Windows Server 2012 Storage Technical Details

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1 Windows Server 2012 Storage Technical Details Module 4: Mejoras en sistemas de archivos Manual del módulo Autor: Rose Malcolm, responsable de contenidos Publicado: 4 de septiembre de 2012

2 La información contenida en este documento, incluidas las URL y otras referencias a sitios web de Internet, está sujeta a cambios sin previo aviso. Salvo que se indique expresamente lo contrario, los ejemplos de empresas, organizaciones, productos, nombres de dominio, direcciones de correo electrónico, logotipos, personas, lugares y eventos aquí representados son ficticios, y no se pretende ni debe deducirse ninguna asociación con ninguna empresa, organización, producto, nombre de dominio, dirección de correo electrónico, logotipo, persona, lugar o evento real. El cumplimiento de todas las leyes de propiedad intelectual aplicables es responsabilidad del usuario. Sin limitar los derechos derivados de la propiedad intelectual, no se puede reproducir, almacenar ni introducir en un sistema de recuperación de datos ninguna parte del presente documento, ni tampoco transmitirla de ninguna forma o en ningún medio (electrónico, mecánico, fotocopias, grabación, o cualquier otro) ni para ningún propósito sin contar con el permiso expreso por escrito de Microsoft Corporation. Microsoft puede tener patentes, solicitudes de patente, marcas registradas o derechos de propiedad intelectual de cualquier tipo que cubran el tema tratado en este documento. Salvo que se indique expresamente en algún contrato de licencia por escrito de Microsoft, disponer del presente documento no le transfiere a usted ninguna licencia sobre estas patentes, marcas registradas, derechos de propiedad intelectual o cualquier otro tipo de propiedad intelectual Microsoft Corporation. Todos los derechos reservados. Microsoft es una marca registrada o bien una marca de Microsoft Corporation en Estados Unidos y otros países. Los nombres de empresas y productos reales mencionados en este documento pueden ser marcas comerciales de sus respectivos propietarios. ii

3 Contenido CONTENIDO... III MÓDULO 4: MEJORAS EN EL SISTEMA DE ARCHIVOS Información general del módulo... 4 LECCIÓN 1: INTRODUCCIÓN AL SISTEMA DE ARCHIVOS RESISTENTE... 5 INFORMACIÓN GENERAL SOBRE REFS... 6 Evita que se dañen los datos... 6 Protege la integridad de los datos... 7 Recupera rápidamente el sistema de archivos... 7 REFS Y LOS ESPACIOS DE ALMACENAMIENTO... 8 La limpieza... 8 Cómo controla NTFS los daños?... 9 Cómo controla ReFS los daños?... 9 CORRECCIÓN AUTOMÁTICA DE REFS ESCALABILIDAD DE REFS Compatibilidad con tamaños de volumen variados Compatibilidad con tamaños de archivo variados IMPLEMENTACIÓN DE REFS LECCIÓN 2: MEJORAS EN NTFS INTEGRIDAD DE DATOS NTFS DISPONIBILIDAD DE NTFS Examen en línea Recuperación automática Tiempo de reparación LECCIÓN 3: INTRODUCCIÓN A LA DESDUPLICACIÓN DE DATOS DESDUPLICACIÓN DE DATOS: OPTIMIZACIÓN DEL ALMACENAMIENTO DE DATOS Ahorros de alta optimización Fiabilidad e integridad de los datos Escalabilidad y rendimiento Optimización del almacenamiento y la red CARGAS DE TRABAJO DE DESTINO INFORMACIÓN GENERAL SOBRE EL SISTEMA EVALUACIÓN DE LA DESDUPLICACIÓN ADMINISTRACIÓN DE LA DESDUPLICACIÓN OTROS RECURSOS Y LECTURAS iii

4 Módulo 4: Mejoras en el sistema de archivos. Información general del módulo Windows Server 2012 introduce un nuevo sistema de archivos resistente (ReFS) que ayuda a obtener el máximo provecho de la disponibilidad e integridad de los datos, a pesar de los errores que antes hubieran causado una pérdida de datos o una interrupción. La arquitectura ReFS proporciona escalabilidad y rendimiento en una época en la que las cargas de trabajo dinámicas y los tamaños de los conjuntos de datos experimentan un crecimiento constante. En Windows Server 2012, NTFS ha incorporado varias mejoras clave que garantizan la implementación de grandes volúmenes de NTFS con la confianza de que siempre estarán disponibles y resistirán a las interrupciones producidas por posibles daños en los archivos. Windows Server 2012 también introduce la desduplicación de datos, que usa una avanzada funcionalidad de desduplicación que puede aplicarse en cualquier servidor para ampliar las capacidades de almacenamiento. En este módulo se explican ReFS, las mejoras de NTFS y la desduplicación de datos en Windows Server

