微軟雙機雙柜方案討論

   前陣子有位網友在老王的博客下面詢問微軟雙機雙柜方案，那種性價比最高，需要最少的硬件投入，老王覺得這個話題挺有意思，今天特地與大家分享討論

   按照老王的理解所謂雙機雙柜是指兩臺服務器，每臺服務器接自己的存儲機柜，然后兩臺服務器實現復制，以確保應用故障轉移時的存儲支援

   如果按照這個概念來講，微軟雙機雙柜方案有兩個，一個是Hyper-V復制，另外一個是存儲副本，下面我們來逐個進行分析

   Hyper-V復制是微軟在2012 hyper-v3.0時引入的虛擬機復制技術，支持將虛擬機復制到其它主機或群集或Azure，支持在沒有群集的情況下災難恢復虛擬機

   Hyper-V復制技術優缺點

1. 存儲無關性，參與復制的hyper-v宿主機可以連不同的存儲，可使用現有盤柜或本地磁盤

2. 支持標準版與數據中心版

3. 支持工作組部署

4. 復制過程使用80或443端口，支持證書加密

5. 支持單機對單機復制，群集對群集復制，單機對群集復制，群集對單機復制

6. 支持擴展復制，A-B B-C （2012R2引入）

7. 支持計劃內故障轉移

8. 支持災難恢復，但是需在備份節點手動故障轉移

9. 支持多子網架構TCP/IP預設，例如可以設定虛擬機轉移到備站點開機后自動設置為備站點IP
   

10. 支持反向復制

11. 支持LAN環境或WAN環境

12. 復制過程區分主備架構，對于一臺參與復制的虛擬機來說，僅在主節點開機，備節點關機，主節點按照時間間隔復制虛擬機增量數據至備節點

13. 支持測試故障轉移，開一臺測試虛擬機出來，監視資料是否正常復制

14. 支持通過ASR將虛擬機復制到Azure

15. Hyper-V虛擬機級別復制，支持復制虛擬機所有虛擬磁盤(除直通)

16. 支持多個恢復點
    

17. 支持應用程序一致性，如果虛擬機里面承擔SQL等數據庫服務，使用應用程序一致性復制虛擬機，可以支持復制時內存數據Flush到磁盤上后再創建恢復點

18. 具備官方復制規劃軟件，微軟SCOM平臺可以對其監控，SCVMM不能操作hyper-v復制

總結，hyper-v復制可以說以一款虛擬機復制的災難恢復解決方案，對于硬件的改變老王認為是幾種方案里面最小的，直接使用現有雙機雙柜架構即可，對于存儲沒有要求，復制功能本身并不過多占用系統資源，各項復制功能，如擴展復制，測試故障轉移，恢復控制，架構支持，應用感知，數據安全等都相對完善，缺點主要還是計劃外故障必須手動故障轉移，原生不能自動故障轉移，如果需要自動故障轉移還需要再學習SCO或使用ASR，僅適用于Hyper-V虛擬機負載，如果沒有使用虛擬化則不適用

存儲副本技術是微軟Windows Server 2016上面推出的基于塊級別復制技術，在系統級別對分區進行復制，支持分區對分區，單機對單機，延伸群集，跨群集復制等災備場景的復制，幫助組織更好的提高業務連續性

