Introducción a Espacios de almacenamiento directo

Se aplica a: Azure Stack HCI, versiones 22H2 y 21H2, Windows Server 2022, Windows Server 2019 y Windows Server 2016

Espacios de almacenamiento directo es una característica de Azure Stack HCI y Windows Server que permite agrupar servidores con almacenamiento interno en una solución de almacenamiento definida por software.

En este artículo se proporciona información general sobre espacios de almacenamiento directo, cómo funciona, cuándo usarlo y sus principales ventajas. También puede explorar vídeos e historias reales de clientes en este artículo para obtener más información sobre Espacios de almacenamiento directo.

Para empezar, pruebe Espacios de almacenamiento directo en Microsoft Azure o descargue una copia de evaluación con licencia de 180 días de Windows Server desde Evaluaciones de Windows Server. Para conocer los requisitos mínimos de hardware de Espacios de almacenamiento directo en Windows Server y Azure Stack HCI, consulte Requisitos del sistema para Windows Server y Requisitos del sistema para Azure Stack HCI, respectivamente. Para implementar Espacios de almacenamiento directo como parte de Azure Stack HCI, consulte Implementación del sistema operativo Azure Stack HCI.

¿Qué son los Espacios de almacenamiento directo?

Espacios de almacenamiento directo es una solución de almacenamiento definida por software que permite compartir recursos de almacenamiento en la infraestructura de TI convergente e hiperconvergida. Permite combinar unidades de almacenamiento internas en un clúster de servidores físicos (2 y hasta 16) en un grupo de almacenamiento definido por software. Este grupo de almacenamiento tiene caché, niveles, resistencia y codificación de borrado entre columnas, todo configurado y administrado automáticamente.

Puede escalar horizontalmente la capacidad de almacenamiento del clúster agregando más unidades o agregando más servidores en el clúster. Storage Spaces Direct incorpora automáticamente las nuevas unidades y reajusta el conjunto de almacenamiento. También usa automáticamente los medios de almacenamiento más rápidos presentes para proporcionar caché integrada y siempre activa.

Espacios de almacenamiento directo es una tecnología básica de Azure Stack HCI, en sus versiones 21H2 y 20H2. También se incluye en las ediciones Datacenter de Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016, Windows Server Insider Preview Builds y Azure Edition de Windows Server 2022.

Puede implementar Espacios de almacenamiento directo en un clúster de servidores físicos o en clústeres invitados de máquina virtual (VM). Si se implementa en un clúster hiperconvergido de servidores físicos, se recomienda usar servidores de Azure Stack HCI. Para implementar Espacios de almacenamiento directo como parte de Azure Stack HCI, consulte Implementación del sistema operativo Azure Stack HCI.

La implementación de Espacios de almacenamiento directo en clústeres invitados de máquina virtual ofrece almacenamiento compartido virtual en un conjunto de máquinas virtuales sobre una nube privada o pública. En entornos de producción, esta implementación solo se admite en Windows Server. Para obtener información sobre cómo implementar Espacios de almacenamiento directo en clústeres invitados de máquina virtual en Windows Server, consulte Uso de Espacios de almacenamiento directo en clústeres de máquinas virtuales invitadas.

Cómo funciona

Espacios de almacenamiento directo aplica muchas de las características de Windows Server, como los clústeres de conmutación por error, el sistema de archivos de volumen compartido de clúster (CSV), el bloque de mensajes del servidor (SMB) 3 y los espacios de almacenamiento. También presenta una nueva tecnología denominada Bus de almacenamiento de software.

Espacios de almacenamiento directo crea una solución de almacenamiento definida por software mediante la combinación de las unidades de almacenamiento internas en un clúster de servidores estándar del sector. Para empezar, conecte los servidores con unidades de almacenamiento internas a través de Ethernet para formar un clúster; no se requiere ningún cable especial ni tejido de almacenamiento. Al habilitar Espacios de almacenamiento directo en este clúster, combina las unidades de almacenamiento de cada uno de esos servidores en un grupo definido por software de almacenamiento virtualmente compartido.

A continuación, crearás volúmenes a partir de ese conjunto de almacenamiento, en el cual puedes almacenar tus datos. Estos volúmenes ejecutan el sistema de archivos CSV. Esto significa que, en cada servidor, estos volúmenes se ven y actúan como si se montaran localmente. Con la tolerancia a errores integrada en estos volúmenes, los datos permanecen accesibles en línea incluso si se produce un error en una unidad o todo el nodo se desconecta.

En estos volúmenes, puede colocar sus archivos, como .vhd y .vhdx para máquinas virtuales. Puede usar el clúster que ejecuta Espacios de almacenamiento directo como:

• Servidor de archivos de escalabilidad horizontal (SoFS) exponiendo los volúmenes a través de la red como recursos compartidos de archivos SMB3.
• Sistema hiperconvergido habilitando Hyper-V en el clúster y colocando las máquinas virtuales directamente sobre los volúmenes.

En la sección siguiente se describen las características y los componentes de una stack de Storage Spaces Direct.

