Grupo de almacenamiento – Hiperconvergencia

Antes de empezar con el grupo de almacenamiento (storage pool), permitidme aclarar el concepto de hiperconvergencia.

La hiperconvergencia está de moda. Allá donde vayas oyes la palabra y se abren los oídos a una cosa que no sabes exactamente de que trata, pero de lo que todo el mundo habla. ¿Seguro que no sabes que es?

El concepto hiperconvergencia nació hace más de 10 años, ¡sí hombre!, de la mano de Hewlett Packard, IBM o Dell, con la creación del formato Blade. Una caja donde se unían los procesadores, las memorias, el almacenamiento y las comunicaciones. Y que tuvo su éxito, sobre todo en granjas de virtualización de escritorios remotos Citrix y Terminal Server, servidores de aplicaciones web, etc…

Pero llegó el concepto de virtualización de servidores y, claro, aportó un cambio muy importante dentro de los centros de datos, permitiendo aprovechar los recursos físicos, cada vez más grandes por parte de los fabricantes, de los servidores en cuanto a memoria y procesador. Ahora se pueden crear máquinas virtuales de servidores que antes eran máquinas físicas, y ponerlas sobre el mismo equipo físico anfitrión.

El concepto hiperconvergencia añade al entorno de máquinas virtuales la virtualización del almacenamiento (Software defined Storage – SDS) y las funciones avanzadas de red (Software defined Networking – SDN) sobre la misma máquina física, al igual que dispone de CPU y memoria RAM, definiendo estas nuevas funciones mediante software. El propio concepto avanza más allá hacia lo que se conoce como Centro de Datos definido por software (Software defined Data Center – SDDC), que seguramente también habréis oído o oiréis hablar.

Aclarado este punto, nos centramos en el almacenamiento. Algunos sistemas crean controladoras virtuales a las que se le asignan discos en bruto (JBOD), que incorporan los mismos servidores físicos. Las controladoras virtuales ponen en común estos discos, creando una especie de cabina de almacenamiento virtual. Dependiendo de las características que ofrecen las controladoras virtuales dispondrá de más o menos funciones, con más o menos acierto en cuanto a tolerancia a fallos.

Se debe tener claro que no se utiliza hardware dedicado a las funciones del almacenamiento, sino que se utilizan los recursos de CPU y memoria de cada anfitrión de virtualización. Por lo tanto, el rendimiento no es comparable a un equipo dedicado a estas funciones. Este tipo de infraestructura se tiene que diseñar y dimensionar correctamente, teniendo en cuenta el uso que se le tiene que dar, para evitar sorpresas inesperadas, como puede ser colapsar el acceso a disco debido a falta de CPU y/o memoria RAM por congestión del sistema, que la parada del anfitrión no suponga la caída de todo el sistema, partes del sistema con un uso intensivo del almacenamiento, etc… Como cualquier otro diseño y sistema.

En el mercado se encuentran soluciones que ofrecen el concepto hiperconvergencia en una caja, virtualizando las controladoras de almacenamiento sobre los hipervisores, como puede ser el caso de Nutanix, Simplivity, etc…, pero los grandes (Hewlett Packard, Dell, Lenovo, etc) aún no han llegado ¿Por que? Por el propio concepto de hiperconvergencia, va más allá del hardware, es software. Software que en muchos casos se integra en el propio sistema operativo o hipervisor. Y me consta que están trabajando mano a mano con Microsoft.

En el caso de Microsoft, estas funciones «de almacenamiento virtual» no son nuevas, ya se incluyeron en el propio sistema operativo, desde Microsoft Windows Server 2012 con los Grupos de Almacenamiento, por lo que no es necesario disponer de controladoras adicionales. Sumado a las características que dispone de almacenamiento como ahora la deduplicación, las instantáneas, etc… hace que sea una buena cabina de almacenamiento virtual (como ya han comprobado algunos fabricantes que ofrecen esta solución en algunas de sus cabinas), convirtiéndose en una muy buena solución para pequeños despliegues de hipervisores con funciones avanzadas de almacenamiento, ya sean pequeñas y medianas empresas, como delegaciones distribuidas geográficamente.

