記憶域スペースダイレクト (S2D) を活用したハイパーコンバージドインフラ技術解説ガイド概要本ドキュメントは Windows Server 2016 で構築したハイパーコンバージドインフラ (Hyper-Converged Infrastructure:HCI) を技術的な観点から解説したガイド

Size: px

Start display at page:

Download "記憶域スペースダイレクト (S2D) を活用したハイパーコンバージドインフラ技術解説ガイド概要本ドキュメントは Windows Server 2016 で構築したハイパーコンバージドインフラ (Hyper-Converged Infrastructure:HCI) を技術的な観点から解説したガイド"

えりかいいはた
4 years ago
Views:

1 記憶域スペースダイレクト (S2D) を活用したハイパーコンバージドインフラ技術解説ガイド概要本ドキュメントは Windows Server 2016 で構築したハイパーコンバージドインフラ (Hyper-Converged Infrastructure:HCI) を技術的な観点から解説したガイドです主にシステム構成記憶域スペースダイレクト (Storage Spaces Direct:S2D) を含めた HCI の操作ライブマイグレーションやフェールオーバーなどの動作について解説しています HCI の活用についてのポイント解説 HCI のメリットや Windows Server 2008/2008 R2 からの移行など HCI を構築活用するために知っておきたいポイントは記憶域スペースダイレクト (S2D) を活用したハイパーコンバージドインフラ構築活用ガイドにて解説していますそちらも合わせてご覧ください S2D の展開オプションについて S2D は複数のノードにローカル接続されたストレージを束ねてスケーラブルでパフォーマンスの高いストレージを構成する技術ですその展開オプションにはコンバージドとハイパーコンバージドの 2 種類が存在しますコンバージドな S2D の展開オプションコンバージドな S2D の展開オプションでは記憶域とコンピューティングは別々に存在します S2D 上でスケールアウトファイルサーバーによる SMB3 共有を構成し Hyper-V 上で動作する仮想マシンに対するストレージを提供します記憶域とコンピューティングを別々にスケールアウトさせることができるので大規模な展開が必要なシステムに適していますハイパーコンバージドな S2D の展開オプションハイパーコンバージドな S2D の展開オプションでは記憶域とコンピューティングは 1 つのクラスターとして構成しますより少ない台数のハードウェアでシンプルに構成できるので規模の小さなシステムに適しています

2 本ドキュメントの対象とする S2D S2D はこのように 2 つの展開オプションを選択できますが本ドキュメントはハイパーコンバージドな展開オプションについて解説しています以後 S2D と記述した場合ハイパーコンバージドな展開オプションによる S2D のことを指します S2D 環境構築の条件について Windows Server 2016 で HCI を構築するにはハードウェアやソフトウェアに必要な条件があります以下は特に考慮が必要な点について解説しています全体の構成 S2D は共有型ストレージを使用しないいわゆるシェアードナッシングな構成を取っています構成する要素はローカルストレージを備えてクラスターを構成するノードとノード間を接続するネットワークが基本となりますまたクラスターを構成するために必要となる Active Directory ドメインのコントローラーが別途必要になりますノードのハードウェア構成 S2D を構成する各ノードにはローカル接続されたストレージが必要となります多くのサーバーハードウェアはローカル接続されたストレージのためにハードウェア RAID コントローラーが備えられていますが S2D では各ストレージデバイスを Windows がソフトウエア的に直接コントロールするので HBA(Host Bus Adapter) で各ストレージデバイスが接続される必要があります多くの HBA が SAS 接続をサポートしていますストレージデバイスの種類ストレージデバイスは SATA SAS で接続されたハードディスクまたは SSD がサポートされていますまた PCI Express で接続された NVMe デバイスもサポートされます

ネットワークの構成ノード間を接続するネットワークは別のノードに存在するデータを読み込んだりあるノードに書き込まれたデータを別のノードにも書き込んだりするためのデータ転送に使用されます S2D では頻繁にノード間でデータがやり取りされるので 10G イーサネット以上の帯域が確保されることが望ましいでしょう

3 ネットワークの構成ノード間を接続するネットワークは別のノードに存在するデータを読み込んだりあるノードに書き込まれたデータを別のノードにも書き込んだりするためのデータ転送に使用されます S2D では頻繁にノード間でデータがやり取りされるので 10G イーサネット以上の帯域が確保されることが望ましいでしょう接続障害に備えて 2 つ以上の接続経路が必要となりますスイッチ障害を考慮するとスイッチは 2 台以上で構成する必要がありますノード間のデータ転送以外に管理用や仮想マシンのサービス用のネットワークなども別途必要となります準備するスイッチは S2D 構築後のノード追加拡張も考慮してポート数を決定する必要があるでしょう

Windows Server フェールオーバークラスタリング (WSFC) S2D は Windows Server フェールオーバークラスタリング (WSFC) の機能として提供されます各ノードは WSFC のクラスターに参加させる必要があります Hyper-V クラスター上で仮想マシンを動作させる必要があるので各ノードで Hyper-V を導入します Active Directory

