Was ist Microsoft Storage Spaces Direct (S2D)?

Grundlagen von Storage Spaces Direct

Die Software-Technologie Storage Spaces Direct (S2D) von Microsoft ermöglicht es Unternehmen, ihre lokalen Server-Datenträger in einem logischen Verbund, einem Cluster, zusammenzuführen, sodass ein virtueller Speicherpool mit logischen Unterteilungen entsteht. Durch diese softwaredefinierte Abstrahierung werden die zugrundeliegenden Hardware-Kapazitäten effektiver und umfassender genutzt. Hierfür sind auch die entsprechenden Microsoft-Betriebssysteme für Server erforderlich: Microsoft Server 2016 Datacenter oder Microsoft Server 2019 Datacenter.
(Microsoft S2D wird außerdem für Windows Server Insider Preview und für Azure Stack HCI bereitgestellt.)

Für die Clusterbildung waren in Windows Server 2016 noch mindestens drei Knoten bzw. Hosts   erforderlich, in Windows Server 2019 sind es nur noch zwei Knoten bzw. Hosts. Durch Redundanzen und Spiegelung gehen auch bei Ausfall von einem oder mehreren physischen Datenträgern (je nach Konfiguration) keine gespeicherten Informationen verloren – im Gegensatz zu klassischen, rein physischen Speichertypen, wo ein Ausfall eines Speichermediums auch den Verlust der darauf befindlichen Daten bedeutet. Windows 2019 bietet drei Speicherarten bzw. Speicher-Tiers:
NVMe (Non-Volatile Memory express) für Zwischenspeicherung (Cache) und häufig abgerufene Daten (Hot Data) sowie HDD (Hard Disc Drive, dt. Magnetfestplatte) bzw. SSD (Solid-State Drive, dt. Flashspeichermedium) für seltener benutzte Daten (Cold Data) und mittelfristige bis langfristige Datenspeicherung. Je nach Anwendung und Bedarf können Unternehmen individuell entscheiden, in welcher Kombination sie die Datenträger für unterschiedliche Storage-Tiers definieren.

Ein S2D-Cluster besteht aus Speicherknoten bzw. -Hosts, die per Software Storage Bus (ab Windows Server 2019) verbunden sind, während die unterschiedlichen Datenträger (HDD, SSD und NVMe), die den Speicherpool bilden, über das Protokoll SMB3 (Server Message Block) miteinander kommunizieren. Der Software Storage Bus ist ein softwaredefiniertes Speicher-Fabric, mit dem alle Server alle lokalen Laufwerke im Speicherpool erkennen können. In den Servern werden mit S2D virtuelle Laufwerke erzeugt, um u. a. eine Art softwaredefiniertes, verteiltes RAID zu erstellen, sodass auch bei Ausfall von zwei Laufwerken oder ganzen Servern die Datenverfügbarkeit gewährleistet ist.

Die Technologie fügt sich nahtlos in Windows-basierte Netzwerke ein, sodass Admins schnell und vor allem kostenfrei die Vorteile skalierbaren virtualisierten Speichers nutzen können.

Zusammenfassung der Vorteile von S2D

Mit Storage Spaces Direct (S2D) können alle Festplatten aller Server logisch zusammengefasst werden, um flexibel virtuelle Laufwerke und sonstige Dateifreigaben zu ermöglichen, die sich von herkömmlichen Systemen nicht unterscheiden – SD2 bringt jedoch entscheidende Vorteile:

• Im virtuellen Pool können schnelle SSD und NVMe mit der hohen Speicherkapazität der günstigeren HDD kombiniert werden, um die Vorteile von beiden zusammenzuführen
• S2D-Seicherpools können mit weiteren Datenträgern (vertikal) skaliert oder durch Hinzufügen zusätzlicher Knoten/Hosts (horizontal) skaliert werden
• Dank integrierter Hochverfügbarkeit (RAID-ähnliche Spiegelung oder Parität) kommt es zu keinen Datenverlust, selbst wenn mehrere Server im Verbund ausfallen (konfigurationsabhängig)
• Hot Data werden auf schnellen SSD-/NVMe-Datenmedien im Pool geschrieben, Cold Data auf HDD. Zusätzlicher Vorteil: Die SSD dienen im S2D-Cluster als effizienter Cache
• Alle Datenträger werden durch die automatische intelligente Datenverteilung mit maximaler Effizienz genutzt, sodass Datenträger nicht ungenutzt bleiben, während andere Datenträger überlastet sind
• Automatische, unterbrechungsfreie Windows-Updates
• Hochverfügbarkeit durch Cluster
• S2D ist eine langjährig entwickelte und optimal funktionierende Software, die sich seit Windows Server 2016 bewährt hat
• Die softwaredefinierte Speicherlösung ist erheblich günstiger als herkömmliche SAN oder NAS

