DFS, Cluster, SOFS, Storage Spaces Direct und Replikation

So stellen Sie Dateiserver hochverfügbar bereit

| Autor / Redakteur: Thomas Joos / Andreas Donner

Um Dateiserver hochverfügbar zu betreiben, reichen bei Windows Server 2016/2019 bereits Bordmittel häufig aus.
Um Dateiserver hochverfügbar zu betreiben, reichen bei Windows Server 2016/2019 bereits Bordmittel häufig aus. (Bild: Joos)

Microsoft bietet auf Windows-Servern verschiedene Möglichkeiten, um Dateiserver hochverfügbar zu betreiben. Wir zeigen in diesem Beitrag die Möglichkeiten am Beispiel von Windows Server 2019. Vieles lässt sich aber auch mit Windows Server 2016 umsetzen – auch für kleinere Netzwerke.

Wer in Netzwerken einen oder mehrere Dateiserver betreibt, muss sich auch Gedanken um die Verfügbarkeit dieser Server machen. Fällt ein Server aus oder muss gewartet werden, können die Benutzer nicht mehr auf die darauf gespeicherten Daten zugreifen.

Windows Server 2019 bietet hier einige Möglichkeiten, die auch in kleineren Netzwerken umgesetzt werden können. Viele der hier genannten Tipps können auch unter Windows Server 2016 genutzt werden, allerdings hat Microsoft in Windows Server 2019 einige Verbesserungen integriert, auf die wir nachfolgend detaillierter eingehen.

Hochverfügbarkeit von Dateiservern

Mit dem bereits seit Jahren bekannten Distributed File System (DFS) lassen sich Freigaben auf Ebene des Netzwerks erstellen. Die eigentlichen Daten lassen sich so über mehrere Server synchronisieren, auch ohne Cluster. Damit kann auch beim Ausfall eines Dateiservers weiterhin auf die Dateien zugegriffen werden, da diese auch auf den verbliebenen Dateiservern zu finden sind.

Eine weitere Möglichkeit, die Verfügbarkeit zu erhöhen, besteht darin, ein Cluster aufzubauen. In diesem Cluster kann ein Scale-Out-Fileserver (SOFS) als virtuelle Clusterressource betrieben werden. Die Daten in diesem SOFS werden wiederum auf den gemeinsamen Datenträgern im Cluster betrieben. Im Rahmen der Erstellung eines Dateiservers im Cluster als Clusterressource kann auch ein herkömmlicher Dateiserver erstellt werden.

Neben dem Betrieb eines SOFS kann in einem Cluster auch mit Storage Spaces Direct gearbeitet werden. Dazu werden alle lokalen Datenträger in einem Cluster zu einem virtuellen Datenträger zusammengefasst und stehen so hochverfügbar zur Verfügung. In Windows Server 2016 waren dazu noch mindestens drei Knoten verfügbar, Windows Server 2019 erlaubt den Aufbau eines solchen Clusters auch mit zwei Knoten. Fällt ein Knoten aus, bleiben die Daten und Freigaben weiterhin verfügbar.

Die vierte Methode für höhere Verfügbarkeit von Dateiservern besteht darin, komplette Festplatten auf andere Server zu replizieren. Dazu bietet Windows Server 2016 Storage-Replica. Diese Funktion ist aber nur in der Datacenter-Edition verfügbar. In Windows Server 2019 erlaubt Microsoft die Replikation zwischen zwei Servern und einem Datenträger auch mit der Standard-Edition.

Welche der vier Möglichkeiten genutzt wird, müssen Unternehmen auf Basis ihrer Anforderungen entscheiden. In jedem Fall stellen Dateiserver einen wichtigen Bestandteil der Verfügbarkeit des Netzwerks dar und sollte daher selbst hochverfügbar betrieben werden.

DFS nutzen

Beim Einsatz von DFS werden mehrere Server miteinander verbunden – auch ohne, dass ein Cluster erstellt wird. Bei der Anbindung an das Active Directory werden Freigaben dann nicht mehr an einen Server gebunden, wie bspw. mit „\\filesrv01\Einkauf“. Die Freigaben werden dagegen an die Domäne gebunden und über das DFS-System zur Verfügung gestellt, zum Beispiel mit „\\joos.int\Einkauf“. Die Daten werden durch die DFS-Replikation zwischen den beteiligten Servern synchronisiert. Die Anwender greifen über den virtuellen Freigabenamen zu. Wo die Dateien eigentlich gespeichert sind, spielt für die Anwender keine Rolle. Die Synchronisierung wird über DFS durchgeführt. Standardmäßig ist die Replikation nicht aktiviert. Wird die Replikation aktiviert, sorgt DFS dafür, dass die Daten zwischen den beteiligten Servern repliziert werden.

