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微軟S2D軟體定義儲存技術實戰

出版日期
2017/08/29
閱讀格式
PDF
書籍分類
學科分類
ISBN
9789864342402

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還在為了規劃儲存設備規模大小而苦惱嗎?
實作微軟S2D軟體定義儲存技術,一次整合運算及儲存資源
  
  Microsoft S2D軟體定義儲存技術,最小運作規模只要2台S2D叢集節點主機,即可建構出不輸中階儲存設備的IOPS儲存效能,並且S2D單一叢集最大規模16台及高達600萬IOPS儲存效能。同時,整合S2D HCI超融合部署架構,能夠一次解決VM虛擬主機和Container容器及其他工作負載,在運算及儲存資源方面整合的煩惱。
  
  ★SDDC軟體定義資料中心願景:了解SDDC願景中重要的組成元件,包括SDC軟體定義運算、SDS軟體定義儲存、SDN軟體定義網路。

  ★S2D部署模式及環境需求:深入剖析S2D部署模式HCI超融合式與融合式運作架構的差別,以及建構S2D環境時應該採用RAID還是HBA、採用SSD或HDD、採用一般TCP/IP或RDMA、採用NTFS或ReFS檔案系統等議題。

  ★S2D運作架構:深入剖析S2D底層運作架構元件,例如:SSB軟體式儲存匯流排、SSB頻寬管理機制、SBC儲存匯流排快取機制、Storage Pool、ReFS Real-Time Tiering、SMB Direct、RoCE、iWARP、Infiniband、SMB MultiChannel等技術內容。

  ★規劃設計最佳化S2D運作架構:一步一步帶領你挑選CPU處理器、記憶體、NVMe快閃儲存、SSD固態硬碟、HBA硬碟控制器、RDMA網路卡、10GbE網路交換器、了解SSD與HDD比例原則、S2D叢集大/中/小型運作規模等最佳配置建議。

  ★實戰S2D環境建置:手把手帶領你建構S2D運作環境,包括安裝Windows Server 2016、設定10GbE網路交換器、啟用DCB/PFC特色功能、啟用SMB Direct(RDMA)、啟用SMB QoS原則、建立SET ( Switch Embedded Teaming )、檢查RDMA運作狀態、檢查SMB MultiChannel運作狀態、建立S2D叢集、啟用Storage Spaces Direct機制、建立三向鏡像磁碟區、建立雙同位磁碟區、建立雙向鏡像磁碟區、建立單同位磁碟區、建立混合式復原磁碟區、部署VM虛擬主機、Storage Pool最佳化等最佳化組態配置。

  ★IOPS效能測試:從了解IOPS儲存效能的估算開始,慢慢深入如何進行IOPS儲存效能測試,並透過開源工具VMFleet進行S2D環境IOPS儲存效能測試。

  ★S2D維運管理免煩惱:深入了解S2D如何因應各式各樣硬體故障事件、如何查詢S2D運作健康狀態、S2D叢集節點主機如何進入維護模式、如何整合CAU叢集感知更新機制安裝微軟最新安全性更新、實戰水平擴充S2D叢集運作規模(2台→3台→4台)、實戰擴充CSVFS磁碟區空間等維運管理議題。
  
  【定義簡介】
  軟體定義資料中心(Software Defined Data Center,SDDC)
  根據Gartner的研究結果顯示,過往IT人員所熟知及打造Mode 1的現代化資料中心(Data Center Modernization)所遭遇的挑戰,主要在於管理及打造企業或組織中有關運算資源、儲存資源、網路資源、硬體設備、虛擬化技術⋯⋯等虛實整合。
  
  隨著企業及組織朝向商業數位化模式不斷發展,知名的市調機構Gartner所屬分析師在2015下半年期間,針對100位企業及組織中負責領導IT基礎架構的主管調查結果顯示,有2/3以上的企業及組織開始建構及整合Mode 2的敏捷式IT基礎架構(Infrastructure Agility)。
  