Es gibt hierbei konvergente und hyperkonvergente Infrastrukturen (CI und HCI), wobei sich „konvergent“ auf hardwarebasierte Systeme und „hyperkonvergent“ auf softwarebasierte Systeme bezieht. Microsoft hat Storage Spaces Direct (S2D) für die heutige Welt mit zunehmender Tendenz zur Virtualisierung entwickelt, d. h. S2D dient vor allem konvergenten und hyperkonvergenten Bereitstellungen bzw. Infrastrukturen.

Allgemeines Schema der (hyper)konvergenten S2D-Architektur (Microsoft)

Konvergente Infrastruktur (Speicher und Anwendung in separaten Clustern)

Bei der konvergenten Bereitstellungsoption, die auch als „disaggregiert“ bezeichnet wird, wird ein horizontal skalierbarer Dateiserver (Scale-out File Server, SoFS) über die Ebene der Storage Spaces gelegt, um über SMB3-Dateifreigaben einen netzwerkgebundenen Speicher (Network Attached Storage, NAS) bereitzustellen. Dies ermöglicht die Skalierung der Rechen-/Arbeitslast unabhängig vom Speicher-Cluster, was bei größeren Bereitstellungen wichtig ist (z. B. Infrastructure-as-a-Service, IaaS).

Schema: Konvergente Bereitstellung mit S2D (Microsoft)

Hyperkonvergente Infrastruktur (Speicher und Anwendung in einem Cluster)

Die gesamte Infrastruktur wird als Software ausgeführt bzw. von einem Anbieter als Software bereitgestellt, die die IT-Infrastruktur von Unternehmen in einem zentralen Dashboard anzeigt. Die HCI-Systeme bzw. HCI-Komponenten werden an bzw. um einen singulären x86-Standardserver eingerichtet.

Kunden erhalten also einen einzelnen Cluster für Anwendung und Speicher. Virtuelle Maschinen (VM) oder Server-Datenbanken werden direkt auf den Servern ausgeführt, Speicher wird bereitgestellt und die VM-Dateien auf den lokalen Laufwerken gespeichert. Es sind keine Dateiserver mit den nötigen Konfigurationen für Zugriffsberechtigungen etc. nötig und speziell kleinere und mittlere Unternehmen sparen Hardware-Kosten. Dies gilt auch für ROBO-Installationen in Zweigstellen. Besonders interessant für kostenbewusste IT-Entscheider: In Windows Server 2019 ist Storage Spaces Direct (S2D) integriert und kann ohne zusätzliche Lizenz und damit ohne zusätzliche Kosten verwendet werden!

Schema: Hyperkonvergente Bereitstellung mit S2D (Microsoft)

Anwendungen und Zielgruppen für S2D

Eine häufige Anwendung von Microsoft Storage Spaces Direct (S2D) betrifft die Umstellung älterer klassischer SAN-basierter Datenbanken und Anwendungen von einer hardwarebasierten auf eine softwaredefinierte Infrastruktur.

Bsp.:

• Microsoft- und Linux-Anwendungen
• Überwachung von Kunden-IT-Infrastrukturen
• Anspruchsvolle SQL-Workloads
• Patch-Deployment-Systeme
• Sowie generell Unternehmen mit:
  • vorwiegend On-Premise-Systemen, die keine Cloud wünschen
  • schlechter Internetverbindung (< 16 Mbit), die Cloud-Lösungen schwierig macht
  • großen Datenbeständen
  • EOL-/EOS-Hardware
  • Anwendungen, die niedrige Latenzen bzw. hohe Bandbreiten erfordern: IoT-Edge Computing und Legacy-Client / Server-Apps
  • Erneuerungsbedarf: alte VMware-Server sollen ersetzt werden (Umstellung von VMware zu Hyper-V ist einfach)
  • alten Anwendungen (CAD, CAM, CAT, …), die nicht Cloud-fähig sind
  • Update-Bedarf bei Linux-Systemen: soll Plattformupdate (Hardware) bekommen

