SC-012 Windows Server 2012 2012 R2 と進化を続けるストレージ機能 を一挙に解説 日本マイクロソフト株式会社ビジネスプラットフォーム統括本部北澤英崇
アジェンダ なぜ Windows Server はストレージ機能を進化させるのかストレージの仮想化ストレージ容量の削減ファイルサーバーからストレージシステムの進化 Windows Azure の活用 ~ コストの更なる削減 ~ マイクロソフトでは Storage を 記憶域 と訳していますが 本セッションでは文脈上 ストレージ と記述している箇所があります ご了承ください
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アジェンダ なぜ Windows Server はストレージ機能を進化させるのかストレージの仮想化ストレージ容量の削減ファイルサーバーからストレージシステムへの進化 Windows Azure の活用 ~ コストの更なる削減 ~
ストレージの仮想化 仮想ディスクの概念を導入 運用管理 / パフォーマンス / コストなど様々なメリット 物理ディスク 今まで通り利用可能 領域を切り出す 仮想ディスク ( ) ローカルの物理ディスクに見える 今までの物理ディスクの様に扱える 記憶域プール 物理ストレージ 複数ディスクを束ねてプール化複数種類のディスクも束ねる事が可能既存ストレージ / 最新ストレージを有効活用 ローカルディスク (HDD/SDD) SAN ストレージ USB ドライブ ( ) 記憶域スペース と表現されている場合もありますが 本セッションでは仮想ディスクで統一しています
仮想ディスク ~ 冗長性 ~ ディスクの冗長化を実現するテクノロジー 記憶域プールから仮想ディスクを作成する時に設定 レイアウト ディスク要件 Simple 最小 1 台 RAID 0 相当 ストライピング Parity ( シングルパリティ ) Parity ( デュアルパリティ ) Mirror ( 双方向ミラー ) Mirror ( 3 方向ミラー ) R2 の新機能 最小 3 台最小 7 台最小 2 台最小 5 台 RAID 5 相当データとパリティ情報 (1 台 ) が複数の物理ディスクにストライピングされる RAID 6 相当データとパリティ情報 (2 台 ) が複数の物理ディスクにストライピングされる RAID 1 相当データは 2 台の物理ディスクに複製される RAID 1 相当データは 3 台の物理ディスクに複製される
仮想ディスク ~ シンプロビジョニング ~ ディスクの容量を仮想化 実際の物理領域以上の領域を認識させる 最小限のディスク容量でスモールスタート 必要に応じてディスクを追加 ディスク追加はオンラインで可能 記憶域プールから仮想ディスクを作成する時に設定 仮想的に認識されている領域 仮想ディスク 容量が足りなくなったらディスク追加 ( オンラインで可能 ) 実際の物理ディスク領域
仮想ディスク ~ 階層化ストレージ ~ R2 の新機能 データの配置を最適化 仮想ディスク ストレージアクセス 記憶域プール ファイルの固定化を制御可能 SSD ホットデータ ポイント HDD コールドデータ
仮想ディスク ライトバックキャッシュ R2 の新機能 SSD を含んだ仮想ディスクにライト バックキャッシュを確保 デフォルト 1GB (変更可) SSD を有効活用 WBC ホットデータ コールドデータ
記憶域プールと仮想ディスク DEMO
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データの重複除去 ファイル 1 名前 属性... A B C M N ファイル 2 名前 属性... A B C X Y ファイル 1 名前 属性... スパース 再解析データ チャンクストア データチャンク A B C M N ファイル 2 名前 属性... スパース 再解析データ X Y
重複除去の容量削減効果 3500 ファイルサーバーデータ 3000 2500 2000 1500 :28% 削減 OS VHDs ( 仮想マシン ) :98% 削減 1000 500 0 File Server Data OS VHDs 仮想マシンライブラリの場合は重複部分が多いため特に効果が高い Before Deduplication After Deduplication 出典 :ESG ラボ Microsoft Windows Server 2012 記憶域およびネットワーキング分析