5 Lección 1: Introducción al sistema de archivos resistente En esta lección se explica ReFS en Windows Server ReFS es un nuevo sistema de archivos con prestaciones que atienden las crecientes necesidades de los clientes, a la par que sirven de base para futuras innovaciones significativas. Los clientes de Windows Server 2012 pueden implementar la plataforma más rentable para el acceso a los datos escalables y disponibles que usan un almacenamiento de mercancías, mediante una pila de almacenamiento integrada compuesta por ReFS y los espacios de almacenamiento. 5

6 Información general sobre ReFS ReFS saca el máximo provecho de la disponibilidad de datos y del funcionamiento en línea, aunque se produzcan errores que, anteriormente, hubieran significado una pérdida de datos o interrupciones. La integridad de los datos permite proteger contra los errores, los datos de importancia vital para la empresa y garantiza que estos estén disponibles cuando se les necesita. La arquitectura ReFS proporciona escalabilidad y rendimiento en una época de cargas de trabajo dinámicas y tamaños de conjuntos de datos en creciente aumento. Evita que se dañen los datos En un volumen ReFS, todos los metadatos se actualizan siempre usando emplazamientos de escritura para eliminar los daños de los errores de actualización en contexto. Asimismo, se efectúa una suma de comprobación en todos los metadatos de ReFS. De esta forma, se habilita la detección de todos los tipos de daños en el disco, como la degradación de los datos en los soportes. 6

7 Protege la integridad de los datos ReFS incluye también la capacidad opcional de aplicar la integridad de datos a los datos de usuario. Cuando esta opción, conocida como flujos de integridad, se habilita, ReFS siempre usa los emplazamientos de escritura para las actualizaciones de datos y ejecuta sumas de comprobación para detectar posibles daños en disco. Puede habilitar o deshabilitar la configuración de los flujos de integridad en diversos niveles de granularidad, como, por ejemplo, por volumen, por directorio o por archivo. Cuando se usa ReFS junto con un espacio de almacenamiento reflejado, los daños detectados, tanto en metadatos como en datos de usuario, cuando se habilitan los flujos de integridad, se pueden reparar automáticamente mediante la otra copia proporcionada por los espacios de almacenamiento. Para algunos tipos de datos, puede elegir no habilitar los flujos de integridad. Por ejemplo, puede tener una base de datos que ya tenga protección de integridad. En dicho caso, no es necesario aplicar otra capa de protección de integridad. Recupera rápidamente el sistema de archivos ReFS se ha diseñado para proporcionar una recuperación rápida de los daños en el sistema de archivos sin que repercuta en la disponibilidad del volumen. Debe usar ReFS junto con los espacios de almacenamiento reflejados para reparar los daños automáticamente y de forma transparente. En casos excepcionales, sigue siendo posible que un volumen de espacios de almacenamiento reflejados se dañe; por ejemplo, una memoria con errores podría pasar datos dañados al disco. Asimismo, puede optar por no usar un espacio de almacenamiento reflejado para los volúmenes ReFS. En ambos casos, cuando se producen daños, ReFS ejecuta una operación de rescate. Esta función elimina los datos dañados del espacio de nombres de un volumen en vivo, con el objeto de que los datos en buen estado no se vean afectados por los datos dañados que no se pueden reparar. Esto significa que para corregir los volúmenes, no se tienen que sacar fuera de línea para corregir los errores, y que los administradores pueden restaurar los archivos que se extraen del espacio de nombres, restaurándolos a partir de la copia de seguridad. 7

8 ReFS y los espacios de almacenamiento ReFS y los espacios de almacenamiento funcionan mejor juntos para proporcionar una reparación automática a los datos dañados. La limpieza Windows Server 2012 introduce una función de limpieza, que se ejecuta de forma periódica. La limpieza se ejecuta en volúmenes NTFS y ReFS con espacios de almacenamiento. 8

9 Cómo controla NTFS los daños? En los volúmenes NTFS, la limpieza lee los soportes y detecta si existen errores de lectura. Con los espacios de almacenamiento en NTFS, cuando el limpiador detecta errores de lectura, puede recuperar en las copias adicionales proporcionadas por los espacios de almacenamiento, una buena copia de los datos para reparar el error. De esta forma, se garantiza que los datos sean siempre coherentes en un volumen NTFS. Cómo controla ReFS los daños? ReFS corrige de forma similar los datos siempre que se produce un error de lectura, aunque además ejecuta sumas de comprobación para mejorar la integridad en todas las copias de los datos. ReFS usa sumas de comprobación para comprobar que los datos recuperados sean correctos. La suma de comprobación se inspecciona en todas las copias de datos y, si se detectan daños, el proceso de corrección automática se desencadena y se devuelve una copia de los datos en buen estado. De esta forma se garantiza que los datos sean siempre coherentes en un volumen ReFS. 9

