Storage Spaces Direct в Windows Server: гиперконвергенция

Storage Spaces Direct (S2D) — технология Microsoft для создания программно-определяемого хранилища (SDS) из локальных дисков серверов. Вместо дорогих SAN/NAS дисковые ресурсы нескольких серверов объединяются в единый отказоустойчивый пул через сеть.

Ключевые преимущества:

• Нет зависимости от SAN — используются обычные SATA/SAS/NVMe диски в серверах
• Встроенная отказоустойчивость — зеркалирование, erasure coding, тройное зеркало
• Линейное масштабирование — добавление узлов увеличивает и ёмкость, и производительность
• Интеграция с Hyper-V — гиперконвергенция (compute + storage на одних узлах)
• Кеширование на SSD/NVMe — автоматический tiering ускоряет горячие данные

S2D доступен в Windows Server 2016/2019/2022 Datacenter edition. Standard edition поддерживает только Storage Spaces (без Direct). Минимум — 2 узла (для двухузлового кластера нужен witness).

На каждом узле установите необходимые роли и компоненты:

# На каждом узле кластера
Install-WindowsFeature -Name Hyper-V, Failover-Clustering, `
    Data-Center-Bridging, RSAT-Clustering-PowerShell, `
    Hyper-V-PowerShell -IncludeManagementTools -Restart

Настройте сетевые адаптеры для хранилища (выделенная сеть):

# Создание виртуального коммутатора для RDMA
New-VMSwitch -Name "S2D-Switch" -NetAdapterName "NIC1","NIC2" `
    -EnableEmbeddedTeaming $true -AllowManagementOS $true

# Настройка vNIC для хранилища
Add-VMNetworkAdapter -ManagementOS -Name "Storage1" -SwitchName "S2D-Switch"
Add-VMNetworkAdapter -ManagementOS -Name "Storage2" -SwitchName "S2D-Switch"

# Назначение VLAN и IP
Set-VMNetworkAdapterVlan -ManagementOS -VMNetworkAdapterName "Storage1" `
    -Access -VlanId 100
New-NetIPAddress -InterfaceAlias "vEthernet (Storage1)" `
    -IPAddress 10.10.100.1 -PrefixLength 24

Включите RDMA на адаптерах хранилища:

Enable-NetAdapterRDMA -Name "vEthernet (Storage1)","vEthernet (Storage2)"
Get-NetAdapterRDMA | Format-Table Name, Enabled

Перед созданием кластера выполните валидацию — она выявит проблемы конфигурации:

Test-Cluster -Node "S2D-Node1","S2D-Node2","S2D-Node3","S2D-Node4" `
    -Include "Storage Spaces Direct","Inventory","Network","System Configuration"

Все тесты должны пройти с результатом «Suitable for Clustering». Исправьте предупреждения перед продолжением.

Создайте кластер:

New-Cluster -Name "S2D-Cluster" `
    -Node "S2D-Node1","S2D-Node2","S2D-Node3","S2D-Node4" `
    -StaticAddress 10.10.0.100 `
    -NoStorage

Параметр -NoStorage критичен — он предотвращает автоматическое добавление общих дисков. S2D управляет хранилищем самостоятельно.

Активируйте S2D на кластере:

Enable-ClusterStorageSpacesDirect -Confirm:$false

Эта команда автоматически обнаружит все подходящие диски, создаст пул хранения и настроит кеширование. Процесс занимает 5–15 минут.

Проверьте результат:

# Состояние пула
Get-StoragePool | Where-Object IsPrimordial -eq $false | Format-List FriendlyName, OperationalStatus, HealthStatus, Size, AllocatedSize

# Физические диски
Get-PhysicalDisk | Sort-Object DeviceId | Format-Table FriendlyName, SerialNumber, MediaType, Size, Usage

# Уровни хранения (tiers)
Get-StorageTier | Format-Table FriendlyName, MediaType, ResiliencySettingName, Size

S2D автоматически определяет NVMe/SSD как кеш-уровень и HDD как уровень ёмкости. Если все диски одного типа (all-flash), кеширование не используется — это нормально.

Создайте тома с нужной отказоустойчивостью:

# Трёхстороннее зеркало (выдерживает отказ 2 узлов)
New-Volume -FriendlyName "VM-Storage" `
    -StoragePoolFriendlyName "S2D on S2D-Cluster" `
    -Size 2TB `
    -ResiliencySettingName Mirror `
    -PhysicalDiskRedundancy 2 `
    -FileSystem CSVFS_ReFS

# Зеркальное ускоренное Parity (MirrorAcceleratedParity)
# Экономичнее для холодных данных
New-Volume -FriendlyName "Archive" `
    -StoragePoolFriendlyName "S2D on S2D-Cluster" `
    -Size 5TB `
    -ResiliencySettingName Parity `
    -PhysicalDiskRedundancy 2 `
    -FileSystem CSVFS_ReFS

Тома автоматически добавляются как CSV (Cluster Shared Volumes) и монтируются в C:\ClusterStorage\ на всех узлах.

S2D включает Health Service — встроенный мониторинг кластера и хранилища:

# Общее состояние кластера
Get-HealthFault | Format-Table FaultType, FaultingObjectDescription, Reason

# Производительность томов
Get-Volume -CimSession S2D-Cluster | Where-Object FileSystemType -eq "CSVFS" |
    Get-ClusterPerf | Format-Table FriendlyName, IOPs, Throughput, Latency

# Состояние физических дисков
Get-PhysicalDisk -CimSession S2D-Cluster | Format-Table FriendlyName, `
    OperationalStatus, HealthStatus, Usage, Size

# Ребалансировка после замены диска
Optimize-StoragePool -FriendlyName "S2D on S2D-Cluster"

Интегрируйте с Windows Admin Center — он предоставляет графическую панель мониторинга S2D с историей производительности, алертами и управлением томами.

Для обслуживания узла (обновление, замена железа) переведите его в режим обслуживания:

# Приостановка узла (VM мигрируют на другие узлы)
Suspend-ClusterNode -Name "S2D-Node2" -Drain

# После обслуживания
Resume-ClusterNode -Name "S2D-Node2" -Failback Immediate

Добавление нового узла в кластер:

# 1. Подготовьте узел (роли, сеть)
# 2. Добавьте в кластер
Add-ClusterNode -Name "S2D-Node5" -Cluster "S2D-Cluster"

# 3. Диски нового узла автоматически добавятся в пул
# 4. Запустите оптимизацию для ребалансировки
Optimize-StoragePool -FriendlyName "S2D on S2D-Cluster"

Замена вышедшего из строя диска:

1. Физически замените диск
2. Новый диск появится в пуле автоматически
3. S2D начнёт восстановление (repair) данных
4. Мониторьте прогресс: Get-StorageJob

Время восстановления зависит от объёма данных и скорости сети. Для 2 ТБ на 25 GbE — около 15–30 минут.