  所謂「基礎架構敏捷化」(Infrastructure Agility),便是著重於IT基礎架構中「Mode 2」的部分也就是因應商業數位化的需求,這些範圍包括:
  ◎將敏捷(Agility)最佳實務概念,充分導入至現代化資料中心的IT基礎架構當中,讓工 作流程及技術人員能夠快速因應現在新興的商業數位化需求。
  ◎深入了解各項使用案例、決策考量、微服務(Micro-Service)、容器引擎⋯⋯等最佳實務 概念。
  ◎將單純的虛擬化運作環境,發展成軟體定義(Software-Defined)的基礎架構以達成敏捷 的目的,也就是打造「軟體定義資料中心」(Software-Defined Data Center,SDDC)。
  ◎充份利用彈性的雲端基礎架構部署新世代應用程式(Next-Generation Applications)。
  ◎建構邊緣資料中心(Edge Data Center)平台,以便因應商業數位化及IoT物聯網。
  ◎加強巨量資料分析、Web應用程式、IoT物聯網⋯⋯等部署作業,以便因應現代化行動至 上的商務模式。
  
  簡單來說,不管是Mode 1的現代化資料中心或是新興Mode 2的基礎架構敏捷化,在企業或組織的資料中心內硬體資源的組成,不外乎就是「CPU、記憶體、儲存、網路」等4大硬體資源,而這4大硬體資源又可以簡單劃分為3大類也就是運算、儲存、網路。
  
  那麼,接下來我們來看看Mode 2基礎架構敏捷化定義中,透過軟體定義(Software- Defined)的運作概念,如何將「運算、儲存、網路」等硬體資源,轉換成SDC軟體定義運算、SDS軟體定義儲存、SDN軟體定義網路,幫助企業及組織打造成快速因應商業數位化需求的強大IT 基礎架構,最終達成SDDC軟體定義資料中心的目標。
  
  軟體定義運算(Software Defined Compute,SDC)
  軟體定義運算(Software Defined Compute,SDC),與SDS軟體定義儲存及SDN軟體定義網路技術相較之下,為基礎架構硬體資源當中最為成熟的技術。事實上,許多企業及組織在建構軟體定義式的IT基礎架構時,最先投入的便是SDC軟體定義運算的部分。
  
  然而,談到SDC軟體定義運算便無法不談到x86 伺服器虛擬化(x86 Server Virtualization) 技術,在x86伺服器虛擬化技術尚未風行前,企業及組織的應用程式及營運服務便直接運作在x86硬體伺服器上,這樣的運作架構雖然讓應用程式及營運服務,可以直接獨佔整台x86硬體伺服器所有硬體資源,所以能夠提供良好的工作負載能力。但是,卻容易產生「供應商鎖定」(Vendor Lock-in)的情況,舉例來說,倘若原本的應用程式及營運服務運作於Dell硬體伺服器上,但是該台x86硬體伺服器發生故障損壞事件時,需要將其上的應用系統或營運服務遷移至它牌硬體伺服器時(例如:HPE或Lenovo)是非常困難的。
  
  事實上,談到虛擬化技術一般IT管理人員通常都會聯想到VM虛擬主機,然而這個情況從2013年Docker的出現而發生重大的改變。其實,Docker並非是「容器」(Container)技術,而是一項用來管理及調度容器環境的技術,讓IT管理人員能夠不用費心處理容器的管理作業,便能達到輕量級作業系統虛擬化解決方案的目的。
  
  微軟官方也在Windows Server 2016雲端作業系統中,與Docker合作推出Windows Server Container及Hyper-V Container技術,讓Hyper-V虛擬化平台成為同時運作VM虛擬主機及Container容器的最佳運作環境,輕鬆幫助管理人員達成Bimodal IT的雙重IT基礎架構,幫助企業及組織在傳統及新興架構之間找到最佳平衡點。
  
  軟體定義儲存(Software Defined Storage,SDS)
  軟體定義儲存(Software Defined Storage,SDS),為企業及組織帶來儲存資源的潛在好處,便是能夠提升靈活性並降低整體維運成本。因此,企業及組織的CXO們應尋找及確認能夠更好提供「總體擁有成本」(Total Cost of Ownership,TCO)的SDS軟體定義儲存解決方案,同時選擇的SDS解決方案必須具備效率及可擴充性等特性,以便因應不斷增加的資料量並且能夠擺脫儲存設備的硬體限制。
  
