Windows Server 2016でストレージスペースダイレクト（S2D）を構成する完全ガイド

Storage Spaces Direct（S2D）は、Windows Server 2016で登場した新しい分散型データストレージ技術です。S2Dを活用することで、複数サーバーのローカルドライブを、個々のディスクやサーバー全体の障害から保護された、フォールトトレラントかつスケーラブルなストレージへと変換できます。このソフトウェアストレージのコストはSANやNASよりも大幅に低く、最大16台のサーバーと400台のドライブまでシンプルにスケーリング可能です。さらに、SSDやNVMeなど異なる種類のドライブを組み合わせられるため、優れたパフォーマンスを実現できます。

ストレージスペースダイレクト（S2D）とは

S2Dはストレージスペース技術の発展形であり、Hyper-Vクラスターノードのローカルドライブをストレージプールに統合することを可能にします。これらのドライブ上に仮想ボリューム（ディスク）を作成し、クラスター共有ボリューム（CSV）として使用することで、Hyper-V仮想マシンのファイルやSOFSファイル共有を格納できます。ストレージ容量を拡張したい場合は、新しいサーバーやドライブをS2Dに追加するだけで対応可能です。一般に、Storage Spaces DirectはMicrosoftによるVMware vSANへの回答と言える技術です。

ストレージスペースダイレクトの要件

S2Dは以下のストレージデバイスタイプをサポートしています。

• 一般的なHDD（SAS）
• SATA / SAS SSD
• NVMe（Non-Volatile Memory Express）：従来のSATA/SASインターフェースではなく、より高速なPCI Expressバス経由で接続されるSSD

後から異なるタイプのディスクを、速度やサイズに応じてさまざまなアレイに組み合わせることも可能です。たとえば、キャッシュやアプリケーションのトランザクションログは高速なNVMe SSDに配置し、高パフォーマンスなアクセスを必要としない大容量ファイルは、より低速で安価なディスクに保存するのが合理的です。

S2Dを動作させるには、ノードが以下の要件を満たすフェールオーバークラスターを作成する必要があります。

S2Dクラスターノードの要件：

1. Windows Server 2016 Datacenterエディション
2. サーバーにはHyper-V、ファイルサービスの役割、およびフェールオーバークラスタリング機能がインストールされていること。注意：SMB 1.0の無効化を忘れないでください。Remove-WindowsFeature –Name FS-SMB1 -Verbose –Restart
3. クラスター内に最低2台のサーバー（高い耐障害性を確保するには、理想的には4台以上のホスト）
4. システムドライブに加えて、各ノードに少なくとも1つの物理ディスクが必要。S2Dに追加する予定のすべてのディスクは未フォーマットであること（パーティション未作成で、パーティションテーブルを含まない状態）

ここでは、Windows Server 2016を実行する2台のサーバーでフェールオーバークラスターを作成済みと仮定します（ワークグループ環境でも作成可能です）。

注意：クラスターノード数が偶数の場合は、ウィットネスノードを構成する必要があります。奇数の場合はウィットレスは不要です。

S2Dを有効化する前に、ディスクがプールに参加可能であることを確認しましょう。

Get-PhysicalDisk –CanPool $True | Sort Model

ストレージスペースダイレクトの有効化方法

以下のコマンドレットでS2Dを有効化します。

Enable-ClusterStorageSpacesDirect

このコマンドレットの処理には時間がかかります（約10分）。利用可能なすべてのディスクとそのパフォーマンスが分析され、クラスタープールが自動的に作成されます。また、「Performance」と「Capacity」の2つのティアも自動的に作成され、それぞれミラーとパリティという異なる耐障害性タイプを持ちます。

データストレージの耐障害性を確保する方式として、3つのタイプがサポートされています。

1. ミラー（3）：データが3ノード間（最小構成では2ノード）で同期的に複製されます。すべてのサーバー間で処理を分散することで、高速な読み取り速度を実現します。
2. パリティ（2）：パリティ情報付きのデータが複数のディスクに分散されます。同一データのコピーを複数保持する必要がないため、ストレージ効率に優れています。
3. 階層化（1）：上記2つの方式を組み合わせたもの。