10 Corrección automática de ReFS La protección de la integridad de los datos con ReFS se extiende a las aplicaciones que obtienen acceso a los datos en volúmenes ReFS de los espacios de almacenamiento. Cuando ReFS lee un archivo, efectúa una comparación de los datos con la suma de comprobación para asegurarse de que los datos no estén dañados. Si ReFS detecta datos dañados, irá a la segunda o a la tercera copia, recuperará una copia en buen estado y arreglará la copia dañada. Este proceso es transparente para la aplicación; ReFS controla el mismo el proceso de detección y reparación. 10

11 Escalabilidad de ReFS Windows Server 2012 como plataforma es muy versátil. Escala desde los dispositivos más pequeños, como las tabletas, hasta los sistemas de servidores más grandes. Compatibilidad con tamaños de volumen variados ReFS es compatible con este nivel de escalabilidad; escala de los volúmenes más pequeños hasta los volúmenes con un tamaño de petabytes. ReFS usa para todos los metadatos una estructura de datos en árbol B+, altamente escalable y flexible, que garantiza una escalabilidad máxima y es compatible con tamaños de volumen que superan la capacidad de NTFS. Las abstracciones del sistema de archivos se implementan usando tablas de valores clave creadas a partir de los árboles B+. Compatibilidad con tamaños de archivo variados La asignación de capacidad se efectúa mediante una jerarquía de asignadores que permite efectuar asignaciones con granularidades de tamaño diferente, en función del tamaño de los archivos. 11

12 ReFS y compatibilidad con aplicaciones ReFS es la nueva generación de sistema de archivos, la evolución arquitectónica. Si bien ReFS proporciona nuevas capacidades, esta arquitectura tiene su fundamento en los 20 años de compatibilidad con aplicaciones de NTFS. ReFS vuelve a usar ampliamente la capa superior para proporcionar compatibilidad con la interfaz de programación de aplicaciones (API) a las aplicaciones. Por consiguiente, los conjuntos de API de NTFS y ReFS son muy parecidos y ReFS es compatible con la mayoría de las API de Win32. No obstante, ReFS introduce un nuevo motor de medios que habilita las nuevas capacidades de alta escalabilidad, alta disponibilidad e integridad de datos. Allí donde NTFS usa el almacén de medios, ReFS usa MinStore. Como consecuencia de este cambio, ReFS no es compatible con algunas características de NTFS. En la tabla siguiente se enumeran estas características: Heredado Específico de NTFS Otros Reemplazado Nombres cortos de archivos NTFS transaccional (TxF) Índice de reanálisis Flujos con nombre Tabla maestra de archivos (MFT) Vínculos físicos Atributos extendidos Id. de objeto Cifrado NTFS Cuotas NTFS Compresión NTFS 12

13 Implementación de ReFS Qué aspecto tiene una implementación significativa de Windows Server 2012 con ReFS? En este diagrama se muestra ReFS implementado en dos servidores con un almacenamiento conectado en serie SCSI (SAS) compartido. Los servidores se configuran como un clúster de dos nodos, con tres espacios de almacenamiento en clúster. Se crearon tres volúmenes ReFS en los espacios de almacenamiento en clúster, y se habilitaron los flujos de integridad para proteger los datos de usuario que contienen. Los usuarios tienen los datos a su disposición por medio del servidor de archivos altamente disponible. Para obtener el máximo provecho de ReFS, debe: Implementar ReFS en un hardware de mercancía rentable. Usar los espacios de almacenamiento para proporcionar resistencia contra los errores. Habilitar los flujos de integridad opcionales para garantizar la integridad de los datos de usuario. Usar los clústeres de conmutación por error para proporcionar alta disponibilidad para el servidor de archivos. Consideraciones: Solo está disponible con Windows Server Solo se puede implementar como volumen de datos. 13

14 No garantiza el mismo nivel de compatibilidad de aplicaciones que NTFS. Lección 2: Mejoras en NTFS En esta lección se presentan las mejoras efectuadas en NTFS en Windows Server

15 Integridad de datos NTFS En Windows Server 2012, se ha mejorado NTFS para mantener la integridad de los datos cuando se usan unidades ATA serie estándar del sector (SATA) rentables. En los casos en los que decida usar NTFS o bien se le requiera que use NTFS, debe seguir manteniendo la integridad de los datos en las unidades. Esto se consigue mejorando NTFS para que se base únicamente en el comando flush en vez del comando forced unit access en todas las operaciones en las que es preciso un orden de escritura. De esta manera se mejora la resistencia contra las incoherencias de los metadatos producidas por pérdidas inesperadas de energía en las unidades de mercancías, mientras se habilita el disco para que almacene los datos en la memoria caché, siempre que esto se pueda efectuar con seguridad. Esto significa que las unidades SATA estándar con formato efectuado mediante NTFS son resistentes. 15

