資料備援新選擇 Storage Replica

jeffluo

本文，將說明及實作在微軟新世代 Windows Server 2016 雲端作業系統當中，新的儲存特色功能稱之為「SR（Storage Replica）」，它是一種與傳統儲存設備種類（DAS / NAS / SAN）無關，屬於「區塊層級（Block Level）」的儲存複本機制，支援採用「同步（Synchronous）」及「非同步（Asynchronous）」兩種不同的資料複寫方式，以 SMB 3 通訊協定來進行資料的複寫傳送機制。

同步複寫機制

    當採用「同步（Synchronous）」複寫機制時，系統將會保證每次的資料 IO 作業完成之前，都會將資料寫入至少兩個不同的位置之後，才會回覆給上層的應用程式已完成 IO 作業。所以，當來源端節點主機發生故障損壞事件時，便可以進行容錯備援的切換動作，接著讓應用程式使用目的端節點主機的資料快速恢復運作。因此，它適合應用於需要高可用性及災難復原，也就是「零資料損失（Zero Data Loss）」的營運服務。

下列為採用同步複寫機制時，兩端主機之間資料複寫的動作如下：

• 應用程式發出寫入資料需求。
• 來源端節點主機將資料寫入至本地端儲存資源「日誌（Log）」當中，同時透過 SMB 3 協定將資料傳輸至目的端節點主機。
• 目的端節點主機，將所收到的資料寫入至本地端儲存資源「日誌（Log）」當中。
• 目的端節點主機寫入完成後，回覆給來源端主機已完成 IO 動作。
• 來源端節點主機回覆應用程式確認已完成 IO 動作。
  

上圖為同步（Synchronous）複寫機制運作架構示意圖

( 圖片來源： TechNet Library – Storage Replica Overview )

非同步複寫機制

      當採用「非同步（Asynchronous）」複寫機制時，系統會在本地端完成 IO 作業後便立即回覆給上層的應用程式，之後才將資料複寫到另一個位置。因此，這樣的資料複寫機制仍然有資料遺失的風險存在，只能達成「近乎零資料損失（Near Zero Data Loss）」的運作環境，因此並不適合用於需要高可用性的運作環境中（例如，容錯移轉叢集）。

下列為採用非同步複寫機制時，兩端主機之間資料複寫的動作如下：

• 應用程式發出寫入資料需求。
• 來源端節點主機將資料寫入至本地端儲存資源「日誌（Log）」當中。
• 來源端節點主機回覆應用程式確認已完成 IO 動作。
• 透過 SMB 3 協定將資料傳輸至目的端節點主機。
• 目的端節點主機，將所收到的資料寫入至本地端儲存資源「日誌（Log）」當中。
• 目的端節點主機寫入完成後，回覆給來源端主機已完成 IO 動作。
  

上圖為非同步（Asynchronous）複寫機制運作架構示意圖

( 圖片來源： TechNet Library – Storage Replica Overview )

實作 Server to Server 資料複寫

     本文實作環境中，兩台主機將位於同一個站台同一個網域當中，但是擺放在不同樓層的實體位置，以期能夠因應故障損壞事件。此外，在 Windows Server 2016 TP4 技術預覽當中，針對此使用情境的部分，並沒有 GUI 圖形化工具可以進行組態設定作業，因此將統一採用 PowerShell 進行實作。

上圖為 Server to Server 儲存複本運作架構示意圖

( 圖片來源： TechNet Library – Storage Replica Overview )

      在本文的實作環境中，為兩台伺服器分別增加二顆硬碟，分別是 200GB 用來擔任資料磁碟區，並且給予 D 磁碟機代號及 SR-Data 的磁碟標籤，以及 20GB 用來擔任日誌磁碟，並且給予 L 磁碟機代號及 SR-Log 的磁碟標籤以利識別。

上圖為兩台主機分別新增 200GB 資料磁碟區及 20GB 日誌磁碟區

然後，請為兩台主機安裝「檔案伺服器（File Server）」角色及「儲存體複本（Storage Replica）」功能。

上圖為安裝檔案伺服器角色及儲存體複本功能

      接著，便可以執行 Test-SRTopology 指令進行儲存複本環境測試作業，指令的參數都非常直覺就是指定來源端及目的端節點主機相關資訊，例如，電腦名稱、資料磁碟區、日誌磁碟區、測試時間、測試間隔…等。

上圖為進行儲存複本環境測試

上圖為儲存複本環境測試報表

      執行建立儲存複本機制的 New-SRPartnership 指令，並指定日誌磁碟區大小為 10GB。執行後，可以直接執行 Get-SRGroup 指令查詢複寫資料，可以看到 ReplicationStatus 欄位為「InitialBlockCopy」，表示此時兩台主機正在進行資料區塊互相同步作業，當欄位值變更為「ContinuouslyReplicating」時便表示同步作業完成。

上圖為建立儲存複本機制

最後，你可以使用「（Get-SRGroup）.Replicas」指令，搭配指定的來源端主機或目的端主機的電腦名稱，即可查詢磁碟複寫資訊，例如，資料磁碟區、複寫模式…等。

上圖為查詢磁碟複寫資訊

      至此，SR（Storage Replica）儲存複本機制已經實作完成。事實上，SR 機制可以跟 Hyper-V、Storage Spaces Direct、Cluster、SOFS（Scale-Out File Server）、Deduplication 等特色功能協同運作，並且支援採用 ReFS / NTFS / CSVFS 等新舊檔案系統。

此外，SR 機制在使用案例上，還有「Stretch Cluster」、「Cluster to Cluster」等不同的應用情境，在後續文章中也將為讀者陸續介紹。