En esta entrada se pone en práctica el concepto de hiperconvergencia de almacenamiento, creando un Grupo de almacenamiento local formado por dos discos duros con el sistema operativo Microsoft Windows Server 2016 (Technical Preview 4), debido a las novedades que aporta en este campo y que expondré en futuras entradas. Sin embargo, en esta entrada en concreto, es perfectamente aplicable a Microsoft Windows Server 2012 R2.

Configuración del grupo de almacenamiento local en Microsoft Windows Server 2016

Prerequisitos para la configuración del grupo de almacenamiento

Empezar comprobando que se dispone del rol de los servicios de almacenamiento habilitado. Desde el Administrador del servidor, en el menú superior de la derecha, hacer clic en Administrar, Añadir roles y características. Recordar que también se puede acceder desde el panel principal, si está habilitado el apartado de bienvenida del servidor, haciendo clic en la segunda opción, Añadir roles y características.

Se inicia el asistente para añadir los roles y características, se puede deshabilitar el checkbox para que no vuelva a enseñar más la pantalla de bienvenida y hacer clic en el botón Siguiente.

Indicar qué se quiere hacer, añadir un rol o característica a un servidor o instalación de un escritorio remoto. Seleccionar instalación basada en un rol o característica. Hacer clic en el botón Siguiente.

Seleccionar la opción de servidor y marcar el servidor al que se tiene que habilitar el rol o característica y hacer clic en el botón Siguiente.

Del listado de roles, asegurar que en el grupo Servicios de archivos y almacenamiento, está habilitada la opción Servicios de almacenamiento. Si está desmarcada la opción, marcarla y hacer clic en el botón Siguiente.

Si la opción ya estaba habilitada, como que no se ha modificado nada, el asistente no da muchas más opciones más que Cancelar. Si estaba por instalar, hacer clic en el botón Instalar.

Creación del grupo de almacenamiento

En el proceso de configuración del grupo de almacenamiento se habla del concepto de disco virtual. Este, no hace referencia a un archivo de disco de una máquina virtual. El contexto es diferente, nos encontramos en el entorno de almacenamiento. Hablar de disco virtual, al igual que con las cabinas, hace referencia a proporcionar un espacio personalizado, independiente del entorno físico, que hay por debajo, así como los niveles de protección, en el sistema operativo. Vaya, el equivalente a una LUN de toda la vida. Aclarado este punto, pasamos a configurar esta LUN.

Abrir el administrador del servidor, en la barra de opciones de la izquierda, hacer clic en Servicios de Archivos y Almacenamiento.

Se visualizan los servidores asociados que disponen de esta característica. En mi caso, el servidor W2k16TP4B, con una advertencia sobre los contadores. Botón derecho sobre el nombre del servidor, en el menú, hacer clic en Iniciar contadores de rendimiento.

En la parte inferior se visualizan los últimos eventos con errores. Lo más normal es que a estas alturas no haya, pero como que he estado jugando con la máquina virtual, en la foto aparecen unos de clúster, no hagáis caso.

En el menú de opciones de la parte izquierda, hacer clic en el apartado Grupo de Almacenamiento.

En la parte superior se visualiza el almacenamiento disponible o en uso por el grupo de almacenamiento que hay en los servidores. Si no hay almacenamiento disponible, poca cosa se verá, vaya que no da ninguna opción de nada.

Para montar esta entrada de grupo de almacenamiento local, por concepto, utilizo dos discos virtuales. Naturalmente, en entorno de producción serán discos físicos. Si compruebo en el administrador de discos,  INICIO > Administrador de Discos, se visualizan los dos discos de 10 GB que NO tienen ningún volumen creado.

De entrada se informa que hay disponible discos Primordial. Los discos Primordial son los discos presentados en el servidor, ya sean discos simples como volúmenes con tolerancia a errores hecho por controladoras dedicadas, que todavía no se están utilizando por el sistema. Son los discos que se juntarán en un grupo de almacenamiento, donde se creará el disco virtual que contendrá el volumen, que verá y gestionará el sistema operativo, donde se ubicarán los datos.

En la parte inferior, en el apartado discos físicos, se visualizan estos discos disponibles.

Para crear un nuevo grupo de almacenamiento, en el apartado Grupo de Almacenamiento, hacer clic en el botón tareas y en el menú en Nuevo grupo de almacenamiento.