4 Windows Server フェールオーバークラスタリング (WSFC) S2D は Windows Server フェールオーバークラスタリング (WSFC) の機能として提供されます各ノードは WSFC のクラスターに参加させる必要があります Hyper-V クラスター上で仮想マシンを動作させる必要があるので各ノードで Hyper-V を導入します Active Directory ドメイン WSFC のクラスターを構成し各ノードを管理するための Active Directory ドメインが必要となります Active Directory ドメインのコントローラーは HCI 環境と別に用意する方法とクラスターを構成するノードのうちのいずれかに追加のローカルストレージを増設して仮想マシンとして動作させる方法があります Active Directory の構築については本ガイドでは触れませんので別途適切なドキュメント等を参照して構築を行ってください

5 検証環境について本ドキュメントを作成するにあたりデル株式会社東日本支社内デルソリューションセンターにおいて以下の環境で検証を行っていますサーバー Dell EMC PowerEdge R640 を使用し 3 ノードによるクラスターを構成していますストレージ各ノードに接続された SSD と HDD のハイブリッド構成です各ストレージデバイスの接続は HBA330 12Gbps SAS HBA コントローラーを使用し RAID を構成せず直接 SAS 接続されていますノード間は RDMA を利用して S2D を構成していますネットワークノード間は Mellanox ConnectX-4 Lx Dual Port 25GbE による接続を行っています S2D の操作について S2D を使って仮想マシンを動作させるための領域を確保する手順を確認してみましょう操作を行う環境は事前に WSFC のクラスターが構成されており各ノードのストレージを S2D の記憶域プールとして構成されている状態を想定しています操作のための準備いずれかのノードに WSFC の管理権限を持つドメインユーザーでログオンします操作を行うツールとしてフェールオーバークラスターマネージャーを起動し S2D の操作を行いたいフェールオーバークラスターに接続します S2D を使用可能にするための手順記憶域プールから S2D を HCI 環境で使用可能にするためには以下の手順が必要です 1. 仮想ディスクの新規作成 2. ボリュームの作成 3. クラスタシェアードボリューム (CSV) の設定

6 これらの手順を実行することで S2D の記憶域上に仮想マシンを作成できるようになります仮想ディスクの新規作成まずノード間で共有するための仮想ディスクを作成しますこの仮想ディスクは次の段階でクラスタシェアードボリューム (CSV) として設定します 1. フェールオーバークラスターマネージャーで記憶域プールを選択し操作ペインで仮想ディスクの新規作成を選択します 2. 記憶域プールの選択ダイアログで仮想ディスクの作成を行いたい記憶域プールを選択します 3. 仮想ディスクの新規作成ウィザード ( 記憶域スペースダイレクト ) が表示されます 4. 開始する前にの説明を確認し次へボタンをクリックします

7 5. 仮想ディスクのサイズの指定で仮想ディスクのサイズ等のパラメータを指定しますサイズの指定はパフォーマンス層とキャパシティ層の 2 つの階層について行います作成される仮想ディスクのサイズはパフォーマンス層とキャパシティ層それぞれ指定したサイズの合計になります

8 6. 仮想ディスクの新規作成が正常に完了したことを確認します

9 パフォーマンス層とキャパシティ層についてデータはまずキャパシティ層に書き込まれますがアクセス頻度に応じてパフォーマンス層に移動され高速にアクセス可能になります今回の構成の例ではパフォーマンス層は高速にアクセス可能な SSD を使用し耐障害性を高めるために 3 方向ミラーを行って SSD が 2 台まで同時に故障してもデータを保持できるようにしていますキャパシティ層は容量が多い HDD を使用しデュアルパリティでデータを保護することで容量を確保しながら HDD が 2 台まで同時に故障してもデータを保持できるようにしていますデュアルパリティは RAID 6 相当と考えると分かりやすいでしょうボリュームの作成作成した仮想ディスクを使ってボリュームを作成しますボリュームの作成はファイルシステム形式を指定してフォーマットを行うことに相当すると考え

10 ると分かりやすいでしょう 1. 仮想ディスクの新規作成ウィザードは終了する際にこのウィザードを閉じる時にボリュームを作成しますにチェックが入っていると自動的に新しいボリュームウィザードを起動します 2. 開始する前にの説明を確認し次へボタンをクリックします

11 3. サーバーとディスクの選択が表示されますサーバーではクラスター ( クラスターの役割がクラスター名になっているもの ) を選択しますディスクでは前の作業で作成したディスクを選択します次へボタンをクリックします

12 4. ボリュームサイズの指定が表示されます作成した仮想ディスクは記憶階層域を使用しているためボリュームサイズを指定できませんボリュームサイズを確認して次へボタンをクリックします

13 5. ドライブ文字またはフォルダーへの割り当てが表示されます作成したボリュームは後ほどクラスタシェアードボリューム (CSV) としてクラスターを構成する各ノードから共有できるように設定しますそのためこの段階ではドライブ文字またはフォルダーに割り当てませんを選択して次へボタンをクリックします

14 6. ファイルシステム形式の選択が表示されますボリュームのファイルシステムを選択しますここでは ReFS を選択し適当なボリュームラベルを入力して次へボタンをクリックします