重複除去設定時のパフォーマンス 1 ファイル数 22 83 125 0 5 10 15 20 25 30 35 40 ファイルを開くまでの経過時間 ( 秒 ) Before Deduplication After Deduplication ファイル数 重複除去のオーバーヘッド - 複数の小さなファイルを開く場合 全ファイルを開くための合計時間重複除去前 ( 秒 ) 全ファイルを開くための合計時間重複除去後 ( 秒 ) 1 1.312 1.321 22 7.171 7.702 83 27.765 28.171 125 35.638 36.799 すべてにおいて 重複除去設定のオーバーヘッドは 3% 以下 出典 :ESG ラボ Microsoft Windows Server 2012 記憶域およびネットワーキング分析
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SMB の進化 ファイル共有に接続するためのプロトコル Windows Server 2008 以降急激に進化 より速くより可用性を高く SMB 1.0 SMB 2.0 SMB 2.1 SMB 3.0 Windows 95 Windows NT Windows Vista Windows 2008 Windows 7 Windows 2008 R2 Windows 8 Windows 2012 SMB 3.0 新機能 パフォーマンスの向上 SMB ダイレクト (RDMA) 可用性の向上 SMB 透過フェールオーバー パフォーマンス & 可用性の向上 SMB マルチチャネルスケールアウトファイルサーバー
ポイント : 1 SMB プロトコルを利用したファイルベースアクセス 2 JBOD (Just a Bunch Of Disks) で ディスクをそのまま利用 3 OS がディスクの制御 冗長化を行い ストレージサービスを提供 一般的なストレージシステムとの構成比較 一般的なストレージシステム FC/iSCSI ストレージアレイ Windows ファイルサーバー ストレージを利用する各種サーバー ストレージを利用する各種サーバー FC/iSCSI SMB ストレージコントローラ ストレージコントローラ Windows ファイルサーバー ( コモディティサーバー )
一般的なストレージとの機能比較 一般的なストレージシステム FC/iSCSI ストレージアレイ Windows ファイル サーバー R2 の新機能 R2 で拡張 R2 で拡張 R2 の新機能
ポイント : 1 SMB プロトコルを利用したファイルベースアクセス 2 JBOD (Just a Bunch Of Disks) で ディスクをそのまま利用 3 OS がディスクの制御 冗長化を行い ストレージサービスを提供 SMB の進化 一般的なストレージシステム FC/iSCSI ストレージアレイ Windows ファイルサーバー ストレージを利用する各種サーバー ストレージを利用する各種サーバー FC/iSCSI SMB ストレージコントローラ ストレージコントローラ Windows ファイルサーバー ( コモディティサーバー )
SMB マルチ チャネル 構成例 複数の 1GbE NIC 複数の 10GbE/IB RSS-capable NICs SMB クライアント SMB クライアント NIC 1GbE NIC 1GbE NIC 10GbE/IB NIC 10GbE/IB スイッチ 1GbE スイッチ 1GbE スイッチ 10GbE/IB スイッチ 10GbE/IB NIC 1GbE NIC 1GbE NIC 10GbE/IB NIC 10GbE/IB SMB サーバー SMB サーバー
SMB ダイレクト (RDMA) ファイルクライアント ファイルサーバー アプリケーション SMB クライアント ユーザー カーネル SMB サーバー RDMA が利用できるネットワーク RDMA が利用できるネットワーク NTFS SCSI R-NIC R-NIC ディスク
毎秒のトランザクション数 出典 :ESG ラボ Microsoft Windows Server 2012 記憶域のパフォーマンスとコストの分析 SMB パフォーマンスデータ ( 負荷 : 一般的 ) OLTP ワークロード Windows Server 2012 SQL Server 2012 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 2 4 6 8 SMB(10GbE Non-RDMA) 487 963 1,443 1,932 SMB(10GbE RDMA) 522 1,026 1,523 2,003 iscsi SAN (10Gb) 508 997 1,498 1,963 FC SAN (8Gb) 518 989 1,463 1,950 仮想マシンの数 SMB (10GbE) は FC SAN /iscsi SAN と比較しほぼ同等のパフォーマンス Non-RDMA は若干劣り (5% 未満 ) RDMA だと若干勝る (5% 未満 )
