Windows Server 2012 R2 ストレージ & ファイル サービス

1. Windows Server2012 R2 ストレージ & ファイル サービス 日本マイクロソフト株式会社

2. 本資料の内容 • はじめに • ストレージの仮想化 • ファイル システム • ファイル サーバー • その他機能 • Hyper-V 関連機能 • バックアップ • StorSimple

3. はじめに

4. Windows Server 2012 R2 キーとなる 7 つの機能 本資料の範囲 サーバー仮想化 ストレージ ネットワーク パフォーマンスとクロスプラットフォームサポートは次の段階へ 少ないコストで高パフォーマンスと高信頼なストレージを 柔軟性と機敏性を劇的に変える ハイブリッド ネットワーキング サーバー管理＆ 自動化 Web＆アプリケーションプラットフォーム アクセシビリティ＆ 情報保護 仮想デスクトップインフラストラクチャ オンプレミスからクラウドまでをカバーするアプリの開発と展開 社内リソースへの多様なアクセス手段の提要とデータ収集 多様性のあるデータセンターをより効率的に管理 優れたパフォーマンス 容易な展開、高いコスト効果 Flexible service delivery

5. Windows Server ストレージ マイクロソフトは巨大なクラウドベンダーでもある 巨大なクラウドを低コストで運用するために・・・ ストレージ仮想化の推進 最新ハードウェア/業界標準への対応 コストパフォーマンス向上 ストレージ 購入コスト 削減 運用管理コスト 削減 クラウドで利用したテクノロジーを製品に還元 Windows Server は TCO の削減 とハイパフォーマンスを実現する Storage へ

6. ストレージの仮想化

7. ストレージの仮想化 記憶域プール と 仮想ディスク • ストレージ の 仮想化テクノロジー • 運用管理面 / パフォーマンス / コスト面に様々なメリット 仮想ディスク 物理ディスク 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 領域を切り出す 今まで通り利用可能 記憶域プール 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 ) 物理ストレージ ローカルディスク (HDD/SDD)、SAN ストレージ、USB ドライブ・・・

8. 仮想ディスク 冗長化 • 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 R2 New

9. 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機能 • 最小限の実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 • ディスク追加時のパス変更等の作業がなくなる 仮想ディスク 足りなくなったら ディスク追加 ( オンラインで可能 ) 仮想的に認識 されている領域 実際の物理 ディスク領域

10. 仮想ディスク 階層化記憶 R2 New • アクセス頻度により データを SSD /HDD に 自動移動させるテクノロジー • アクセス頻度が高いデータは 高速な SSD に移動 • 高速な SSD の有効活用による パフォーマンス向上 • スケジュール タスクでデータを移動 • 1MB 単位で hot spot、cold spot を判断しデータをバックグラウンドで移動 • 1つのファイル内のデータが両階層に存在しても問題なし • デフォルト AM 1:00 (変更可能) • 特定のファイルを特定の階層に配置する事が可能 例) VDI の環境において 親VHDX を SSD に差分Disks を HDDに配置する事による高速な起動 の実現 • SSD と HDD の2階層 • 物理ディスクのメディアの種類として SSD と認識される事が必要 • 記憶域プールから仮想ディスクを作成する時に設定 ストレージアクセス 記憶域プール SSD ホットデータ 記憶域の 階層化 コールドデータ HDD

11. 仮想ディスク 階層化記憶 設定画面 R2 New 仮想ディスク作成時にSSDのサイズ・HDD のサイズを指定する 記憶域プールを構成する 物理ディスクに SSD が必要

12. 仮想ディスク ライトバック キャッシュ R2 New • SSD を含んだ記憶域スペースを元に作成した仮想ディスクに確保されるライトバックキャッシュ • デフォルト 1GB (変更可能) • 階層化記憶 でも有効 • Write Through で書き込みが行われるアプリケーションでも有効 • SQL Server / Hyper-V

13. ストレージ仮想化のメリット ① 初期ディスク導入コストの削減 • シンプロビジョニングによるスモールスタートの実現 • 記憶域プールによる既存ストレージの有効活用 ② 運用管理コストの低減 • シンプロビジョニングによるディスク追加時オペレーションの容易化・システム停止時間の軽減 ③ 最新HW(SSD) の有効活用 • 記憶域階層/ライトキャッシュによる SSD の有効活用