15 7. 選択内容の確認でボリューム作成の各設定が正しいことを確認して作成ボタンをクリックします

16 ReFS について ReFS(Resilient File System) は Windows Server 2012 から導入されたファイルシステムです特長として回復性やパフォーマンススケーラビリティなどが挙げられます今回構築しているような S2D を活用した HCI 環境構築に適したファイルシステムとして利用が推奨されていますクラスタシェアードボリューム (CSV) の設定作成したボリュームをクラスターの各ノードから参照できるようクラスタシェアードボリューム (CSV) として設定します再度フェールオーバークラスターマネージャーで操作を行います 1. 左ペインから記憶域ディスクを選択します 2. ディスクから前の作業で作成したクラスター仮想ディスクを選択しま

17 すこの段階では適用先が使用可能記憶域になっていることを確認します 3. 操作ペインからクラスターの共有ボリュームへの追加を選択します 4. クラスター仮想ディスクの適用先がクラスターの共有ボリュームに変更されたことを確認します

18 5. 作成されたクラスタシェアードボリュームは各ノードの C: ClusterStorage としてアクセス可能になります Explorer を起動して確認します仮想マシンの作成

19 フェールオーバークラスターマネージャーから仮想マシンを作成します作成の作業自体は通常の Hyper-V 上で仮想マシンを作成する手順と変わりません 1. 左ペインから役割を右クリックし仮想マシン仮想マシンの新規作成を選択します 2. 仮想マシンを作成するクラスターノードを選択した後仮想マシンの新規作成ウィザードが起動しますので指示に従って仮想マシンを作成します役割としての仮想マシン Hyper-V マネージャーなど別のツールを使って作成した仮想マシンはフェールオーバークラスターの役割として登録されていないため後述するライブマイグレーションやフェールオーバーの対象外となってしまう場合がありますそのような仮想マシンをクラスターの役割として登録したい場合には仮想マシンを停止し関連するファイルをフォルダーごとクラスタシェアードボリュームにコピーしますフェールオーバークラスターマネージャーの左ペインから役割を右クリックし役割の構成を選択しますその後起動されるウィザードに従い該当する仮想マシンを役割として構成します仮想マシンのライブマイグレーション S2D を使用した HCI 環境上で動作する仮想マシンは仮想マシンを停止せずに動作しているノードを変更するライブマイグレーションを実行可能ですライブマイグレーションの実行フェールオーバークラスターマネージャーから仮想マシンのライブマイグレーションの操作を行います 1. 左ペインで役割を選択し真ん中のペインでライブマイグレーションを行いたい仮想マシンを右クリックします 2. 表示されるポップアップメニューから操作移動ライブマイグレーションノードの選択を選択します 3. 移動可能なノードが表示されるので仮想マシンを移動させたいノードを選択します

20 4. 仮想マシンの動作しているノードが変わったことを確認しますライブマイグレーションの仕組みと注意点ライブマイグレーションは仮想マシンのメモリを移動先のノードにコピーし最後の瞬間にコピー後に変更されたメモリおよび CPU の状態をコピーしますそのため仮想マシンに沢山のメモリが割り当てられている場合ライブマイグレーションが完了するまで時間がかかりますまた動作中の仮想マシンのメモリに対する書き換えが頻繁な場合再度コピーする速度が追いつかない場合がありますこのような場合ライブマイグレーションが失敗する可能性があります仮想マシンのフェールオーバー仮想マシンが動作しているノードに障害が発生した際に仮想マシンを自動的に別のノードで起動するフェールオーバーにも対応していますフェールオーバーの動作確認以下の手順でクラスターがノード障害を検知し動作していた仮想マシンをフェールオーバーさせる動作を確認できます 1. 強制的に電源をオフにするなどして仮想マシンが動作しているノードに障害が発生させます 2. フェールオーバークラスターが障害を検知します 3. 動作していた仮想マシンを別のノードで再起動しますフェールオーバー時の仮想マシンの状況フェールオーバー後の仮想マシンの再起動の動作は OS を 1 から再起動するためサービス等の起動に時間がかかる場合がありますまた障害発生時に仮想マシンのメモリ上に存在しディスクに書き込まれていなかったデータは消失します障害検知から仮想マシン再起動までの時間再起動が行われるまでの時間は障害の誤検知による 2 重起動を避けるためもあり障害が発生してからデフォルトで 4 分ほどかかります

改版履歴 Ver. 日付履歴初版 2014/7/10 - 目次 1. はじめにクラスター構築の流れ Windows Server Failover Cluster をインストールするための準備 OS のセットアップ時の注意... -

改版履歴 Ver. 日付履歴初版 2014/7/10 - 目次 1. はじめにクラスター構築の流れ Windows Server Failover Cluster をインストールするための準備 OS のセットアップ時の注意... - NX7700x シリーズ Windows Server 2012 R2 Windows Server Failover Cluster インストール手順書 Microsoft Windows Windows Server は米国 Microsoft Corporation の米国およびその他の国における登録商標または商標ですその他記載されている会社名製品名は各社の登録商標または商標です免責条項