Scale-Out File Server (SOFS) – расширение роли обычного файлового сервера в Windows Server 2012. SOFS строится на базе отказоустойчивого кластера. В Windows Server 2012 отказоустойчивый кластер спроектирован для обеспечения непрерывной доступности (continuously available, CA) и поддержки масштабируемых хранилищ, используемых различными приложениями. SOFS использует протокол SMB 3.0, который предоставляет функции высокой доступности, производительности и отказоустойчивости.
Ключевые особенности:
- Возможность динамического расширения ёмкости. SMB Scale-Out позволяет делать это с помощью настройки распределённого пространства имён (Distributed Namespace).
- Низкая стоимость внедрения – SOFS может быть организован на базе двух узлов, и в дальнейшем расширен до четырёх. Так как используется отказоустойчивый кластер, то узлы могут добавляться и убираться из кластера без влияния на функциональность файлового сервера.
- Масштабируемость, необходимая в данный момент времени – так как SOFS строится на базе модулей-узлов, то нет необходимости сразу закупать всё аппаратное обеспечение, начать можно с двух узлов. В дальнейшем, при увеличении нагрузки, можно закупить и подключить дополнительные ресурсы. Это позволяет уменьшить капитальные затраты на сервера и хранилища, снижает операционные расходы, упрощает администрирование и позволяет максимально задействовать используемое оборудование.
- Высокий уровень использования аппаратного обеспечения. Все узлы кластера могут принимать и обслуживать клиентские SMB-запросы для всех общих папок SOFS. Это позволяет по-максимуму использовать доступную ширину канала между клиентом и сервером. Процесс обслуживания SMB-клиентов теперь ограничивается не производительностью узла кластера, а производительностью подсистемы хранения.
- Постепенный процесс обновления технологии. При использовании кластеризованного файлового сервера в конфигурации “File Server for general use” им могут пользоваться старые клиенты. При этом предоставляется дополнительнная функциональность для новых клиентов Windows Server 2012.
- Единая консоль управления. Позволяет управлять файловыми серверами, хранилищем и сетью с помощью новой консоли Server Manager.
SOFS представляет собой масштабируемое решение доступа к файловым ресурсам на базе протокола SMB, которое может использоваться предприятиями любых размеров.
Технические подробности. SOFS базируется на следующих нововведениях отказоустойчивого кластера:
- Distributed Network Name (DNN)
- тип ресурса Scale-Out File Server
- Cluster Shared Volumes (Version 2) (CSVv2)
- Scale-Out File Server High Availability Role
Для установки SOFS требуется установка ролей отказоустойчивого кластера и файлового сервера. Новые функции протокола SMB 3.0, устанавливаемого по умолчанию с Windows Server 2012 и Windows 8, обеспечивают непрерывную доступность общих папок для пользователя и приложений. Так как SOFS поддерживают размещение данных приложений исключительно в общие папки, SMB 3.0 будет обеспечивать непрерывную доступность таких папок для поддерживаемых приложений (SQL Server, Hyper-V). Специфические функции SMB 3.0, которые используются:
- SMB Transparent Failover
- SMB Multichannel
- SMB Direct (RDMA)
Остановимся подробнее на нововведениях отказоустойчивого кластера.
Distributed Network Name (DNN). При обращении к высокодоступному серверу на базе отказоустойчивого кластера, клиент использует специальную точку для подключения – Client Access Point (CAP). Client Access Point состоит из сетевого имени ресурса (Network Name, NN), представляющего собой NetBIOS-имя, и одного или более уникальных ip-адресов-ресурсов (IPv4 или IPv6). В случае, если кластерный узел настроен регистрироваться в DNS и WINS, и они позволяют динамическую регистрацию, CAP регистрируется в этих сервисах. Роль высокодоступного файлового сервера так же может включать другие типы ресурсов, в зависимости от предоставляемых сервисов. Например, он может включать в себе CAP, File Server Resource и Physical Disk.
В указанном выше примере клиент будет использовать Contoso-FS10 для того, чтобы получить доступ к данным, размещённым на Cluster Disk 13. В DNS/WINS будет зарегистрирована всего одна запись с ip-адресом 1.53.0.137. При настройке высокой доступности с помощью мастера создаются правильные зависимости между ресурсами кластера. Для точки клиентского доступа (CAP) ресурс сетевого имени (NN) будет зависеть от ресурса ip-адреса. Это означает, что ресурс ip-адреса должен быть запущен до ресурса сетевого имени. Обычная точка клиентского доступа может быть запущена только на одном из узлов кластера в любой момент времени. Когда клиент подключается, только один узел, который содержит запущенную точку клиентского доступа, быдет высокодоступным для клиентов, подключающихся к нему. Другие узлы кластера не будут иметь доступа к ресурсам, так как они будут использоваться текущим узлом-владельцем точкой клиентского доступа.
SOFS используют другой способ работы с приложениями, которые используют общие папки на отказоустойчивом кластере. Используются новые ресурсы распределённого сетевого имени (DNN) и Scale-Out File Server.
Ресурсы ip-адреса и хранилища не используются. Новая группа ресурсов Scale-Out File Server запускается на одном из узлов отказоустойчивого кластера. Это узел называется лидером (Leader). Все остальные узлы будут содержать клоны группы ресурсов.
Клоны управляются лидером группы ресурсов. Лидер следит за порядком запуска и остановки клонов и отслеживает их состояние. Группа ресурсов SOFS никогда не выключается пока доступен хотя бы один клон. Лидер может быть перемещён на любой узел кластера (например, если один из узлов кластера выключается). Перемещение лидера на новый узел кластера не влияет на доступность общих папок. Если администратор кластера выключает группу ресурсов SOFS, то лидер выключит все клоны и переведёт группу в выключенное состояние. Все общие папки при этом будут недоступны.