Se inicia un asistente, el mismo de siempre, marcar el checkbox para que no nos vuelva a enseñar la página de introducción y hacer clic en el botón Siguiente.

Indicar un nombre que identifique el grupo de almacenamiento, una descripción y seleccionar los discos primordial a partir del que se formará el nuevo grupo. Hacer clic en el botón Siguiente para continuar.

Marcar los discos físicos que tienen que formar parte del grupo de almacenamiento, así como poder personalizar el tipo de asignación. Por defecto está en Automático, como disco de datos, pero también se puede indicar el tipo de disco como recambio (hot-spare). Hacer clic en el botón Siguiente para continuar.

Resumen de las acciones que se llevarán a cabo. Hacer clic en el botón Crear.

Si todo está correcto, ya se puede cerrar el asistente haciendo clic en el botón Cerrar. Ep, que da la posibilidad de abrir directamente el asistente para crear un disco virtual que es el siguiente paso.

El grupo de almacenamiento ha cambiado, ya no dispongo de discos primordial, sino que en su lugar tengo el nuevo grupo acabado de crear. Para crear un disco virtual, dentro de él, seleccionar el grupo de almacenamiento. En el apartado de disco virtual, hacer clic en el botón Tareas y Crear un disco duro virtual.

Se inicia un nuevo asistente, como siempre se puede marcar el checkbox para evitar la pantalla de bienvenida. Hacer clic en el botón Siguiente.

Seleccionar el grupo de almacenamiento disponible donde crear el disco virtual. Hacer clic en el botón Siguiente.

Nombre que identifica el disco duro virtual y descripción. Si el grupo de almacenamiento dispone de discos de estado sólido (SSD), se nos permite habilitar el autotiering, es decir, el movimiento de los datos que se accede más a menudo entre el disco tradicional y el de estado sólido, a fin de acelerar el rendimiento de acceso a datos (un concepto muy común en las cabinas de almacenamiento, recordar que se está creando una cabina de almacenamiento virtual). Hacer clic en el botón Siguiente.

Separación de racks. Sí, Microsoft Windows 2016 viene con funciones muy, muy interesantes. Esta nos permite distribuir los discos virtuales en grupo de almacenamiento ubicado en diferentes racks para obtener tolerancia a errores de disco a nivel de armario. Para esta entrada dejamos esta opción. Hacer clic en el botón Siguiente.

Indicar el tipo de tolerancia a errores, el típico de estos casos:

• Simple. Sin tolerancia a errores, todo el espacio se asigna al disco virtual, pero en caso de quiebra de uno de los discos se pierden todos los datos.
• Espejo. Más rendimiento, pero reduce la capacidad al máximo. Mínimo dos discos, tres en caso de clúster que ya se verá en otra entrada. Para protegerse contra un error de dos discos se requieren 5 discos.
• Paridad. Más tolerante a errores, pero penaliza la capacidad y el rendimiento. Mínimo tres discos. Para protegerse contra un error de dos discos se requieren 7 discos.

Como que sólo dispongo de dos discos y quiero tolerancia a errores, selecciono Espejo. Hacer clic en Siguiente para continuar.

Como tiene que ser el tipo de disco:

• Thin. Irá cogiendo el espacio del grupo de almacenamiento a medida que lo necesite, es interesante para los discos que alojan archivos de usuario.
• Fijo. De entrada ya cogerá todo el espacio que ocupa el disco virtual del grupo de almacenamiento. Es muy recomendable para los discos que alojan bases de datos.

Marcar según vuestras necesidades. Hacer clic en el botón Siguiente para continuar.

¿Que tamaño debe tener el disco virtual? En caso de discos virtuales fijos se debe vigilar no superar el total del grupo de almacenamiento. Hacer clic en el botón Siguiente.

Resumen de la creación del disco virtual. Si todo está correcto, hacer clic en el botón Crear.

Se ha creado el disco virtual, pero ojo, no es lo mismo que un volumen. Antes de cerrar el asistente da la posibilidad de crear el volumen para el sistema operativo para servir los archivos.

Si hacemos una pausa y abrimos el administrador de discos, botón derecho encima de INICIO, hacer clic en Administrador de discos.