14. ファイル システム

15. 新しいファイル システム ReFSのサポート • ReFSファイル システムとは • NTFS との互換性を維持しつつ、データ損失からの復旧機能を大幅に強化した、新しいファイル システム • データを自動的に複数のディスクにコピー • メリット • 突発的なディスク障害によるデータ損失からの復旧が可能に • データ損失時、オンラインのままで自動的にデータ修復を実施 • 将来に備えたペタバイト(PB) クラス データへの対応 • ファイル、ディレクトリ参照用マスターファイル機能の実装

16. NTFS 可用性の向上 • オンラインでのスキャン、および修復実施による可用性の向上 • セルフヒーリング機能（NTFS/ReFS） • 自動ヘルスチェック機能（NTFS） • Chkdsk 機能の改良（ダウンタイムの削減） • 時間単位から秒単位へ このベンチマークにおける WindowsServer2012 の 実行時間は 8 秒未満

17. NTFS データの重複除去 • データを可変サイズのチャンクに分割、同一内容のチャンクを統合しさらに圧縮する事で領域を削減 • 複数ファイルにまたがって重複除去を実施 • 拡張性とパフォーマンスを確保 • CPU とメモリへのインパクトを最小化 • スケジューリング機能 • 信頼性と整合性を担保 • メタデータを冗長化して保持 • チェックサムと整合性の確認 • BranchCache機能の効率性向上 • VDI における 動作中の VHD ファイルに対するオンラインデータ重複除去をサポート • リモートファイル上の VDI のみサポート • VDI 環境における VHD ファイルは OS イメージの 重複が多いため特に効果が高い 重複除去による、ファイルの変換処理 R2 New 重複除去による、容量節約例 （参考データ）

18. 重複除去のパフォーマンス Windows Server 2012 重複除去のオーバーヘッド （Microsoft Office ファイルの .doc、.xls、.pptを開く場合） ファイル数 すべてにおいて、 3% 以下の時間差 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」

19. ファイル サーバー

20. SMB 3.0 • 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 2.0 SMB 1.0 SMB 2.1 SMB 3.0 Windows Vista Windows 2008 Windows 7 Windows 2008 R2 Windows 8 Windows 2012 Windows 95 Windows NT SMB 3.0 新機能 パフォーマンスの向上 SMB ダイレクト (RDMA) 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 可用性の向上 SMB 透過フェールオーバー

21. ファイルサーバをストレージに 一般的なストレージ FC/iSCSIストレージアレイ サーバー サーバー Windows ファイル サーバー クラスター 記憶域スペース 組み込み型 CPU と コントローラー (専用設計型) FC/iSCSI SMB Windows ファイル サーバー (コモディティ ハードウェア) 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 ストレージ ストレージ FC/SAS ディスクシェルフ 共有型 SAS JBOD FC/SAS ディスクシェルフ 共有型 SAS JBOD FC/SAS ディスクシェルフ 共有型 SAS JBOD

22. ストレージに必要とされる機能 Windows ファイル サーバー クラスター 記憶域スペース 一般的なストレージ FC/iSCSIストレージアレイ • 階層化ストレージ • データの重複除去 • RAID による冗長化 • ディスクのプーリング • 高可用性 • 恒常的なライトバック　　　　キャッシュ • コピーのオフロード • スナップショット • 階層化ストレージ • データの重複除去 • 柔軟な冗長化オプション • ディスクのプーリング • 高可用性 • 恒常的なライトバック　　　　キャッシュ • SMB コピーオフロード • スナップショット R2 New R2 New R2 New

23. SMB ダイレクト（RDMA） • RDMA 対応のネットワーク機器で利用可能 • I/O 処理におけるサーバー CPU 利用率の最小化 • 最新の高速ネットワーク利用による低レイテンシを実現 (InfiniBand、iWARP) • ローカル ストレージにアクセスするかの様なパフォーマンスCPU 使用率はローカル ストレージにアクセスするより低く • SMB マルチチャネルとの組み合わせにより、さらにパフォーマンスを拡張しつつ、冗長化が可能 サーバー/クライアント ファイル サーバー アプリケーション ユーザーモード SMBクライアント SMBクライアント カーネルモード ※ RDMA= Remote Direct Memory Accessネットワークデータ転送を、OS を介さずにディスクと NIC で直接やり取りをする I/O 方式 ※ RDMA の方式は現在 3 種類ある ・iWARP ・InfiniBand ・RoCE（RDMA over Converged Ethernet） RDMAサポートの ネットワーク RDMAサポートの ネットワーク NTFS SCSI ディスク