Не смотря на то, что группа SOFS не отображает каких-либо зависимостей от ресурсов ip-адресов, DNN зависит от ip-адресов каждого узла кластера. Ресурс DNN регистрируется в DNS, используя ip-адрес сетевого адаптера узла кластера, который используется для обработки клиентских подключений. Так же создаётся компьютерный объект в Active Directory, который будет использоваться для работы с Kerberos. Для примера, приведённого выше, имя Contoso-scof1 будет регистрироваться в DNS с ip-адресом сетевого адаптера каждого узла кластера, который используется для обработки клиентских подключений.
Ресурс DNN так же отвечает за отслеживание состояния узлов кластера и обновление информации в DNS в случае если:
- Добавляется или убирается узел кластера
- ip-адрес добавляется или удаляется из общей сети кластера (которая доступна для клиента)
- Обновляется запись в DNS (по умолчанию каждые 24 часа, а так же в случае, когда запускается DNN)
Кластер использует round-robin в DNS для распределения клиентских подключений по узлам кластера. SMB клиент получает полный список ip-адресов связанных с DNN, затем пытается подключиться к ресурсам, используя первые восемь ip-адресов из полученного списка. Если в течение 100 мс не происходит подключения, то будет использоваться следующий ip-адрес из списка, до тех пор пока не произойдёт подключение к ресурсам.
Scale-Out File Server (SOFS). Это новый тип кластерного ресурса, который поддерживает работоспособность сервиса Scale-Out File Service. В отказоустойчивом кластере существует два режима обеспечениея высокой доступности файловых сервисов – традиционный ресурс File Service и ресурс Scale-Out File Server (SOFS). Отказоустойчивый кластер может поддерживать одновременно оба режима на одном кластере.
Когда запускается обычный ресурс File Server каких-либо клонов ресурса на других узлах кластера не создаётся.
Ресурс SOFS отвечает за:
- Добавление, перемещение и изменение общих папок, связанных с ресурсом
- Хранение информации об общих папках в базе данных кластера
- Распространение и применение изменений настроек общих папок по всем узлам кластера
- Наблюдение за состоянием всех томов CSV (Cluster Shared Volume)
- Предоставление специальных элементов управления стандартным ресурсом
- Контролирует запуск клонов SOFS на всех узлах кластера
Cluster Shared Volume (вторая версия) (CSVv2). Внедрение SOFS требует размещения всех данных приложения на томах Cluster Shared Volume v2. Это единственный способ предоставить SMB клиентам доступ ко всем общим папкам, настроенным в контексте ресурса Scale-Out File Server, на все узлы кластера. Основными задачами CSV в Windows Server 2012 стали расширение сценариев применения CSV на большее количество ролей и улучшение функциональности восстановления данных томов CSV.
Список функциональных особенностей CSVv2 следующий:
- Пространоство имён CSV теперь является ключевой функцией отказоустойчивого кластера, что упрощает добавление хранилищ в CSV.
- Файловая система CSV (CSVFS) которая используется поверх томов CSVv2. CSVFS предоставляет следующее:
- Локальная файловая семантика для кластеризованных приложений (SQL, Hyper-V)
- Поддержка всех функций NTFS (за исключением транзакций). CSVv2 по прежнему треубет раздела NTFS
- Прямой ввод/вывод для доступа к файлам данных, включая разреженные файлы (sparse files)
- Перенаправление ввода/вывода для операций с метаданными на узле-координаторе
- Синхронизация всех данных и метаданных доступа к файлам, гарантирующее целостность данных
- Обеспечение отказоустойчивости для данных и метаданных доступа
- Поддержка oplocks для приложений, получающих доступ к файлам на томе CSV, которая позволяет использовать кеширование данных, расположенных на томах CSV
- Использование oplocks для обеспечения целостности данных, в случае когда доступ к файлу осуществляется несколькими экземплярами CSVFS
- Возможность удалённо делать снимки тома без перенаправления ввода/вывода или перемещения томов между узлами кластера.
- Улучщение процесса создания виртуальных машин.
- Улучшенная производительность при копировании файлов.
- Поддержка multi-site кластеров (расположенных в разных маршрутизируемых подсетях).
- Интеграция с SMB Multichannel и SMB Direct, что позволяет пропускать CSV трафик через несколько сетевых адаптеров одновременно и использовать RDMA-совместимые сетевые адаптеры.
- Улучшенная интеграция со сторонними фильтрами драйверов (Anti-virus, Continuous Data Protection, Backup applications, Data Replication итд).
- Поддержка шифрования Bitlocker тома CSV
Роль высокой доступности SOFS. После создания SOFS становятся доступны несколько вариантов настройки высокой доступности роли файлового сервера на базе отказоустойчивого кластера. При запуске мастера настройки высокой доступности роль файлового сервера изначально показывается как File Server.
В процессе дальнейшей настройки мастер покажет два типа ролей файлового сервера (General Use и Scale-Out Application Data).
Каждый вариант роли файлового сервера потребует своих настроек. Например, General Use File Server потребует указать хранилище, которое будет использоваться для размещения файлов. Scale-Out File Server не трубет такой настройки, так как предполагается, что он будет использовать тома Clustered Shared Volumes для хранения данных. Важно понимать ограничения, появляющиеся при использовании SOFS. SOFS не поддерживает NFS, роль File Server Resource Management (FSRM Folder Quotas, File Screening, Classification итд), и Distributed File Services Replication (DFS-R).