Dies betrifft u. a. Organisationen und Unternehmen aus dem Gesundheitswesen, die große Datenmengen und Patientendaten unter Wahrung strenger Datenschutzrichtlinien erfassen und verwalten. Aber auch Anwaltskanzleien und Steuerberater, die eine günstige und sichere Speicherlösung für ihre sensiblen Kundendaten benötigen, zählen dazu. Weitere potenzielle Anwender sind öffentliche Kunden, wie Gemeinden und Landkreise mit wenig Budget, aber hohen Anforderungen, sowie Franchise-Unternehmen, die für ihre oft kleinen Zweigstellen und Läden eine schlanke, skalierbare Lösung suchen („Store in a Box“).

Rechenbeispiel:
Ausfallzeit-Verluste „Stand-alone-Windows-Server vs. S2D-Cluster mit 2 Servern“

Besonders interessant ist die S2D-Lösung mit 99,9 % Verfügbarkeit pro Jahr gegenüber einem klassischen Szenario mit einem Einzel-Server (Stand-alone), der durch Updates und Anwendungs-Patches eine Verfügbarkeit von ca. 98 % pro Jahr erreicht.

Die Verfügbarkeit von 98 % pro Jahr entspricht insgesamt ca. 7 Tagen Ausfallzeit pro Jahr.
Die Verfügbarkeit von 99,9 % pro Jahr entspricht insgesamt ca. 8 Stunden Ausfallzeit pro Jahr.

Legt man nun zum Beispiel einen fiktiven Umsatz von 1 Million Euro pro Jahr zugrunde, können die Ausfallzeit-Verluste mit S2D gegenüber einer klassischen Einzel-Server-Lösung von ca. 20.000 Euro/Jahr auf ca. 1.000 Euro/Jahr reduziert werden, sodass sich allein durch die Einsparung von ca. 19.000 Euro Ausfallzeit-Verlust pro Jahr die Investition in S2D lohnen kann.

Wenn Sie mit dem Gedanken spielen, eine (hyper)konvergente IT-Infrastruktur anzuschaffen, beraten wir Sie gerne per E-Mail, Telefon oder direkt hier auf der Seite im persönlichen Kundenchat – unsere zertifizierten Spezialist*innen sind für Sie da!
Fragen Sie dabei auch nach unseren Projektkonditionen, mit denen Sie bis zu 40 % sparen können!

Sie wollen einen Server kaufen und brauchen Unterstützung bei der Konfiguration Ihres Wunsch-Servers? Auch hierbei helfen wir Ihnen jederzeit. Oder Sie nutzen unseren Server-Konfigurator, mit dem Sie sich auf unserer Seite in nur drei Klicks Ihren persönlichen Server zusammenstellen können.

Zu Microsoft und anderen Anbietern sowie zu allgemeinen Branchenthemen haben wir viele weitere Artikel für Sie zusammengestellt, die Sie auf unserer Seite „Wissen2Go“ finden:

• FAQ zu Microsoft OEM Lizenzen (HPE)
• RDS Lizenzserver installieren und aktivieren
• Microsoft RDS CALs aktivieren
• MS Windows ROK-Lizenz unter VMware auf Fujitsu-Server installieren
• Unterschiede der drei Windows Server 2019 Editionen
• MS Windows ROK-Lizenz unter VMware auf Lenovo-Server installieren
• MS Windows ROK unter VMware auf Dell-Server installieren
• HPE OEM Microsoft Windows Server Reseller Option Kit (ROK)
• MS Windows ROK-Lizenz in VMware auf HPE-Servern installieren
   

Allgemeine Branchenthemen (Auszug):

• Server und Storage – Grundlagen
• Unterschiede zwischen CTO und BTO
• Übersicht zu SAS, SATA, PCIe, NVMe & Co.
• Die 3 Speichermethoden File Storage, Block Storage, Object Storage

Des Weiteren haben wir auf unserer Seite „Wissen2Go“ auch Steuer-Spartipps für Ihre IT-Anschaffungen und Informationen zur staatlichen Förderung von IT-Investitionen für Sie erstellt. Auch bei diesen Themen beraten wir jederzeit! Und falls Sie in einer Schule tätig sind, nutzen Sie unsere Beratung zu den Vorteilen des Digitalpakts der Bundesregierung!

Serverhero. Wir sind keine Verkäufer. Wir sind IT Experten.