優缺點總結

1. 僅支持2016數據中心版

2. 參與存儲復制的節點必須加入域

3. 系統級別分區復制，應用并不知道底層發生復制

4. 復制使用SMB 3.1.1通訊協議，445端口

5. 支持同步復制與非同步復制

6. 存儲無相關性，節點底層可以是任何存儲結構

7. 支持固定式磁盤和精簡置備磁盤

8. 復制過程存在主備關系，主復制分區可讀寫，備復制分區不可讀寫，暫未支持備只讀模式

9. 單機對單機和跨群集復制時只能使用Powershell命令管理復制，延伸群集支持GUI管理

10. 單機對單機和跨群集復制需手動故障轉移，延伸群集實現全自動故障轉移

11. 延伸群集仍需每個站點接入各自站點存儲，不支持直接使用各節點本地磁盤

12. 跨群集復制支持兩個群集使用不同架構存儲
    

13. 復制時會需要日志磁盤與數據磁盤，數據先寫入日志磁盤，再Commit數據磁盤
    

14. 復制節點至少需要兩個磁盤，一個數據磁盤，一個日志磁盤

15. 數據磁盤和日志磁盤的格式必須為GPT，不支持MBR格式磁盤

16. 兩個數據磁盤大小與分區大小必須相同，最大 10TB

17. 兩個日志磁盤大小與分區大小必須相同，最少 8GB

18. 不支持擴展復制，不支持多個恢復點，不支持應用一致性感知，不支持工作組，不支持群集對單機

19. 支持通過SCOM監控，SCVMM管理，OMS監控，Honolulu管理

總結，存儲復制是server 2016上面系統級別的塊存儲復制，工作在分區之上卷之下的區域，對于單機對單機，存儲底層沒有太多限制，但是對于延伸群集仍然要求各自節點連接自身存儲機柜，存儲復制和Hyper-V復制的不同在于存儲復制只是系統級別的實現，并不綁定在虛擬化，因此大多數應用都可以利用此功能，缺點在于，雖然說存儲復制也算是一種災難恢復技術，單機對單機可以實現存儲的復制，手動切換，延伸群集可以實現存儲加計算的全自動故障轉移，但是在災難恢復軟件的層面看，存儲復制還是缺少一部分功能，例如擴展復制功能不支持，群集對單機功能不支持，導致存儲復制在架構上非常不靈活，這也是未來需要改進的地方，區別于微軟的DFS，存儲復制不像DFS原理那么復雜，檢測NTFS USN，更新DFSR DBID ，更新GVSN，RDC同步數據，存儲復制使用日志+存儲機制，主要檢測磁盤的寫入IO，檢測到有寫入IO，按照同步復制機制或異步復制機制執行日志和存儲的寫入，因此存儲復制可以復制正在打開的文件，討論使用場景的話，老王認為單機對單機的復制適用于以下場景

1.文件經常被打開，使用DFS有時候不會復制，這時候可以使用存儲復制整體復制分區

2.針對于VHDX文件，VMM庫共享，數據庫MDF結果集文件，這類經常被打開的大文件，可以在兩個節點直接進行復制

3.適用于歸檔場景，例如有些虛擬機常年處于關機狀態，但是里面又有一些關鍵數據，這時候可以使用存儲復制，簡單復制歸檔虛擬機的虛擬磁盤

以上為老王設想到的存儲復制單機對單機場景，另外一點要說的是延伸群集，延伸群集可以說是存儲復制的最大亮點，即使用非對稱存儲架構，各自節點掛載存儲，通過存儲副本+群集配合可以做到發生故障時先故障轉移存儲，再故障轉移上層虛擬機

大家看到很多文檔，可能都會說延伸群集適用于多站點架構，例如北京站點和上海站點各自站點只是接入簡單存儲機柜，并未配置硬件級別的存儲復制，而通過微軟2016延伸群集實現，當北京站點宕機時，可以在上海站點連同存儲和計算資源一起啟動，這確實是延伸群集的最主要意義，幫助公司省一大筆硬件費用，兩點，一點是實現了原生自帶的存儲復制，一點是實現了存儲復制和群集融合，群集檢測節點宕機，自動故障轉移存儲和應用。

但是，這種自動故障轉移存儲和應用的實現，如果沒有多站點是不是就不能實現了，答案是不是的，即使你就一個數據中心，一個機房，兩個節點，兩個存儲機柜，各自節點接入機柜，就可以做到延伸群集的架構，只要符合延伸群集的配置要求，延伸群集并不關心你是否是本地數據中心還是異地數據中心，這取決于您的技術選型

延伸群集架構帶來的好處是存儲復制和群集的融合，完美處理存儲的單點故障和應用的單點故障，并且做到存儲和群集節點故障轉移聯動，因此如果本地數據中心，您想要這個功能，也是OK的。

存儲復制對比Hyper-V復制

1. 存儲復制是系統系別，不支持復制系統磁盤，Hyper-V復制是虛擬機級別，不支持復制直通類型磁盤

2. 存儲復制可以用于物理機，虛擬機，私有云，公有云，只要有OS就可以實現，hyper-v復制需在物理機上面配置實現
   

3. 兩者都不需要額外更換存儲，都可以使用現有存儲機柜來完成利舊

4. 存儲復制就是復制存儲，做好存儲的切換，別的不管，hyper-v復制會包含內存狀態，也會把主節點內存狀態進行復制。
   

5. 存儲復制功能只有2016數據中心版才有，如果企業沒有需要額外構建，且2016對于系統要求比2012要大，如果配置存儲復制功能，建議為系統至少預留2-4GB內存