  目前,在SDS軟體定義儲存解決方案市場中尚未有明確的市場領導者出現。雖然,SDS軟體定義儲存解決方案具備可程式性及自動化等好處,但是仍須考量對於「運算」及「網路」所造成的影響。同時,所建立的SDS儲存資源必須要能夠融入IT基礎架構中而非再以孤島的方式運作。
  
  在微軟新世代Windows Server 2016雲端作業系統當中,SDS軟體定義儲存技術是由Windows Server 2012 R2當中的Storage Spaces技術演化而來,在Windows Server vNext開發時期稱為Storage Spaces Shared Nothing,在Windows Server 2016的正式名稱則為S2D(Storage Spaces Direct)。
  
  軟體定義網路(Software Defined Network,SDN)
  根據CIO的調查結果顯示,有86%的企業及組織CIO正計畫將內部資料中心及基礎架構進入Bimodal IT環境(相較於往年增加20%),透過將過去3層式網路架構遷移至Spine- Leaf網路架構讓整體網路環境簡單化,並結合軟體定義網路(Software Defined Network,SDN)技術, 以SDN Network Control Plane來管理Mode 2的資料中心, 以便因應東-西(East-West)向的網路流量,並採用模組化架構以便輕鬆進行自動化部署,同時結合Ansible、Puppet、Chef 等自動化組態設定工具,讓企業及組織的網路架構更適合DevOps環境,並往基礎架構即程式碼(Infrastructure as Code)的方向進前。
  
  微軟新世代Windows Server 2016雲端作業系統當中,「軟體定義網路」(Software Defined Network,SDN)技術內的重要角色「網路控制器」(Network Controller),以及透過SDN技術管理「網路功能虛擬化」(Network Functions Virtualization,NFV)運作環境, 進而幫助企業或組織在資料中心內建構網路虛擬化環境。