SMB パフォーマンスデータ ( 負荷 : 超高 ) SSD + PCIe 直結 SMB 3.0 + SMB 3.0 + SMB 3.0 + 10GbE Infiniband QDR Infiniband FDR 32Gbps 54Gbps Local データ ( SSD+PCIe 直結 ) の大きな IO サイズ (512KB) で IOPS 1 万超 15,000rpm DISK 数十本の RAID 0 相当のパフォーマンス Infiniband FDR (54Gbps) + RDMA の組み合わせでほぼ同等のパフォーマンス CPU の負荷の軽減を実現
ポイント : 1 SMB プロトコルを利用したファイルベースアクセス 2 JBOD (Just a Bunch Of Disks) で ディスクをそのまま利用 3 OS がディスクの制御 冗長化を行い ストレージサービスを提供 ファイルサーバーの可用性 一般的なストレージシステム FC/iSCSI ストレージアレイ ストレージを利用する各種サーバー Windows ファイルサーバー ストレージを利用する各種サーバー FC/iSCSI SMB (10GbE / Infiniband) ストレージコントローラ ストレージコントローラ Windows ファイルサーバー ( コモディティサーバー )
ファイルサーバーの可用性 汎用ファイルサーバー ( 従来のフェールオーバークラスタ ) スケールアウトファイルサーバー (Active-Active 型のクラスタ ) Active Passive Active Active 8 ノードまでの拡張性 共有ストレージ 頻繁にファイルを開く 閉じる ファイルを生成する等の操作を行うユーザーまたはアプリケーションの可用性を向上 一般的なファイルサーバー 共有ストレージ ( CSV 2.0 ) 長時間ファイルを開いたままにするアプリケーションまたは仮想マシンの記憶域の配置 Hyper-V / SQL Server 用のストレージ
SMB 透過フェールオーバー フェールオーバーはアプリケーション に対して透過的 ダウンタイムなし フェールオーバー中は 微細な IO 遅延が発生 計画内外問わず 利用可能 HW/SW メンテナンス HW/SW 障害 負荷分散 ファイル/ディレクトリ どちらの操作に も対応 要件: 1 通常操作 2 共有のフェールオーバー 接続とハンドルが 喪失し 一時的に IO がストールする 3 接続とハンドルが自動的に復旧 アプリケーションの IO はエラーを報告され ることなく継続 Hyper-V Windows Server 2012 以上のフェールオー バー クラスター クライアントは Windows 8 または Windows Server 2012 以上 ファイル共有が 継続的可用性 (CA) プロパ ティで作成されていること 1 3 fs1 share fs1 share 2 ファイルサーバークラスター ファイル サーバー ノード A ファイル サーバー ノード B
クラスタ対応更新 (CAU) 更新コーディネーター
ポイント : 1 SMB プロトコルを利用したファイルベースアクセス 2 JBOD (Just a Bunch Of Disks) で ディスクをそのまま利用 3 OS がディスクの制御 冗長化を行い ストレージサービスを提供 物理構成例 一般的なストレージシステム FC/iSCSI ストレージアレイ ストレージを利用する各種サーバー Windows ファイルサーバー ストレージを利用する各種サーバー FC/iSCSI SMB (10GbE / Infiniband) ストレージコントローラ Windows Server ( クラスタ ) Windows ファイルサーバー ( コモディティサーバー )
物理構成例 安価なハードウェアを利用 Network サーバー A CPU 1/10G イーサネットクラスタ接続 サーバー B Network CPU ファイルサーバーとストレージ間は SAS ケーブルを利用した Shared SAS ( 共有 SAS) 接続 現在の転送帯域は 48 or 24 Gbps SAS HBA SAS エクスパンダ Shared SAS ( 共有 SAS) 接続 A ポート 0 JBOD 1 23 B ポート SAS HBA SAS エクスパンダ 安価な JBOD (Just Bunch Of Disks) を利用 サーバーは安価で汎用的なコモディティ PC サーバー 制御は Windows Server RAID 等は Windows Server の記憶域プール 仮想ディスクで制御