Hardware de red. Storage Spaces Direct usa SMB3, incluido SMB Direct y SMB Multichannel, a través de Ethernet para comunicarse entre servidores. Se recomienda encarecidamente usar más de 10 GbE con acceso directo a memoria remota (RDMA), ya sea iWARP o RoCE.

Hardware de almacenamiento. Espacios de Almacenamiento Directo requiere entre 2 y hasta 16 servidores aprobados por Microsoft con unidades de disco SATA, SAS, NVMe o unidades de memoria persistente adjuntas directamente, que se conectan físicamente solo a un servidor cada una. Cada servidor debe tener al menos dos unidades de estado sólido y al menos cuatro unidades más. Los dispositivos SATA y SAS deben estar detrás de un adaptador de bus host (HBA) y un expansor SAS.

Clústeres de conmutación por error. Espacios de almacenamiento directo usa la característica integrada de agrupación en clústeres de Azure Stack HCI y Windows Server para conectar los servidores.

Bus de almacenamiento de software. El bus de almacenamiento de software abarca el clúster y establece un tejido de almacenamiento definido por software en el que todos los servidores pueden ver todas las unidades locales de los demás. Puede pensar en esto como reemplazar el costoso y restrictivo Fibre Channel o el cableado SAS compartido.

Caché de capa de bus de almacenamiento. El bus de almacenamiento de software enlaza dinámicamente las unidades más rápidas presentes (por ejemplo, SSD) a unidades más lentas (por ejemplo, HDD) para proporcionar almacenamiento en caché de lectura y escritura del lado servidor que acelera la E/S y aumenta el rendimiento.

Grupo de almacenamiento. La colección de unidades que forman la base de Espacios de almacenamiento se denomina grupo de almacenamiento. Se crea automáticamente y se detectan y se agregan automáticamente todas las unidades aptas. Se recomienda encarecidamente usar un grupo por clúster, con la configuración predeterminada. Para más información sobre el grupo de almacenamiento, consulte el blog Análisis detallado del grupo de almacenamiento .

Espacios de almacenamiento. Espacios de almacenamiento proporciona tolerancia a errores a "discos virtuales" mediante creación de reflejo, codificación de borrado o ambos. Puede considerarlo como RAID distribuido y definido por software mediante las unidades del grupo. En Espacios de almacenamiento directo, estos discos virtuales suelen tener resistencia a dos errores simultáneos de unidad o servidor (por ejemplo, creación de reflejo 3 vías, con cada copia de datos en un servidor diferente), aunque también está disponible la tolerancia a errores del chasis y del bastidor.

Sistema de archivos resistente (ReFS). ReFS es el sistema de archivos premier diseñado para la virtualización. Incluye aceleraciones dramáticas para las operaciones de archivo .vhdx, como la creación, la expansión y la combinación de puntos de control, y las sumas de comprobación integradas para detectar y corregir errores de bits. También presenta niveles en tiempo real que rotan los datos entre los niveles de almacenamiento "caliente" y "en frío", en función del uso.

Volúmenes compartidos de clúster. El sistema de archivos CSV unifica todos los volúmenes de ReFS en un único espacio de nombres accesible a través de cualquier servidor. Para cada servidor, cada volumen tiene un aspecto y actúa como si estuviera montado localmente.

Scale-Out servidor de archivos. Esta capa final solo es necesaria en implementaciones convergentes. Proporciona acceso remoto a archivos mediante el protocolo de acceso SMB3 a los clientes, como otro clúster que ejecuta Hyper-V, a través de la red, convirtiendo de forma eficaz Espacios de almacenamiento directo en almacenamiento conectado a la red (NAS).

Ventajas clave

Espacios de almacenamiento directo ofrece las siguientes ventajas clave:

Imagen	Descripción
	Simplicidad. Vaya desde servidores estándar del sector que ejecutan Windows Server o Azure Stack HCI hasta el primer clúster de Espacios de almacenamiento directo en menos de 15 minutos. Para los usuarios de System Center, la implementación es tan sencilla como marcar una simple casilla.
	Alto rendimiento. Ya sea todo flash o híbrido, Espacios de Almacenamiento Directo puede superar los 13,7 millones de IOPS por servidor. La arquitectura insertada por hipervisor de Espacios de almacenamiento directo proporciona una caché integrada de lectura y escritura coherente, baja latencia y compatibilidad con unidades NVMe de vanguardia montadas directamente en el bus PCIe.
	Tolerancia a errores. La resiliencia integrada gestiona los fallos de disco, servidor o componente con disponibilidad continua. También es posible configurar implementaciones más grandes para la tolerancia a errores de chasis y bastidor. Cuando se produce un error en el hardware, simplemente cámbielo; el software se cura, sin pasos de administración complicados.
	Eficiencia de los recursos. La codificación de borrado ofrece hasta 2,4 veces mayor eficiencia de almacenamiento, con innovaciones únicas, como códigos de reconstrucción local y niveles en tiempo real de ReFS para ampliar estas mejoras a las unidades de disco duro y las cargas de trabajo activas o inactivas mixtas, todo ello al tiempo que minimiza el consumo de CPU para devolver los recursos a la ubicación más necesaria, a las máquinas virtuales.
	Capacidad de administración. Utilice los controles QoS de almacenamiento para mantener las máquinas virtuales ocupadas bajo control, con límites mínimos y máximos de IOPS por máquina virtual. El Servicio de Salud proporciona monitoreo y alertas integrados continuos. Las nuevas API facilitan la recopilación de métricas enriquecidas de rendimiento y capacidad para todo el clúster.
	Escalabilidad. Puede llegar a tener hasta 16 servidores y más de 400 unidades, con capacidad de hasta 4 petabytes (4.000 terabytes) de almacenamiento por clúster. Para escalar horizontalmente, agregue más unidades o servidores; Storage Spaces Direct incorpora automáticamente las nuevas unidades y comienza a utilizarlas. La eficiencia y el rendimiento del almacenamiento mejoran de forma predecible a escala.