專業強力推薦

  ◎微軟雲端開發體驗暨平台推廣事業部技術社群行銷經理~張嘉容
  ◎DELL大中華地區企業解決方案資深副總~梁匯華
  ◎Lenovo區域解決方案首席顧問~黃國柱
  ◎Intel Global account in Sales & Marketing Group – Sales Director in Cloud Data Center~Benny Wang
  • Chapter01 SDDC 軟體定義資料中心
    • 1.1 SDDC 軟體定義資料中心
    • 1.2 軟體定義運算(SDC)
      • 1.2.1 x86 虛擬化技術
      • 1.2.2 全虛擬化技術
      • 1.2.3 半虛擬化技術
      • 1.2.4 CPU 硬體輔助虛擬化
      • 1.2.5 容器技術
      • 1.2.6 Microsoft SDC 軟體定義運算技術
      • 1.2.7 伺服器虛擬化技術市場趨勢
      • 1.2.8 基礎建設的重要性
    • 1.3 軟體定義儲存(SDS)
      • 1.3.1 Microsoft SDS 軟體定義儲存技術
    • 1.4 軟體定義網路(SDN)
      • 1.4.1 Microsoft SDN 軟體定義網路技術
  • Chapter02 S2D 簡介及運作環境需求
    • 2.1 S2D 運作架構及部署模式
      • 2.1.1 超融合式架構(Hyper-Converged)
      • 2.1.2 融合式架構(Converged)
    • 2.2 Windows Server 2016 版本
      • 2.2.1 Windows Server 2016 軟體授權
      • 2.2.2 Windows Server 2016 標準版
      • 2.2.3 Windows Server 2016 資料中心版
    • 2.3 如何配置硬體元件
      • 2.3.1 Microsoft HCL 硬體相容性
      • 2.3.2 採用HBA 控制器或RAID 卡?
      • 2.3.3 採用DAS / JBOD / NAS / SAN 儲存設備?
      • 2.3.4 採用SSD 固態硬碟或HDD 機械式硬碟?
      • 2.3.5 採用TCP/IP 乙太網路或RDMA ?
      • 2.3.6 採用NTFS 或ReFS 檔案系統?
  • Chapter03 S2D 運作架構
    • 3.1 S2D 儲存堆疊運作架構
      • 3.1.1 SSB(Software Storage Bus )
      • 3.1.2 SBC(Storage Bus Cache )
      • 3.1.3 Storage Pool
      • 3.1.4 ReFS Real-Time Tiering
    • 3.2 SMB 3
      • 3.2.1 SMB Direct(RDMA)
      • 3.2.2 RoCE
      • 3.2.3 iWARP
      • 3.2.4 Infiniband
    • 3.3 SMB 多重通道
    • 3.4 容錯及儲存效率
      • 3.4.1 鏡像(Mirror )
      • 3.4.2 同位(Parity )
      • 3.4.3 混合式復原(Mixed Resiliency )
  • Chapter04 S2D 規劃設計
    • 4.1 S2D 運作規模大小及限制
    • 4.2 如何挑選實體伺服器硬體元件
      • 4.2.1 如何挑選CPU 處理器
      • 4.2.2 如何挑選RAM 規格
      • 4.2.3 如何挑選SSD 固態硬碟
      • 4.2.4 SSD 與HDD 如何搭配及比例原則
      • 4.2.5 如何挑選HBA 硬碟控制器
      • 4.2.6 如何挑選RDMA 網路卡
      • 4.2.7 如何挑選網路交換器
    • 4.3 實體伺服器環境及數量建議
      • 4.3.1 小型運作規模
      • 4.3.2 中型運作規模
      • 4.3.3 大型運作規模
  • Chapter05 S2D 安裝及設定
    • 5.1 安裝Windows Server 2016 作業系統
      • 5.1.1 系統基礎設定
      • 5.1.2 安裝相關角色及功能
    • 5.2 設定10GbE 網路交換器
      • 5.2.1 啟用DCB / PFC 功能
    • 5.3 啟用SMB Direct(RDMA)功能
      • 5.3.1 啟用SMB 網路QoS 原則
      • 5.3.2 建立SET 網路卡小組
      • 5.3.3 檢查RDMA 運作狀態
    • 5.4 建構S2D 軟體定義儲存環境
      • 5.4.1 加入網域
      • 5.4.2 確保已安裝最新安全性更新
      • 5.4.3 檢查SMB Direct 及SMB MultiChannel 運作狀態
      • 5.4.4 執行容錯移轉叢集檢查工具
      • 5.4.5 建立容錯移轉叢集
      • 5.4.6 設定容錯移轉叢集仲裁機制
      • 5.4.7 啟用Storage Spaces Direct 機制
      • 5.4.8 建立三向鏡像磁碟區
      • 5.4.9 建立雙同位磁碟區
      • 5.4.10 建立雙向鏡像磁碟區
      • 5.4.11 建立單同位磁碟區
      • 5.4.12 建立混合式磁碟區
    • 5.5 部署VM 虛擬主機
    • 5.6 Storage Pool 最佳化
  • Chapter 06 S2D 效能測試
    • 6.1 什麼是IOPS ?
    • 6.2 儲存效能測試基礎概念
    • 6.3 VMFleet 效能測試工具
    • 6.4 IOPS 效能測試
  • Chapter 07 S2D 維運管理
    • 7.1 S2D 如何因應硬體故障事件
      • 7.1.1 發生1 個錯誤網域時
      • 7.1.2 發生2 個錯誤網域時
      • 7.1.3 發生3 個錯誤網域時
    • 7.2 S2D 健康狀態
    • 7.3 S2D 維護模式
      • 7.3.1 S2D 叢集節點主機進入維護模式
      • 7.3.2 S2D 叢集節點主機離開維護模式
      • 7.3.3 CAU 叢集感知更新
    • 7.4 水平擴充S2D 叢集運作規模
      • 7.4.1 擴充S2D 叢集規模(2 台 → 3 台)
      • 7.4.2 擴充S2D 叢集規模(3 台 → 4 台)
    • 7.5 擴充CSVFS 磁碟區空間
  • Appendix A S2D 解決方案
    • A.1 簡介S2D 解決方案
    • A.2 Dell EMC – S2D 解決方案
    • A.3 Fujitsu – S2D 解決方案
    • A.4 HPE – S2D 解決方案
    • A.5 Intel – S2D 解決方案
    • A.6 Lenovo – S2D 解決方案
    • A.7 QCT – S2D 解決方案
    • A.8 Supermicro – S2D 解決方案
  • 出版地 臺灣
  • 語言 繁體中文

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