Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/1201/88855.html    Veröffentlicht: 06.01.2012 12:05    Kurz-URL: https://glm.io/88855

Windows 8

Storage Spaces gegen volle Festplatten

Microsoft führt mit Windows 8 eine neue Storage-Virtualisierung ein, nicht nur für Server, sondern auch für normale Desktopsysteme. Damit lässt sich die Speicherkapazität eines virtuellen Laufwerks jederzeit vergrößern. Auch die Datensicherheit kann erhöht werden.

Windows 8 bekommt eine eigene Storage-Virtualisierung, die auf sogenannten Storage Pools und Storage Spaces aufbaut. Storage Pools fassen physische Festplatten zusammen und Storage Spaces stellen aus dem aggregierten Speicherplatz virtuelle Laufwerke zur Verfügung. Daten werden über mehrere Laufwerke verteilt, wobei der Nutzer festlegen kann, wie die Daten gegen Ausfälle einzelner Platten gesichert werden sollen.

Storage Pools

Windows 8 kann mehrere physische Laufwerke zu sogenannten Storage Pools zusammenfassen. Es spielt dabei keine Rolle, wie die Platten angeschlossen sind, ob per USB, SATA oder SAS. Auch JBODs (Just a Bunch of Disks) werden unterstützt. Die Platten dürfen auch heterogen sein, also unterschiedliche Größen haben und über verschiedene Schnittstellen angebunden sein.

Wird ein Laufwerk aber einem solchen Storage Pool zugewiesen, kann Windows 8 es nicht mehr direkt ansprechen. Windows 7 kann mit solchen Laufwerken ebenfalls nicht umgehen und behandelt sie so wie jedes andere Laufwerk mit einem unbekannten Dateisystem.

Ein Storage Pool kann theoretisch aus beliebig vielen Festplatten bestehen, die Architektur sieht laut Microsoft keine Begrenzung vor. Intern hat Microsoft Storage Pools mit mehreren hundert Festplatten getestet - Konfigurationen, wie es sie in Rechenzentren gibt.

Storage Spaces

Aus einem Storage Pool kann Windows 8 mehrere sogenannte Storage Spaces erzeugen. Diese verhalten sich aus Sicht des Nutzers wie ein normales Laufwerk. Das bedeutet, die virtuellen Laufwerke können partitioniert, formatiert und mit Daten bestückt werden.

Was vielleicht auf den ersten Blick unnötig kompliziert klingt, schafft eine mächtige Basis, um Funktionen umzusetzen, die mit direkt genutzten physischen Laufwerken nicht realisierbar sind. Dazu zählt beispielsweise Thin Provisioning für größere Flexibilität und Resiliency für mehr Datensicherheit.

Es ist nicht notwendig, einem Storage Space bestimmte Laufwerke zuzuweisen, Windows 8 kümmert sich im Hintergrund um die optimale Zuweisung. Wer aber dennoch hier eingreifen will und einem Space bestimmte Laufwerke zuweisen möchte, kann dies tun.

Thin Provisioning

Storage Spaces können größer sein als der in einem Storage Pool verfügbare Speicherplatz. Das gilt sowohl für die Gesamtmenge des reservierten Speicherplatzes aller Spaces als auch für jeden einzelnen Storage Space. Es ist also kein Problem, zwei Storage Spaces mit 10 und 50 TByte einzurichten, auch wenn nur zwei Festplatten mit je 2 TByte zur Verfügung stehen.

Ist die maximale Größte der Storage Spaces in der Windows 8 Developer Preview noch auf 2 TByte begrenzt, soll diese Limitierung mit der kommenden Beta von Windows 8 aufgehoben werden.

Das Thin Provisioning sorgt dafür, dass bei der Einrichtung ausreichend Speicherplatz für einen Storage Space reserviert werden kann, dieser aber erst dann physisch zur Verfügung gestellt werden muss, wenn er auch benötigt wird. so kann die physische Kapazität mit der Zeit ergänzt und die zur Verfügung stehenden Festplatten durch mehrere Spaces optimal genutzt werden.

