számára. Ezek a virtuális lemezek jellemzőiket tekintve gyakorlatilag megegyeznek a fizikai lemezekkel, egyetlen fontos különbséget leszámítva: a pool-on belül több fizikai lemezt is kezelhetünk egyként.

Ezek a lemezek szimpla kötetekként, illetve tükrözött (legalább kettő virtuális lemezzel) vagy paritásos (legalább három virtuális lemezzel) kötetekként is megjelenhetnek – közvetlenül a lemezkezelőben, redundanciát vagy nagyobb teljesítményt nyújtva.
A virtuális lemezek méretének meghatározásánál választhatunk fix értéket vagy az ún. Thin Provisioning segítségével a rendelkezésre álló fizikai kapacitásnál nagyobbat is – a jövőbeni bővítéseket előkészítve.

A Storage Spaces SATA, SCSI, iSCSI és SAS lemezekkel dolgozik, képes alkalmazni a Hot Spare (meleg tartalék) lemeztípust, és nem igényel maga alatt semmilyen RAID technológiát, hanem képességként ezt is nyújtja. A Storage Spaces teljes funkcionalitása a Server Managerből vagy Powershellből érhető el, és a Windows Server 2012 mellett a Windows 8-on is nagyon hasonló módon működik.

NTFS és ReFS újdonságok

A fájlrendszer tekintetében egy nagyon figyelemre méltó változást is tapasztalhatunk a Windows 8 és a Windows Server 2012 esetén. Ez egy olyan újdonság amely a rendszerüzemeltetők életét igencsak megkönnyítheti, ugyanis a Microsoft teljesen újraírta a NTFS fájlrendszer esetleges hibáit javító mechanizmusokat és a hozzá tartozó CHKDSK segédprogramot. A fejlesztés révén a javítások egy részét online és a hát térban végzi el a rendszer (Online Analysis, Self-Healing), és ha esetleg ez nem sikerül, akkor erről értesítést és javaslatokat kapunk például a Server Manageren keresztül. De az új mechanizmusok munkája it t nem szakad meg, hiszen ekkor olyan előkészületeket tesz az operációs rendszer, hogy a tényleges javítás a következő újraindításkor legfejlebb 1-2 másodpercig tart majd, függetlenül a kötet méretétől vagy a vizsgált fájlok számától.

Ezen kívül az új szerverben mutatkozik be egy új fájrendszer, a ReFS (Resilient File System), amely az NTFS alapjaira épül, és jelentős mértékben használhatóak vele az olyan képességek, mint a BitLocker, az ACL-ek, az USN journal, a szimbolikus linkek, a kötet árnyékmásolatok, a hibatűrő fürttámogatás és egyebek. A lemezhibákkal szemben szintén ellenálló, az összes önjavító újítást használja, valamennyi metadata és felhasználói adathibát észleli. Természetesen a Storage Spaces műveletekben is használható, sőt a ReFS ebben az esetben az NTFS-nél hatékonyabb ellenőrző és automatikus javítási módszerekkel rendelkezik.

Az ReFS a modern SATA szabványokkal viszont jobban lépést tart, és lényegesen jobban is skálázható. A maximális fájlméret 16 Exabyte, a maximális kötetméret 256 Zettabyte illetve például egy Storage Pool maximális mérete 4 Petabyte lehet. Kisebb hátránya viszont, hogy az eltávolítható eszközökön nem használható, illetve rendszerindítást sem lehet megvalósítani a ReFS-sel formázott lemezekről.

Beépített deduplikáció

A Windows Server 2012 Data Deduplication nevű rész-szerepköre a tárolóinkon ismétlődő adatmennyiséget csökkenti, azaz a több példányban tárolt adatblokkokat felszabadítja, magasfokú adatintegritás megőrzéssel, miközben az erőforrás terhelése (processzor, memória) átlagosnak tekinthető.
Általánosan elmondható, hogy hagyományos fájlszerverek esetén 2:1 aránnyal képes működni (az 1TB-ot foglaló adatok a deduplikáció után 500GB-nyi helyet foglalnak majd). Azonban olyan tárolás esetén, ahol valóban nagy az ismétlődés (pl. vhd/vhdx fájlok) ez az arány a 20:1-et is elérheti. Fontos tudni, hogy ez a funkció kötetszinten érhető el, és a használat alatt álló fájlokra nem használható – azaz például a futó virtuális gépek .vhd fájljai vagy nyitott rendszerállományok esetén.

Skálázási és teljesítmény tulajdonságait tekintve figyelemreméltó a működési sebessége, illetve a szimultán működés, azaz egyszerre több köteteten is képes futni egy szerveren, anélkül, hogy a rendeltetésszerűen működő egyéb folyamatok teljesítményét befolyásolná. Ha a szerver aktuálisan nagyobb terhelést kap, akkor a deduplikáció képes akár automatikusan leállni, de az üzemeltetőknek rugalmas lehetősége van arra is, hogy bármikor, időzítve futtassák. Felhasználási területe kiterjed minden olyan környezetre, ahol probléma a megfelelő kapacitás biztosítása, de különösen fontos lehet pl. a telephelyek és a központ között használható BranchCache szolgáltatás megléte esetén. A felügyeleti eszközei a Server Manager-ben, illetve PowerShell-en keresztül érhetőek el, az utóbbival például a Sysprep-pel előtelepített gépek apropóján is, így akár már az első rendszerindítás során elindítható automatikusan a deduplikáció folyamata.