24. RDMA パフォーマンスデータ Local データ (SSD+PCIe直結) のデータは 15,000rpm DISK 70～80本 の RAID 0相当のパフォーマンス InfinibandFDR (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 SSD+PCIe 直結 SMB 3.0+ 10GbE SMB 3.0 + Infiniband QDR 32Gbps SMB 3.0 + Infiniband FDR 54Gbps ⇒ SSD の性能を 最大限利用できる 直結パターン 現在の Fibre Switch は一般的に 8Gbps ( ハイエンドで16Gbps ) http://blogs.technet.com/b/josebda/archive/2012/05/06/windows-server-2012-beta-with-smb-3-0-demo-at-interop-shows-smb-direct-at-5-8-gbytes-sec-over-mellanox-connectx-3-network-adapters.aspx

25. SMB マルチ チャネル • 複数のネットワークパスを組み合わせることによるSMB 通信の利用可能帯域向上と、耐障害性の確保 • サーバーとクライアント間で利用可能なネットワークパスを自動的に検出し、SMB 通信に利用することにより、利用できる帯域をフル活用 • 途中経路に障害が発生した場合は、別の経路で通信を継続 • 耐障害性 • エンドツーエンドでの障害検出 • 高いスループット • 複数NIC の同時利用による帯域向上 • RSS をサポートした NIC のネットワークI/O 処理を複数の CPU で分散して実行 • 自動的に構成 • SMB プロトコルが複数ネットワークパスを自動的に検出し利用 複数の 1GbE NIC 複数の 10GbE/IB RSS 対応 NIC クライアント クライアント • RSS= Receive-side Scalingネットワークの着信トラフィックの処理を、コンピューターに搭載された複数の CPU に分散して実行することで、ネットワーク負荷が大きい場合のスループットを向上させる技術。NIC と OS 双方の対応が必要。 10Gb 10Gb 1Gb 1Gb スイッチ スイッチ スイッチ スイッチ ファイル サーバー ファイル サーバー 10Gb 10Gb 1Gb 1Gb

26. 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 Single Logical File Server (\\SOFS\Share) Single Logical File Server (\\SOFS\Share) Active Active Passive Active CSV 2.0 共有ストレージ 共有ストレージ

27. 物理構成例 • 安価な共有 SAS ストレージを利用 • JBOD 内は冗長化 • JBOD との接続パスも冗長化 • 複数 JBOD が接続されている場合は、記憶域スペースでエンクロージャーを認識してデータの配置を冗長化 • 単一障害点を排除 Network Network 1/10G イーサネット クラスタ接続 サーバー A サーバー B CPU CPU ストレージ コントローラー ストレージ コントローラー 1 23 0 JBOD … B ポート • SAS • エクスパンダ • SAS • エクスパンダ A ポート 共有SAS ストレージ

28. SMB 透過フェールオーバー • 汎用ファイル サーバーのフェールオーバー クラスタ・スケール アウト ファイル サーバーにおいてフェールオーバーによるファイルアクセスの接続断を防止 • データ転送中にフェールオーバーが発生した場合、一時的に I/O が停止するものの、フェールオーバー後に自動的に転送が継続される • 単一の UNC パス名（論理サーバー）で透過的にアクセス可能 • 計画停止と計画外停止、両方で利用可能 • ダウンタイムゼロを実現 • Hyper-V 仮想マシン、SQL Server 2012 データベースでも利用可能 ①通常時のアクセス ②共有をフェールオーバー （一時的にアプリケーションの I/O がストール状態になる） ③接続とハンドルが自動的に復元され、アプリケーションはエラーなく I/O を継続 クライアント 1 3 2 Active-Active 構成にも 対応

29. スケール アウト ファイル サーバー • フェールオーバー クラスタ と CSV(Cluster Shared Volume) テクノロジーによる Active – Active 型 のファイル サーバー用クラスタ • 分散ネットワーク名によるサーバ名を意識しないアクセス ・透過フェールオーバー・自動負荷分散機能を実装 SMB 3.0 ファイル サーバーにアクセスする コンピュータ からは 1台のファイルサーバーに見える - 分散ネットワーク名 (DNN) の利用 Single Logical File Server (\\SOFS\Share) 8ノードまで拡張可能な Active-Active 型のクラスタ Cluster Shared Volumes(CSV2.0) CSV を利用することにより 全てのノードからのアクセスを可能に 共有ストレージ