Cuándo se debe usar

Espacios de almacenamiento directo es una tecnología básica de Azure Stack HCI y Windows Server. Proporciona una solución de almacenamiento de red ideal cuando desea:

• Amplía o extiende la capacidad de almacenamiento de red. Puede agregar más unidades o agregar más servidores para expandir la capacidad de almacenamiento de red, manteniendo los datos protegidos y accesibles. Si se produce un error en una unidad dentro del bloque de almacenamiento o todo el nodo se queda sin conexión, todos los datos permanecen en línea y accesibles.
• Comparta el mismo conjunto de datos de diferentes ubicaciones al mismo tiempo. El grupo de almacenamiento que crea Espacios de almacenamiento directo tiene un aspecto y actúa como un recurso compartido de red. Los usuarios de red pueden acceder a los datos almacenados en cualquier momento desde cualquier ubicación, sin preocuparse por la ubicación física de sus datos almacenados.
• Use una combinación de medios de almacenamiento. Con Espacios de almacenamiento directo, puede combinar diferentes tipos de medios de almacenamiento en el clúster de servidores para formar el grupo de almacenamiento definido por software. El software decide automáticamente qué medios usar en función de los datos: datos activos en medios más rápidos y otros datos usados con poca frecuencia en medios más lentos.

Opciones de implementación

Espacios de almacenamiento directo admite las dos opciones de implementación siguientes:

• Hiperconverged
• Convergentes

Implementación hiperconvergida

En una implementación hiperconvergida, se usa un único clúster para el proceso y el almacenamiento. La opción de implementación hiperconvergida se ejecuta Hyper-V máquinas virtuales o bases de datos de SQL Server directamente en los servidores que proporcionan el almacenamiento, almacenando sus archivos en los volúmenes locales. Esto elimina la necesidad de configurar el acceso y los permisos del servidor de archivos, lo que a su vez reduce los costos de hardware de las implementaciones de pequeñas a medianas empresas y sucursales o remotas. Para implementar Espacios de almacenamiento directo en Windows Server, consulte Implementar Espacios de almacenamiento directo en Windows Server. Para implementar Espacios de almacenamiento directo como parte de Azure Stack HCI, consulte ¿Cuál es el proceso de implementación de Azure Stack HCI?

Implementación convergente

En una implementación convergente, se usan clústeres independientes para el almacenamiento y el proceso. La opción de implementación convergente, también conocida como "desagregada", coloca un Servidor de Archivos Escalable (SoFS) sobre Espacios de Almacenamiento Directo para proporcionar almacenamiento conectado a la red a través de recursos compartidos de archivos SMB3. Esto permite escalar el proceso y la carga de trabajo independientemente del clúster de almacenamiento, esencial para implementaciones a mayor escala, como Hyper-V IaaS (infraestructura como servicio) para proveedores de servicios y empresas.

Administración y supervisión

Puede usar las siguientes herramientas para administrar y supervisar Espacios de almacenamiento directo:

Vídeos

Información general sobre espacios de almacenamiento directo (5 minutos)

Espacios de almacenamiento directo en Microsoft Ignite 2018 (1 hora)

Storage Spaces Direct en Microsoft Ignite 2017 (1 hora)

Evento de lanzamiento directo de Espacios de almacenamiento en Microsoft Ignite 2016 (1 hora)

Testimonios de clientes

Hay más de 10 000 clústeres en todo el mundo que ejecutan Espacios de almacenamiento directo. Las organizaciones de todos los tamaños, desde pequeñas empresas que implementan solo dos nodos, a grandes empresas y gobiernos que implementan cientos de nodos, dependen de Espacios de almacenamiento directo para sus aplicaciones e infraestructuras críticas.

Visite Microsoft.com/HCI para leer sus historias.

Referencias adicionales

• Tolerancia a errores y eficiencia del almacenamiento
• Réplica de almacenamiento
• Blog Storage at Microsoft
• Rendimiento de Espacios de almacenamiento directo con iWARP (blog de TechNet)
• Novedades de clústeres de conmutación por error en Windows Server
• Calidad de servicio de almacenamiento
• Soporte técnico Windows IT Pro