Se observa como han desaparecido los dos discos de 10 GB que tenía presentado el equipo, en su lugar aparece un único disco duro de 7 GB (el disco virtual que se ha creado sobre el grupo de almacenamiento) pendiente para crear el volumen dentro de él.

Volviendo al asistente de creación del disco virtual, con el checkbox de crear un volumen cuando se cierre al asistente, hacer clic en el botón Cerrar.

Se inicia el asistente para la creación de un nuevo volumen, recuerdo marcar el checkbox para que no vuelva a salir el mensaje de bienvenida. Hacer clic en el botón Siguiente.

Se visualizan los discos que hay disponibles en el sistema. Si hay enlazados más de un servidor al administrador del servidor, seleccionar el servidor que corresponda y debajo, el disco que haya disponible donde crear un nuevo volumen. Hacer clic en el botón Siguiente para continuar.

Indicar el espacio que ocupará el volumen. Sí, se vuelve a perder parte de este espacio que se reserva al formato, gestión de volumen, etc… Si estáis habituados a trabajar con cabinas de almacenamiento os resultará familiar. Hacer clic en el botón Siguiente para continuar.

Indicar la unidad o carpeta donde montar el nuevo volumen. Hacer clic en el botón Siguiente.

Definir el sistema de archivos. Si son máquinas virtuales lo que se pondrá encima, sin duda ReFS. En caso contrario, revisar las características que necesitáis para el tipo de archivo (deduplicación, réplicas, etc…) para seleccionar entre ReFS y NTFS. Mi recomendación es que siempre que se pueda se utilice el ReFS.

Indicar el tamaño de la unidad de asignación según la naturaleza de los archivos, si no lo sabéis dejando en Default está bien. Si son máquinas virtuales con archivos grandes definir a 64K.

Especifiar un nombre descriptivo y hacer clic en el botón Siguiente para continuar.

Resumen de las operaciones a realizar. Hacer clic en el botón Crear.

Se ha creado y presentado el nuevo volumen en el servidor. Hacer clic en el botón Cerrar para finalizar el asistente.

Revisando el administrador de discos no se observa nada de especial contra otros sistemas de almacenamiento.

Accediendo al Explorador de Windows, se puede acceder al nuevo volumen de datos y guardar información, como de una unidad más del sistema, pero por debajo, el sistema es tolerante a errores. ¿Cómo comprobarlo? Eliminando uno de los discos físicos que forman parte del grupo de almacenamiento. Para demostrarlo, he copiado unas cuantas fotos en el nuevo volumen donde se accede sin problema.

En la configuración de la máquina virtual, le saco uno de los discos que forman parte del grupo de almacenamiento en caliente, con la máquina virtual funcionando.

El sistema operativo continúa accediendo a las fotos como si no hubiera pasado nada.

De hecho, el administrador de discos no visualiza ningún problema con el disco.

Pero el administrador del servidor, en el apartado de Grupo de Almacenamiento SÍ indica que hay un error con el grupo, ¡concretamente que le falla un disco! El sistema es tolerante, sólo en esta situación, ¡si fallase el otro disco se PERDERÍAN los datos!

Recuperemos de nuevo el disco que se ha eliminado. El grupo de almacenamiento se recupera, mientras el disco virtual continúa con advertencia, se está haciendo la reparación para volver a los niveles de tolerancia normales.

La recuperación se hace de forma automática, pero también se puede forzar haciendo clic con el botón derecho del ratón sobre el disco virtual, en el menú que aparece, hacer clic en la opción reparar disco.

Cuando termina desaparece la advertencia y se vuelve a disponer de la tolerancia a errores. Podéis hacer la prueba eliminando el otro disco, no debéis notar ninguna pérdida de datos.

En definitiva, acabamos de crear una cabina de almacenamiento con funciones avanzadas en el propio sistema operativo. ¿Cuál sería el próximo paso? Habilitar la deduplicación en el volumen, las copias instantáneas y poner máquinas virtuales. Es decir, un sistema muy completo con funciones avanzadas para un pequeño servidor de virtualización. O bien crear un sistema de archivos encima compartiéndolo por SMB3, servir unidades iSCSI a otros servidores… Imaginación al poder.

Pero aquí no acaba la cosa, más adelante haremos el siguiente paso, repartir este almacenamiento por diferentes servidores, ¡manteniendo la tolerancia a errores!

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