30. スケール アウト ファイル サーバー 負荷分散機能 • 接続時の負荷分散機能のエンハンス • DNS ラウンドロビン (Windows Server 2012) • 接続先ファイル サーバーをラウンド ロビンで振り分け • 最適なノードに自動接続 • シェアの所有権を持っているサーバーに自動接続 • 管理者による特別な設定は不要 • 計画外/内停止における透過フェールオーバー時も自動的に適切なノードに再接続 Hyper-V host \\SOFS\Share2 R2 New SMB Scale-out File Server File Server 1 File Server 2 Share1 Share2 Share1 Share2 Owner Owner Storage Spaces

31. 従来のクラスタ構成(汎用ファイル サーバー) との使い分け ※ SOFS はメタデータ操作 (ファイルを開く、閉じる、新しいファイルを生成する等) が多発するシステムを稼働させる事は非推奨

32. iSCSI 対応

33. iSCSI対応　ストレージ • Windows Server 標準機能で SAN ストレージ (iSCSI対応ストレージ) になる • 「iSCSIターゲット サーバー」の役割サービス • iSCSIイニシエータを実行するコンピュータに LUN を提供 iSCSI イニシエータ からは LUN に見える iSCSI仮想ディスク (VHD/VHDX)・・・論理ボリューム上にファイルとして作成 論理ボリューム iSCSI 仮想ディスクは記憶域プールから 生成された仮想ディスクからも生成可能 仮想ディスク 物理ディスク シンプロビジョニング / 階層化記憶 / Write Cache 機能などを持つ iSCSI 対応ストレージ 記憶域プール 物理ディスク

34. iSCSI対応　ストレージ iSCSI仮想ディスク • Windows Serve 2012 R2 はVHDX のメリットを享受

35. iSCSI対応 iSCSIイニシエータ • Windows Server 標準機能の iSCSI イニシエータを利用する事で、iSCSIターゲットが提供している LUN が ローカル ディスク の様に扱える • データ領域 / ブート領域 ( iSCSIネットワークブート ) としても利用可能 iSCSIネットワークブート iSCSIターゲットサーバークラスタ ディスクの中央集約と iSCSIの利用により、インフラ基盤のコスト削減に寄与 Hyper-V ホスト、HPC 環境への適用で大きなコスト効果 単一の OS イメージから、最大 256 台のブートが可能 迅速なマシン展開とリカバリ 容易な運用管理 共有ストレージ ディスクレス コンピューター 一般的なOSの展開 ( OSイメージ20GBをミラー化して展開) 40GB × 256台 ≒ 10TB iSCSIネットワークブート 40GB (マスターブートイメージ) +2GB(差分) ×256 ≒ 592 GB 差分 ブートVHD マスターブートディスクイメージ http://technet.microsoft.com/ja-jp/library/hh848273.aspx

36. NFS への対応 • NFS v4.1 のサポート • UNIX, Linux, VMware に対応 • 新しい RPC/XDR ランタイム環境と DLL による NFS フェールオーバーの高速化 • NFS v3 クライアントへの透過的なフェールオーバー機能を提供 ※ RPC/XDR リモート サーバーとの処理連携方式 共有ストレージ Linux クライアント ファイルサーバー UNIX サーバー／ VMware ESX

37. その他の機能

38. オフロード データ転送 (ODX) • データ転送処理をストレージにオフロード • ストレージ間のデータ転送において、実データのやり取りにサーバーを介在せず（トークンのやり取りのみ）、データはストレージ間で直接処理 • 転送処理の高速化とサーバーの負荷軽減が可能 • ODX の利点 • サーバー間/サーバー内に関わらず、全てのファイル コピー操作のパフォーマンス向上 • 迅速な仮想マシンのプロビジョニングとマイグレーションを実現 • CPU とネットワーク使用量の低減 • サーバーの CPU 使用率に影響されないデータ転送パフォーマンス トークン 読み取りのオフロード 書き込みのオフロード トークン トークン Virtual Disk Virtual Disk 実際のデータ転送 ストレージアレイ ※ ODX 対応ストレージで自動的に有効

39. ODX パフォーマンス 例 NetApp 様 Web サイトより ストレージ ライブマイグレーションを 想定した 127 GB のファイルコピー http://www.netapp.com/jp/communities/tech-ontap/jp-201303-tot-micro.aspx

40. ストレージ管理機能の強化 • システム管理者向けの統合ストレージ管理 UI を提供 • サーバー マネージャーに統合し、サーバーとストレージのリモート管理が可能 • WMI に加え、新たなストレージ業界標準の管理インターフェース規格であるSMI-S に準拠し、幅広いストレージの管理が可能 • PowerShell コマンドレットの強化 SMI-S:Storage Management Initiative – Specification WMI: Windows Management Instrumentation