Der für einen Storage Space reservierte Speicher kann zudem jederzeit erhöht werden. Eine Verringerung des reservierten Speicherplatzes ist hingegen nicht möglich. Werden aber Daten auf einem Storage Space gelöscht, wird der Speicherplatz auch wieder freigegeben, so dass er auch von anderen Spaces, die sich aus dem gleichen Storage Pool speisen, verwendet werden kann.

Droht der in einem Storage Pool wirklich zur Verfügung stehende freie Speicherplatz knapp zu werden, erhält der Nutzer vom jeweiligen Storage Space eine Benachrichtigung und kann dann weitere Festplatten hinzufügen.

Resiliency

Für jeden Storage Space lässt sich über Attribute bestimmen, wie die virtuellen Laufwerke gegen den Ausfall einzelner Festplatten abgesichert werden sollen. Dabei lässt sich beispielsweise eine Spiegelung aktivieren, so dass sämtliche Daten auf mindestens zwei physischen Platten abgelegt werden. Auch eine doppelte Spiegelung lässt sich aktivieren, so dass alle Daten mindestens auf drei Platten abgelegt werden. Das aber setzt voraus, dass mindestens zwei oder drei Festplatten zur Verfügung stehen.

Fällt eine Platte aus, sorgt Windows 8 automatisch dafür, dass die dort gespeicherten Daten auf ein sogenanntes "Hot Spare" oder, steht dieses nicht zur Verfügung, auf die anderen Platten verteilt werden, vorausgesetzt, es ist dort ausreichend freier Speicherplatz vorhanden.

Neben dem Mirroring unterstützt Windows 8 auch das Resiliency-Attribut "Parity". Ähnlich wie bei RAID 5 werden dabei nur Redundanzinformationen über die physischen Laufwerke verteilt. Das ermöglicht eine Datenwiederherstellung, sollte eine Platte ausfallen. Im Vergleich zur Spiegelung ("Mirroring") benötigt der Parity-basierte Ansatz weniger Speicherplatz, ist dafür aber mit höherem I/O-Overhead verbunden.

Laut Microsoft eignen sich Parity-Spaces vor allem zum Speichern großer Mediendaten wie Videos, deren Inhalt sich selten ändert und die in aller Regel sequenziell gelesen werden.

Der Ausfall von Festplatten soll so keinen Einfluss auf das laufende Windows-System beziehungsweise die darauf ausgeführte Software haben.

Dank Thin Provisioning und Resiliency ist es möglich, einzelne Festplatten in einem Storage Pool durch größere zu ersetzen. Dazu wird eine Festplatte entfernt und eine neue hinzugefügt. Windows 8 sorgt dafür, dass die auf der entfernten Festplatte gespeicherten Daten neu verteilt werden, auch auf die neu hinzugefügte größere Festplatte.

Die von Microsoft verwendeten Konzepte ähneln zwar denen von RAID, Microsoft nutzt aber bewusst andere Begriffe, da sich die Implementierung von Storage Pools und Spaces deutlich von typischen RAID-Systemen unterscheidet und eine größere Flexibilität ermöglicht. Was die Geschwindigkeit angeht, so sollen die Storage Spaces ähnliche Werte erreichen wie die jeweiligen RAID-Pendants RAID 0 und 10.

Von einer Kombination der Storage-Virtualisierung mit RAID-Laufwerken rät Microsoft im Übrigen ab.

Powershell und GUI

Die Einrichtung von Storage Pools und Storage Spaces ist in der Developer Preview von Windows 8 über die Windows-Kommandozeile Powershell möglich. Die kommende Beta von Windows 8 wird zudem ein GUI-Werkzeug zur Einrichtung und Verwaltung der Storage-Virtualisierung in Windows enthalten.

Über die Powershell kann auch ermittelt werden, auf welcher physischen Festplatte ein Storage Space liegt. Und fällt eine Festplatte aus, kann - sofern vorhanden - per Powershell oder GUI eine LED aktiviert werden, um die defekte Platte zu identifizieren. Auch die Datensynchronisation kann per GUI und Powershell manuell aktiviert werden.

Details zur Storage Virtualisierung fasst der Microsoft-Mitarbeiter Rajeev Nagar in einem Blogeintrag zusammen.  (ji)


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