6. 存儲復制實現為日志磁盤加數據磁盤架構，管理員需額外管理日志磁盤和數據磁盤，hyper-v復制則無此架構

7. 存儲復制不是基于檢查點，而是連續復制，所以變化的增量往往遠低于基于快照的產品
   

8. 如果希望在虛擬機級別復制一個應用，并且希望實現虛擬機直接開機就用，應用事務并不丟失，建議使用Hyper-v復制配應用一致性

9. 如果是希望復制VHDX庫，數據庫MDF結果集文件，歸檔虛擬機，或一些會被打開的日常文件，可以使用存儲復制

10. 如果希望實現雙機雙柜存儲復制+自動化故障轉移，建議使用延伸群集

11. 如果希望獲得虛擬機級別的擴展復制 等更靈活的復制架構，建議使用Hyper-V復制
    

以上為老王關于微軟正兒八經雙機雙柜方案，hyper-v復制與存儲復制的淺談，兩者的主要優勢都是可以直接利舊，使用現有存儲機柜，不需要改變基礎架構就可以實現災難恢復，hyper-v復制不能做到自動故障轉移，存儲復制可以配置延伸群集實現自動故障轉移，這個可能是一個主要的思考點，另外存儲復制比hyper-v復制更占用系統CPU和內存資源，hyper-v復制比存儲復制在災難恢復上面更加專業，更適用于重要的虛擬機整體復制，具體大家實際使用時，可以結合老王提到的這些功能點選擇適用的場景。

除了這兩種可以直接利舊的方案外，針對于此類沒有共享存儲的場景，微軟2016還推出了S2D的功能，它將2012R2的存儲池和存儲空間功能，擴展到了多個節點上，具體實現為以下兩點

1. 可以把各群集節點上面本地磁盤匯集到一起，每個節點會有一個clusport組件充當適配卡角色，群集中會有一個clusblft角色，負責連接各個節點的clusport，通過這兩個組件，可以把各個群集節點上面符合要求的本地磁盤匯集到一起，形成群集的邏輯存儲池，這個邏輯存儲池可以被進一步配置存儲空間，但其實這個邏輯存儲池里面是各個群集節點的本地磁盤，經過構建完成存儲空間后，生成的虛擬磁盤就可以被用于群集磁盤

2. 另外一點是存儲空間延伸至群集后實現的全新容錯機制，2016 S2D，可以根據存儲空間的不同容錯配置，把數據寫入分成多個extent，一個extent 1GB，如果配置為雙重鏡像，那就是數據后臺會生成兩個extent，兩個extent可以被灑在不同節點，不同機柜，不同機架，通過這個功能就把存儲空間延伸至了群集，一個節點或磁盤的故障，并不會影響上層應用的讀取，因為所有的磁盤會被在另外節點上面讀取，數據也會在另外節點上面重建，S2D會遵循extent容錯反相關性原則，始終把同一份數據的多個extent撒在不同節點，當一個IO進來，只有當數據所有extent都完成寫入后，這個IO才會回傳結束

因此，如果全新部署的一個環境，利不利舊也無所謂，那么您可以嘗試這種全新的超融合架構，非對稱存儲架構不用，直接超融合使用各節點本地存儲，透過數據始終容錯寫入不同節點，以確保數據的高度可用，并且支持SSD,NVME,NVDIMM-N緩存設定，能夠獲得更高的性能，缺點在于，S2D比存儲復制更消耗資源，尤其是網絡和內存，而且S2D并不是備份方案或災難恢復方案，一旦S2D這個功能不work了，數據讀取將非常麻煩，所以如果采用S2D，您需要額外考慮單獨的備份機制

除了微軟自身的三種方案外，DataKeeper SIOS，Starwind，Symantec SFW也是不錯的解決方案，SIOS支持各節點本地存儲或非對稱機柜的復制，可以在SIOS上面完成存儲的復制配置，經過SIOS復制后的磁盤可以直接顯示在WSFC群集磁盤，如果沒有server2016使用這個工具也不錯，它和群集完美集成，也可以做到自動故障轉移，SFW與它類似，自身管理不同節點存儲，構建出磁盤組，然后交付給群集，Starwind是連接各節點存儲，進行復制，復制好了后虛擬出磁盤，再以ISCSI的方式提供給各個群集節點使用。