SMB 3.0

A Server Message Block (SMB) protokoll a hálózati fájlmegosztások protokollja, azaz egy kliens-szerver rendszerben ennek segítségével érheti el, olvashatja, írhatja vagy frissítheti a felhasználó, vagy a felhasználó nevében futó alkalmazás a fájlszerveren elhelyezett és megosztott fájlokat. Jelentős ideje teljesen hétköznapi módon használatos a Windows operációs rendszerek világában, ám a Windows Server 2012-ben megtalálható 3.0-ás verzió nagyon sok újdonságot és hasznos képességet hoz magával.

Az SMB Transparent Failover támogatja egy fürtözött fájlszerver esetén a hálózati fájlmegosztást, mint a fürtözött alkalmazás tárolási lehetőségét. Ha hardveres vagy szoftveres hiba lép fel, vagy karbantartásra van szükség, az SMB kliensek nemcsak magas rendelkezére állással, hanem hibatűrő módon állnak át egy másik fürttagra, amely szintén probléma nélkül és folyamatosan elérést biztosítva képes használni a megosztásban lévő adatokat.

Az SMB Scale Out a Cluster Shared Volumes (CSV) szintén új, azaz a 2.0-ás verziójában képes a megosztásokról szimultán elérést biztosítani, közvetlen I/O műveletekkel, a fürt összes csomópontján keresztül. A korábbi verzióban a CSV nem volt használható általános fájlszerver erőforrásként. Ez a rendelkezésre álló hálózati sávszélesség és a terheléselosztás magasabb szintű kihasználását teszi lehetővé, így javítva a szerver alkalmazások teljesítményét.

Az SMB Multichannel képes az aggregált hálózati interfészek felhasználására, azaz például ha egy SMB kliens és szerver között kettő vagy több GB-os hálózati interfészt alkalmazunk, akkor a fájlmegosztásokról történő másolási műveletek is arányosan felgyorsulnak, illetve az interfészek konfigurációjától függően redundanciával is működhetnek. Az SMB Direct támogatja azokat a hálózati interfészeket is, amelyek rendelkeznek az RDMA képességgel és így nagyon kis erőforrás igénnyel hatalmas hálózati sávszélességgel képesek működni.

További újdonság, hogy IPSec vagy bármilyen más szoftveres / hardveres segítség nélkül is használhatunk natív módon titkosítást az SMB kapcsolatoknál. Fontos tudni, hogy megosztás vagy szerver szinten konfigurálható az SMB Encr yption, amely a nem megbizható hálózatok esetén kulcsfontosságú opció lesz.

A teljesítmény-optimalizáció célját szolgáló SMB Directory Leasing segítségével jobb válaszidők érhetők el az SMB 3.0 klienseken, azaz a Windows 8 vagy a Windows Server 2012 gépeken. Ezt a felhasználók sebességnövekedésként élik meg.

Aktív-aktív fájlszerver fürt

Az SMB 3.0 külön kiemelendő képessége a különböző szerver alkalmazások támogatása a Transparent Failover szolgáltatással.

Jelenleg két forgatókönyv szerint tudjuk kiaknázni ennek előnyeit.

  • Hyper-V over SMB, azaz a Hyper-V egy SMB 3.0 hálózati megosztáson tárolja a virtuális gépek állományait (az alap .vhdx-eket, a pillanképeket, a konfigurációs fáljokat). Ekkor az önálló vagy fürtbe szervezett Hyper-V gépek esetén is elérhető az aktív-aktív fájlszerver üzemmód, folyamatos működéssel, és egy hardver hiba esetén automatikus átállással.
  • SQL Server over SMB, azaz az SQL Server használata is támogatott, tehát fennáll a lehetőség az adatbázis állományok SMB 3.0 fájlszerveren történő tárolására, és ezzel a redundancia növelésére egy szimpla hálózati megosztás esetén - ugyanúgy mint pl. egy SAN tárolóval.

Ahhoz hogy ezeknél a szerver alkalmazásoknál használhassuk az SMB megosztást, az aktív-aktív fáljszerver alapjaként a host gépeken szükség van a VSS adapter engedélyezésére.

iSCSI Target Server

Az iSCSI Targetet korábban a Windows Storage Server részeként, illetve a Windows Server 2008 R2-hez egy ideje ingyenesen letölthető kiegészítőként ismerhettük meg. A Windows Server2012-ben viszont teljes mértékben integrált komponensként használhatjuk.

