用Windows Server实现软件定义存储之存储空间直连

曾几何时软件定义的概念一时无两，超融合架构、无共享存储(Share Nothing Storage)的概念也是层出不穷；梦想总是要照进现实才有实际参考意义，这里拨开纷繁的软件定义存储选项，为大家揭示在即将到来的Windows Server 2016中软件定义存储的一个子集：借助存储空间直连技术可以让企业或者服务提供商借助工业标准的商业化服务器和本地存储构建高可靠，高可扩展性软件定义存储并激活私有云服务选项；如果您了解在之前Windows Server 2012/R2中激活的存储功能，可能知道可以通过SAS直连存储构建的SMB 3.0分布式文件服务器存储，并且通过这个服务上部署Hyper-V虚拟化环境的解决方案，这是一种松耦合结构的软件定义存储和计算的方法(如下图一)；

但这种方式在国内并不多见，个人理解主要原因是对SAS共享存储硬件并且要求关闭存储的高级功能如RAID等限制。本文中介绍的在Windows Server 2016中提供的方式逻辑存储空间实际使用的是服务器本地的存储构建的分布式存储应用，这种方式不再有共享SAS存储的需求，完全可以利用本地SATA SSD/Flash闪存，NVMe低延迟PCIe闪存来提供更高的性能。那么结构也就有先前看到的图二，转化成了图三结构；部署，管理和监控仍然通过熟悉的System Center的SCVMM和SCOM或者PowerShell来实现。

其实构建存储空间直连模式的初衷就是用最高效的方式提供私有云存储，并且衍生出很多做法，包括：

• Hyper-V IaaS存储

• 作为备份和复制的存储目标

• 存储计算一体化的超融合架构

• 存储和计算分离的融合架构

以上架构，无论对于企业还是云供应商都可以加以使用构建。目前存储空间直连主要通过两种部署方式构建：

第一种就是私有云超融合结构，就是上述的存储空间和虚拟化层在同一台服务器上构建的结构。

第二种方法是融合结构，即存储计算非聚集模式，存储集群和计算集群（Hyper-V集群）分离。非聚集模式的好处是可以分别管理和扩充存储和计算单元，也可以有效防止过渡部署的情况出现。

注意这里涉及的架构之所以先进就是因为采用了无共享存储架构，因为这里引入的概念是利用每个服务器本机的本地物理存储而不是像Windows Server 2012 R2中采用所有存储服务器集群中共享的SAS物理存储构建；存储空间直连技术的魅力就在于通过池化所有网络连接的集群节点本地的存储设备，这些本地存储设备可以来自于不同的厂商和品牌；如前文所述，SAS共享存储对硬件有特殊的要求，并且物理连接和部署都需要人工介入，这种复杂程度远大于在网络共享环境中添加一个独立的物理服务器到集群环境中，如果构建的集群规模扩大复杂度也会成指数增长。当然，还有一个显而易见的好处，其实个人理解这也是融合架构的必经之路，我们需要一条足够宽速度足够快的跑道来并行起降我们的工作负载，这种结构我们采用的是SMB直连技术，如果您没有听说这个是在2年前微软提出的技术了，通过这个技术我们可以做到超高速在线迁移虚拟机等功能；这种技术的前提是我们需要在集群节点中激活带RDMA功能的网卡用户存储服务，RDMA的好处是可以提供一个高带宽延迟的网络，并且可以大幅度降低主机CPU的开销，就是我们说的这个"高速公路"，有了这条宽带我们就有了部署融合架构的基础；SMB 3.0多通道技术也为了我们提供了更高的带宽聚合和更高的可用性，并且这是自适应的技术；也正是得以与这个通道我们才可以体验无共享式的存储服务。

最后在这里在脑补一个文件系统ReFS，在Windows Server 2016中默认针对所有存储相关服务均提供了ReFS文件系统，这个文件系统有N多超酷的功能，初了超强的稳定性以外，可以在其上构建集群卷及集群文件系统各方面对对大家熟知的NTFS文件系统都是大幅度的超越。这里举两个非常酷的例子，其一之前对于固定大小的虚拟机文件vhd/vhdx的写0操作我们希望快速创建的话通常需要通过offload（卸载）功能到硬件上，现在这个技术存储空间直连技术可以对Hyper-V通过ReFS文件系统无需特殊硬件就可以轻松秒建。此外你知道原来最容易出错也最耗费时间的虚拟机增量快照合并，通常需要无限次耗费IO的迭代拷贝合并，现在也可以指针位图合并轻松秒合。总而言之谁用谁知道：）

目前也有打包好的合作伙伴解决方案包括，思科，戴尔，富士通，惠普，因特尔和联想等，可以提供软硬一体化的存储空间直连技术来直接使用。

目前如果大家想尝鲜体验存储空间直连的威力，可直接下载Windows Server 2016 TP4 进行试用。关于部署和设置存储空间直连的方法可以参考这篇文章（英文的）。