Storage Replica nutzen

In Windows Server 2016 lassen sich ganze Volumes zwischen Servern replizieren. Auch zwischen Rechenzentren ist eine Replikation möglich. Dazu ist Windows Server 2016 Datacenter notwendig. In Windows Server 2019 lässt sich Storage-Replica auch mit der Standard-Edition nutzen. Allerdings hat Microsoft die Replikation in dieser Version auf zwei Server und ein Volume eigeschränkt. Wer mehr Daten replizieren will, muss auch hier auf Windows Server 2019 Datacenter setzen.

Storage Spaces Direct und Storage Replica arbeiten in diesem Zusammenhang auch miteinander. Wer also im Netzwerk ein Cluster mit Storage Spaces Direct einsetzt, kann die Datenträger des Clusters auf ein zweites Cluster replizieren. In diesem Fall ist aber ebenfalls Windows Server 2019 Datacenter notwendig. Der gemeinsame Einsatz von Storage Replica und Storage Spaces Direct ist aber optional. Die beiden Technologien lassen sich auch getrennt voneinander einsetzen.

Scale-Out-File-Server im Cluster

Wird ein Cluster betrieben, fasst Windows Server 2019 mehrere physische oder virtuelle Server in einem gemeinsamen Cluster zusammen. Im Cluster kann wiederum eine Clusterressource erstellt werden, die einen Scale-Out-File-Server (SOFS) bereitstellt. Die Anwender greifen auf diese Ressource zu, die wiederum den gemeinsamen Datenspeicher im Cluster nutzt, um Daten zu speichern. Die Ressource kann zwischen Clusterknoten problemlos verschoben werden.

Um einen SOFS zu betreiben, wird kein Betriebssystem installiert. Der SOFS ist eine virtuelle Clusterressource innerhalb des Clusters. Er trägt auf deutschen Servern auch die Bezeichnung „Dateiserver mit horizontaler Skalierung für Anwendungsdaten“. Bei dieser Clusterart nutzt der SOFS alle aktiven Clusterknoten, um auch die Leistung zu verbessern. Setzen Unternehmen einen Scale-Out-File-Server als Clusterdienst ein, lassen sich Freigaben auf Storage Spaces Direct innerhalb des SOFS anbinden. Storage-Replica kann die Daten von Storage Spaces Direct replizieren, zum Beispiel in anderen Rechenzentren. Dadurch lassen sich geclusterte SOFS auch rechenzentrumsübergreifend absichern.

Herkömmlichen Dateiserver im Cluster betreiben

Neben der Verwendung eines SOFS im Cluster, kann über den Assistenten zum Erstellen eines neuen Clusters auch die Option „Dateiserver zur allgemeinen Verwendung“ genutzt werden. Bei dieser Auswahl wird der gemeinsame Datenträger im Cluster genutzt. Im Gegensatz zum SOFS lassen sich bei dieser Auswahl die Funktionen für Dateiserver nutzen, die auch auf herkömmlichen Dateiservern genutzt werden können. Dazu gehört das DFS, der Ressourcen-Manager für Dateiserver, die Deduplizierung, und die Verwendung des NFS-Protokolls. Bei Auswahl dieser Option werden die Verbindungen der Benutzer allerdings nur auf den aktuellen Knoten verbunden.

Storage Spaces Direct im Cluster nutzen

Bei der Verwendung von Storage Spaces Direct werden lokale Datenträger der einzelnen Clusterknoten zu einem virtuellen Pool zusammengefasst. Hier lassen sich wiederum virtuelle Festplatten (Storage Spaces) erstellen, auf denen wiederum Freigaben erstellt werden. Unternehmen erhalten dadurch einen hochverfügbaren und sehr skalierbaren Datenspeicher, der auf die physischen Datenspeicher im Cluster aufbaut.

Setzen Unternehmen zusätzlich einen Scale-Out-File-Server als Clusterdienst ein, können sie Freigaben auf Storage Spaces Direct speichern, innerhalb des SOFS verwenden und im Netzwerk zur Verfügung stellen. Storage-Replica kann wiederum die Daten von Storage Spaces Direct replizieren, zum Beispiel in anderen Rechenzentren und zu anderen Clustern.

Dabei kann es sich auch um verschiedene Datenträgersysteme handeln. Die Kommunikation zwischen den Datenträgern erfolgt mit dem SMB-Protokoll, inklusive SMB-Multichannel und SMB-Direct. Die Verbindung erfolgt über den Software Storage Bus in Windows Server 2019. Auf diesen setzen die Storage Pools auf, welche wiederum die physischen Festplatten der einzelnen Clusterknoten zu einem oder mehreren Speichern fassenzusammen.

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