Az iSCSI Target Server amellett, hogy dedikált, vagy éppen közös használatú tárolókkal egészítheti ki a hálózaton keresztül a szervereinket, hálózati rendszerindítással is képes akár nagyszámú számítógépet a rendelkezésünkre bocsájtani. Ehhez adott esetben összesen egy darab, központi helyen tárolt operációs rendszer lemezképre lesz csak szükségünk (ami egy sysprep-pel generalizált arany lemez-kép), amely a felügyeletet, a rendelkezésre állást és a biztonságosságot egyaránt alaposan megnöveli. Az akár százasával a hálózatról induló gépeink a testreszabáshoz dif fenciális lemezeket használhatunk, így az összes gép működtetéséhez szükséges diszk kapacitást nagyon alacsony szinten tarthatjuk.

Az iSCSI Target Server használata mellett nemcsak a géppark felépítése, hanem a kiesett gépek gyors visszaállítása is megoldható. Mivel az operációs rendszerhez tartozó adatok nem a helyi gépen tárolódnak, ezért a fizikai gép cseréje után azonnal kezdődhet a távoli rendszerindítás és az operációs rendszer beüzemelése, majd a használata.

Ezeken túl fontos tudni, hogy az iSCSI Target Server Network Boot a nyilvánvalóan robusztus képességéihez képest, nem igényel nagyon különleges hardvert. A Microsof t belső, referencia tesztrendszerében 256 gépet 34 perc alatt sikerült elindítani, és ennek háttere 24 db 15k RPM-es lemez volt, RAID 10-be kötve, 10 GB hálózati sebesség mellett. A mérések szerint 60 db iSCSI szerver indításához még az 1 GB-es hálózati interfész is elegendő.

Offloaded Data Transfer

A tárolóeszközök hardvergyártóival együttműködve, azok innovatív újdonságait beépítve, a Windows Server 2012 a nagyméretű fájlműveletek felgyorsítására egy olyan újdonságot használ, amit Of floaded Data Transfer-nek (ODX) hívunk.

Ez az együttműködés a operációs rendszer és a hardver között azt eredményezi, hogy az adatmásolás, a mozgatás és az összefűzés műveletek nagyon gyorsan, a szerver oldal erőforrásait (processzor, hálózat) nem terhelve, a tárolóeszköz hathatós segítségével, közvetlenül az eszközön valósulnak meg. A Windows Server 2012 SCSI parancsokkal irányítja és ellenőrzi az adott műveletet, mintegy távvezérelve a tárolóeszközt. A cél és a forrás terület egyformán lehet iSCSI, Fibre Channel, Fibre Channel over Ethernet vagy egy SMB fájlmegosztás.

Felhasználási területe legalább kétféle lehet, egyik esetben olyan Hyper-V virtuális gépek esetén aknázhatjuk ki az előnyeit, amelyek fájlai ODX kompatibilis eszközön találhatóak. Ilyenkor virtuális SCSI vagy pass-through lemezekkel, illetve a natív .vhdx-ekkel operálhatunk, a virtuális IDE vezérlőkre kötött lemezekkel nem (és ebben az esetben a .vhdx-ekkel sem). A másik eset még egyszerűbb, nagyméretű vagy nagyszámú média- vagy éppen adatbázis fájlok másolása és mozgatás esetén lesznek látványosan gyorsak a fájlműveletek.

Fürtözés újdonságok

A Windows Server 2012-ben a hibatürő fürtözés számos ponton erősödött, erre az első látványos példa a skálázhatóság. Az előző verzióval szemben immár a 16 csomópont helyett 64-et, az 1000 virtuális gép helyett pedig 8000-et vagyunk képesek maximum üzembe állítani fürtönként. A nagyméretű fürtök felügyelete a Server Managerből és a Failover Cluster Managerből is megoldható, illetve a PowerShellel kezelhető.

A CSV2 (Clustered Shared Volume) használata is egyszerűbb lett, kibővített teljesítmény, biztonsági és fájlrendszer támogatási képeségekkel rendelkezik. Mivel már nem csak a Hyper-V szerepkörhöz használható, ezért egy a Scale Out típusú fájlszerver is nyújthat ezen keresztül folyamatos, magas rendelkezésre állást és hibatűrést a korábban említett módon például az egyszerű SMB 3.0 kliensek számára.

A Hyper-V együttműködésben a kizárólag Windows Server 2012 Hyper-V esetén elérhető kiterjesztett virtuális gép monitorozás mellett, a Hyper-V Replica Broker is újdonság, amely feladata központilag kezelni a csomópontok replikációs engedélyeit és beállításait.

Cluster-Aware Updating

Az új Server Managerből vagy a Failover Cluster Managerből egyaránt használhatjuk a teljesen új fürt-frissitési mechanimust, amel y a nagy f igyelmet igényl ő patch management kérdést oldja meg hathatósan.

A Cluster-Aware Updating segítségével automatikusan és egymás után, sorrendben frissíthetőek a csomópontok, a így elkerülhető a rajtuk futó szolgáltatások leállása és kiesése. Ehhez egy teljesen új felületet kapunk, ahol a teljes fürtre kiterjedő beállítások mellett (pl. időzítés és frissítési profil), előnézet, fut tatási szabályok, jelentés generálás, priorizált sorrend és még számos egyéb beállítási opció elérhető.