注1：Enable-ClusterS2Dコマンドの実行時に「no disks with supported bus types found to be used for S2D」というエラーが表示される場合、ディスクのバスタイプ（BusType）がRAIDになっている可能性があります（これはS2Dではサポートされていない構成です）。以下のコマンドでバスタイプを確認しましょう。

Get-Disk | select Number, FriendlyName, OperationalStatus, Size, PartitionStyle, BusType | sort Number | ft -AutoSize

実際、すべてRAIDになっています。解決策としては、コントローラーのドライバーまたはファームウェアを更新します（HPサーバーの場合は、最新のHPE Support Packをインストールしてください）。その後、BusTypeを再確認します（SASに変更されているはずです）。

また、特定の種類のコントローラーに対しては、レジストリを編集してバスタイプをSATAに変更するテクニックもあります。

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\arcsas\Parameters
"BusType"=dword:0000000b（00000008から変更）

注2：アレイ内でSSDまたはNVMeタイプのディスクが検出されると、自動的にキャッシュストレージとして使用されます。該当するディスクが存在しない場合、S2D作成時に警告が表示されます。-CacheState Disabledパラメーターを使用すれば、キャッシュを無効化することも可能です。

フェールオーバークラスターマネージャーを開き、ストレージセクションに「Cluster Pool 1」が表示されていることを確認します。

プールを選択すると、それを構成するディスクを確認できます。

必要に応じて、プール名を変更することもできます。

Set-StoragePool –FriendlyName "Cluster Pool 1" –NewFriendlyName "S2D"

特定のディスクからボリュームを作成したい場合は、以下のコマンドを使用します。まず、LUN 3のすべてのディスクを選択してプールにまとめます。

$HDDs = Get-PhysicalDisk | ? PhysicalLocation -like "*LUN 3"
New-StoragePool -StorageSubSystemFriendlyName *Cluster* -FriendlyName S2DPool -ProvisioningTypeDefault Fixed -PhysicalDisk $HDDs

プール内のディスクリストを表示します。

Get-StoragePool -FriendlyName S2D | Get-PhysicalDisk | ft PhysicalLocation

新しいディスクをプールに追加します。

$HDDs = Get-PhysicalDisk | ? PhysicalLocation -like "*LUN 4"
Add-PhysicalDisk -PhysicalDisks $HDDs -StoragePoolFriendlyName S2D

S2Dとしてマークされたディスクは、ディスクの管理コンソールに表示されなくなりますが、これは正常な動作です。

異なるタイプのドライブを保有している場合は、ストレージ階層化（オプション）を利用できます。SSDのミラータイプのティアは、次のように作成します。

New-StorageTier -StoragePoolFriendlyName S2D -FriendlyName "Mirror_Tier" -MediaType SSD -ResiliencySettingName Mirror

一般HDDのパリティティアは以下の通りです。

New-StorageTier -StoragePoolFriendlyName S2D -FriendlyName "Parity_Tier" -MediaType HDD -ResiliencySettingName Parity

これで、CSV（クラスター共有ボリューム）を作成できます。

New-Volume –StoragePoolFriendlyName S2D –FriendlyName CSV001 –PhysicalDiskRedudancy 2 -FileSystem CSVFS_ReFS -Size 200GB

ボリュームとその冗長性タイプの一覧は、次のように表示できます。

Get-VirtualDisk | ft FriendlyName, ResiliencySettingName, PhysicalDiskRedundancy

新しいCSVがディスクの管理に表示されます。

このボリュームは、Hyper-V仮想マシンやスケールアウトファイルサーバー（SOFS）の共有をホストするために使用できます。

以上のように、ローカルディスクを搭載した複数のサーバーでStorage Spaces Directを使用すれば、ソフトウェアベースのネットワークストレージを簡単に構築できます。S2Dにより、任意のディスクペアやサーバー（4ノード以上のクラスター）に対する耐障害性が実現されます。S2Dクラスターは、ディスクやサーバーの障害を検出すると、残りのデバイス間でデータを自動的に再配置するプロセスを開始します。テスト環境では、実際に2つのディスクを切断してもストレージが引き続き利用可能であり、その上のVMが正常に稼働し続けることを確認できます。S2Dストレージにおける障害ドライブの交換方法については、次回の記事で詳しく解説します。