$/GB コスト比較 $10 $8 $6 $4 $2 GB あたりの取得コストの分析 (24 台の 10K 600 GB SAS ドライブから 14.4 TB の未加工容量 ) $6.65 $6.19 $3.33 $0 FC SAN iscsi SAN File-based Storage with Spaces, SMB, RDMA, SAS JBOD 出典 :ESG ラボ Microsoft Windows Server 2012 記憶域のパフォーマンスとコストの分析 FC SAN / iscsi SAN と比較し Windows Server のファイルサーバーベースのストレージは約半分のコストで導入可能
アジェンダ なぜ Windows Server はストレージ機能を進化させるのかストレージの仮想化ストレージ容量の削減ファイルサーバーからストレージシステムへの進化 Windows Azure の活用 ~ コストの更なる削減 ~
Windows Azure へのバックアップ 暗号化 Windows Azure Online Backup Agent 低コストな Azure 上の Storage をバックアップ領域として利用 Windows Azure Online Backup Agent と連携する事により Windows Azure へのオンラインバックアップが可能 Windows Server 標準バックアップユーティリティである Windows Server Backup に統合される
System Center による統合バックアップ オンライン高速差分バックアップ 複数のマイクロソフト製品を統合バックアップ Windows Azure Backup 暗号化 オンライン差分バックアップ ディスク テープデバイス
クラウド統合ストレージ StorSimple Windows Azure 暗号化重複排除 / 圧縮 StorSimple アクセス頻度の低いデータは自動的にクラウドへ移動 よく使うデータはローカルストレージ (SSD/HDD) に格納 ストレージアプライアンス Windows Azure と連結 自動階層化機能によりクラウドとローカルストレージ間のデータ配置を最適化 ローカルストレージとしてパフォーマンスを維持 自動バックアップ機能 バックアップデータをクラウドに配置する事で災害対策 事業継続環境を実現
まとめ ストレージコストの削減 記憶域プールによる既存ストレージの有効活用 重複除去による使用ストレージ容量の削減 シンプロビジョニングによるスモールスタートの実現 安価なコモディティサーバー + 安価なストレージでハイエンドストレージ並のパフォーマンスと信頼性の実現 最新ハードウェアの有効活用によるパフォーマンス向上 SSD の有効活用 ( 階層化記憶 / ライトキャッシュ ) 10Gb Ethernet / Infiniband 等の有効活用
Windows Server 2012 R2 & System Center 2012 R2 対応 最新ホワイトペーパーを一気に公開! http://technet.microsoft.com/ja-jp/cloud/ タイトル Windows Server 2012 R2 Preview & System Center 2012 R2 評価ガイド Windows Server 2012 R2 フェールオーバークラスタリング構築 運用 管理ガイド Windows Server 2012 R2 高信頼ファイルサーバー構築ガイド Windows Server 2012 R2 記憶域スペースのアーキテクチャーと設計 管理のベストプラクティス Hyper-V ベースの仮想環境評価ガイド タイトル System Center 2012 R2 Operations Manager ステップバイステップ評価ガイド System Center 2012 R2 Orchestrator, Service Manager ステップバイステップ評価ガイド Windows Azure Services for Windows Server ステップバイステップ評価ガイド Windows Server 2012 R2 ネットワーク仮想化 (SDN) ステップバイステップ評価ガイド Windows Server 2012 R2 マイグレーションガイド 無償評価版はこちら :Windows Server 2012 R2 & System Center 2012 R2 http://technet.microsoft.com/ja-jp/evalcenter/dn205286.aspx Windows Azure を使った評価も可能
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