41. Hyper-V 関連機能

42. 仮想ファイバー チャネル • ゲスト OS からファイバー チャネル記憶域に直接接続 • 仮想マシンから FC-SAN へのアクセスが可能に • 仮想マシンに最大 4 つの仮想 HBA をアサイン可能 • ホスト側の NPIV (N_Port ID Virtualization) を活用 • MPIO / DSM / ライブマイグレーションをサポート • 要件 • HBA の対応ドライバが必要 • Windows Server 2008 以上のゲストOS ライブ マイグレーション中のWWN アドレスの切り替え http://technet.microsoft.com/ja-jp/library/hh831413.aspx

43. ゲストクラスタ で使える新たな仮想ディスク R2 New • ゲスト クラスター構成時の共有ディスクの新形態 • 共有 仮想ハードディスク （Shared VHDX） • 従来通り iSCSIストレージ、仮想 FC SAN も利用可能 • SMB 共有、クラスター共有ボリュームに Shared VHDX を配置して利用 • ホストOS Windows Server 2012 R2～ / ゲストOS Windows Server 2008～ ゲスト クラスター ゲスト クラスター Hyper-Vホスト クラスター SMB 共有 クラスター共有ボリューム （CSV）ストレージ 共有 VHDXファイル 共有 VHDX ファイル

44. 仮想マシンの DR / BCP 対策ソリューション • Hyper-V レプリカ • 非同期で仮想マシンのレプリケーションを作成 • 低コスト • 特別なハードウェア、ストレージ不要 • 容易な実装 • クラスタ構成不要 • AD 不要 • フェールオーバー TCP/IP • 事前設定した TCP/IP アドレスに従い自動的にTCP/IP アドレスを変更 • 回復ポイントの設定 • 最新の回復ポイント • 最新の回復ポイント + 過去15世代 (1時間毎) ＜プライマリ＞ 仮想マシン（実行中） ＜レプリカ＞ 仮想マシン（オフ） 自動で複製

45. Hyper-V レプリカ 変更情報の転送 　 • 初期レプリケーション • 「ネットワーク経由」「外部メディア経由」の選択可能 • 差分レプリケーション • 5分間隔 (Windows Server 2012) • 30秒 / 5分 / 15分間隔 R2 New プライマリ レプリカ ③avdxに結合 ( 差分ディスク ) ①変更ログ生成 ②圧縮 & 転送 .hrl .avhdx .hrl ④結合完了通知 ⑤旧hrl削除

46. Hyper-V レプリカ 構成 • Windows Server 2012 • プライマリー サーバー + レプリカ サーバー プライマリー サーバー レプリカ サーバー • Windows Server 2012R2 • プライマリー サーバー + レプリカ サーバー + レプリカ サーバー R2 New レプリカ サーバー プライマリー サーバー レプリカ サーバー

47. サービス品質管理 (QoS) R2 New • 仮想ハードディスク サービス品質管理 (QoS) • ハードディスクに対する IO 負荷を制御 • マルチテナントにおける IO 帯域の制御に有効 • 設定値 (仮想ディスク毎) • 最大 IOPS (※) • この値以上のIOPS の利用を制限する • 最小 IOPS (※) • この値を下回った場合は警告 ※IOPS は IO サイズを 8KB で割った切り上げ数でカウント　ex) 4KB のIO 1回→1回、12KB のIO1回 → 2回

48. Windows Server Backup • Windows Server 標準のバックアップツール • 「役割と機能の追加」で機能追加 • バックアップ保存先 • ディスク / DVD / ネットワーク共有 / Windows Azure • Hyper-V 仮想マシンごとのバックアップが可能

49. Windows Server バックアップ • ローカルバックアップ • Windows Server 2008 以降と同様のディスク to ディスクのバックアップ • バックアップ対象は、システム状態、ファイルとフォルダ、アプリケーション • ベアメタルサーバーへのディザスターリカバリーが可能 • オンラインバックアップ • Windows Azure のクラウドストレージを利用したバックアップサービス • Windows AzureOnlineBackup サービスエージェントの追加が必要 • バックアップ対象は、ファイルとフォルダ (Windows Server 2008 R2 SP1以上にてサポート) システム状態 オンラインバックアップ Windows AzureOnlineBackup サービス ローカルバックアップ Windows Server バックアップ ファイルとフォルダー ファイルとフォルダー アプリケーション Azure Storage ローカルハードディスクまたは共有フォルダ WindowsServer2012R2

50. クラウド (Windows Azure) への オンライン バックアップ Windows Azure Backup 用のメニューが表示される Windows Server Backup