在 Windows Server 2016 上配置存储空间直通 (S2D)

存储空间直通 (S2D) 是 Windows Server 2016 中出现的一种新的分布式数据存储技术。借助存储空间直通，您可以将多个服务器的本地驱动器转变为容错、可扩展的存储，防止单独磁盘和整个服务器出现故障。由于简化的扩展（最多 16 个服务器和 400 个驱动器）以及使用不同驱动器（包括 SSD 和 NVMe）的机会可实现显着的性能，因此该软件存储的成本远低于 SAN 或 NAS。

什么是存储空间直通 (S2D)

S2D是存储空间技术的进一步发展，允许将Hyper-V集群节点的本地驱动器合并到存储池中。您可以在这些驱动器上创建虚拟卷（磁盘），并将它们用作通用群集共享卷（CSV）来存储 Hyper-V 虚拟机文件和 SOFS 文件共享。如果您需要扩展存储大小，只需向 S2D 添加新的服务器或驱动器即可。总的来说，Storage Spaces Direct 是 Microsoft 对 VMware vSAN 的回应。

存储空间直接要求

S2D支持以下存储设备类型：

• 普通HDD (SAS)；

• SATA/SAS SSD；

• NVMe （非易失性内存 Express）是通过更快的 PCI Express 总线而不是经典的 SATA/SAS 接口连接的 SSD。

后来不同类型的磁盘可以组合在不同的阵列中（按速度或大小）。例如，将缓存和应用程序事务日志放置在更快的 NVMe SSD 上是合理的，最好使用速度较慢且较便宜的磁盘来存储不需要高性能访问的大文件等。

为了使 S2D 正常工作，您必须创建一个对其节点具有以下要求的故障转移集群。

对S2D集群节点的要求：

1. Windows Server 2016 数据中心版；

2. 服务器上必须安装以下组件：Hyper-V、文件服务角色和故障转移群集功能。

   注意。不要忘记禁用 SMB 1.0：

   Remove-WindowsFeature -Name FS-SMB1 -Verbose -Restart

3. 集群中至少有两台服务器（理想情况下至少有4台主机以保证高容错能力）；

4. 除系统驱动器外，每个节点中还必须至少有一个物理磁盘。您要添加到存储空间直通的所有磁盘都必须未格式化（即未分区且不包含分区表）。

假设您已创建由两台运行 Windows Server 2016 的服务器组成的故障转移群集（您甚至可以在工作组中创建它）。

注意。如果集群中有偶数个节点，则必须配置见证节点。如果节点数量不均匀，则不需要见证人。

在启用存储空间直通之前，请确保您的磁盘可以加入到该池中。

Get-PhysicalDisk -CanPool $True | Sort Model

如何启用存储空间直通

使用以下 cmdlet 激活 S2D：

Enable-ClusterStorageSpacesDirect

该 cmdlet 的处理时间足够长（大约 10 分钟），将分析所有可用磁盘及其性能，并自动创建集群池。此外，还会自动创建两个层：性能层和容量层，分别具有不同的故障转移类型：镜像和奇偶校验。

支持 3 种提供数据存储容错的类型：

1. 镜像 (3) - 数据在 3 个（或最小配置中为 2 个）节点之间同步复制。由于将操作分布在所有服务器之间，因此达到了很高的读取速度。

2. 奇偶校验(2) - 带有奇偶校验信息的数据分布在不同的磁盘上。数据存储更加高效，因为您不需要存储相同数据的多个副本。

3. 分层 (1) - 上述两种方法的组合。

注1。如果运行 Enable-ClusterS2D 命令时出现错误“没有发现可用于 S2D 的支持总线类型的磁盘”，则很可能您的磁盘的总线类型 (BusType) 是 RAID（这是 S2D 不支持的配置）。让我们检查一下总线类型：

Get-Disk | select Number, FriendlyName, OperationalStatus, Size, PartitionStyle, BusType | sort Number | ft -AutoSize

确实如此——在所有情况下都是 RAID。解决方案是更新控制器的驱动程序或固件（如果您有 HP 服务器，请安装最新的 HPE 支持包）。再次检查总线类型。 （现在改为SAS）。

另外，还有一个小技巧可以将特定类型的控制器的总线类型更改为 SATA：

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\arcsas\Parameters
"BusType"=dword:0000000b (instead of 00000008)

注2。如果阵列中检测到SSD或NVMe类型的磁盘，它将自动用作缓存存储。如果没有这样的磁盘，在创建 S2D 过程中会出现一些警告。您可以使用以下命令禁用缓存

-CacheState Disabled

范围。

打开故障转移群集管理器并确保群集池 1 已出现在存储部分中。

选择池后，您可以看到它由哪些磁盘组成。

如有必要，可以更改池名称：

Set-StoragePool -FriendlyName “Cluster Pool 1” -NewFriendlyName “S2D”

如果必须从特定磁盘创建卷，可以使用此命令。首先，选择所有 LUN 3 磁盘并将它们收集到池中。

$HDDs = Get-PhysicalDisk | ? PhysicalLocation -like "*LUN 3"
New-StoragePool -StorageSubSystemFriendlyName *Cluster* -FriendlyName S2DPool -ProvisioningTypeDefault Fixed -PhysicalDisk $HDDs

显示池中的磁盘列表：

Get-StoragePool -FriendlyName S2D | Get-PhysicalDisk | ft PhysicalLocation

将新磁盘添加到池中：

$HDDs = Get-PhysicalDisk | ? PhysicalLocation -like "*LUN 4"
Add-PhysicalDisk -PhysicalDisks $HDDs -StoragePoolFriendlyName S2D

标记为S2D的磁盘不再显示在磁盘管理控制台中，一切正常。

如果您有不同类型的驱动器，则可以使用存储分层（可选）。 SSD 的镜像类型层创建如下：

New-StorageTier -StoragePoolFriendlyName S2D -FriendlyName "Mirror_Tier" -MediaType SSD -ResiliencySettingName Mirror

普通硬盘的奇偶校验层：

New-StorageTier -StoragePoolFriendlyName S2D -FriendlyName "Parity_Tier" -MediaType HDD -ResiliencySettingName Parity

现在您可以创建 CSV（集群共享卷）：

New-Volume -StoragePoolFriendlyName S2D -FriendlyName CSV001 -PhysicalDiskRedudancy 2 -FileSystem CSVFS_ReFS -Size 200GB

您可以显示卷列表及其冗余类型，如下所示：

Get-VirtualDisk | ft FriendlyName, ResiliencySettingName, PhysicalDiskRedundancy

新的 CSV 将出现在磁盘管理中。

该卷可用于托管 Hyper-V 虚拟机或横向扩展文件服务器共享。

因此，使用具有本地磁盘的多台服务器的Storage Spaces Direct，您可以轻松创建软件网络存储。由于 S2D，可以提供任意一对磁盘或服务器（4 个以上节点集群）的容错能力。如果检测到磁盘或服务器出现故障，S2D集群会自动启动其余设备之间的数据重新分配过程。在测试环境中，您可以确保当您断开任意两个磁盘的连接时，存储仍然可用，并且其上的虚拟机仍在运行。如何更换 S2D 存储中出现故障的驱动器我将在下一篇文章中介绍。