16 Disponibilidad de NTFS En Windows Server 2012, se ha mejorado NTFS para proporcionar un examen y reparación en línea de los daños, a fin de reducir la necesidad de sacar fuera de línea los volúmenes. Examen en línea Windows Server 2012 ejecuta las operaciones de examen de daños en línea como operaciones de fondo en los volúmenes NTFS. Esta operación de examen identifica y corrige las áreas donde se detectan daños en los datos (si se producen daños), y eso incluye la lógica que distingue entre condiciones transitorias y daños de datos reales, lo que reduce la necesidad de ejecutar operaciones CHKDSK. Recuperación automática Para mejorar aún más la resistencia y la disponibilidad, Windows Server 2012 ha incrementando significativamente las capacidades de recuperación automática en línea que solucionan un gran número de problemas en los volúmenes de NTFS sin que sea necesario sacar el volumen fuera de línea para ejecutar CHKDSK. 16

17 Tiempo de reparación Si se detectan datos dañados que no se pueden arreglar mediante la recuperación automática en línea, se le notificará que se detectaron datos dañados. De esta forma, puede elegir cuándo va a sacar el volumen fuera de línea para ejecutar una operación CHKDSK para garantizar una interrupción mínima para los usuarios. Ahora, los exámenes para detectar datos dañados se ejecutan mientras el disco está en línea, por lo que solo puede ejecutar un examen de CHKDSK fuera de línea si el error no se puede solucionar en línea. El examen en línea etiqueta las áreas de datos dañados y la operación CHKDSK fuera de línea solo examina y repara dichas áreas etiquetadas. Por consiguiente, CHKDSK no examina el volumen completo, de modo que el tiempo necesario para efectuar una reparación fuera de línea se ve ampliamente reducido. En la mayoría de casos, las reparaciones que antes hubieran necesitado horas en los volúmenes con un gran número de archivos, ahora tardan segundos en efectuarse, tal como muestra el gráfico. 17

18 Lección 3: Introducción a la desduplicación de datos La eficacia del almacenamiento es una prioridad para muchos departamentos de TI de las empresas, dado que la caída de los costos de almacenamiento no ha sido suficiente para contrarrestar el crecimiento de los datos. Por lo tanto, para evitar la necesidad de aumentar el almacenamiento, debe incrementarse la eficacia del almacenamiento de los datos. Windows 2012 introduce la desduplicación de datos, que mejora significativamente la eficacia del uso de la capacidad de almacenamiento. En esta lección se explica la desduplicación de datos. 18

19 Desduplicación de datos: optimización del almacenamiento de datos La desduplicación de datos de Windows Server 2012 está incorporada en Windows Server 2012 y proporciona una optimización de la capacidad de los datos del almacén o en tránsito en una red de área extensa (WAN). Ahorros de alta optimización La desduplicación de datos permite almacenar más datos en menos espacio físico. Se puede conseguir una eficacia de almacenamiento significativamente mejor que antes con la compresión NTFS o el almacenamiento de instancia única (SIS). La desduplicación de datos usa la compresión y la fragmentación de tamaño variable. Asimismo, puede detectar coincidencias de archivos parciales y producir fragmentos de longitud variable. Los segmentos se comprimen después de la fragmentación. Esta técnica proporciona relaciones de optimización de 2:1 para servidores de archivos generales y hasta de 20:1 para bibliotecas de discos duros virtuales (VHD) de virtualización. 19

20 Fiabilidad e integridad de los datos Cuando se aplica la desduplicación de los datos, se mantiene la integridad de los mismos. Asimismo, para recuperar datos en caso de que se dañen, Windows Server 2012 mantiene una redundancia para todos los metadatos y para los datos a los que se hace referencia con más frecuencia. Escalabilidad y rendimiento La desduplicación de datos es altamente escalable, eficaz en recursos y no es intrusiva. Es transparente para la carga de trabajo principal y puede ejecutarse en decenas de grandes volúmenes de datos principales a la vez, sin que eso repercuta sobre las cargas de trabajo del servidor. Limitar el consumo de CPU y de recursos de memoria mantiene un bajo impacto sobre las cargas de trabajo del servidor. Además, se dispone de la flexibilidad suficiente para fijar las horas de ejecución de la desduplicación de datos, especificar los recursos que tiene disponibles y establecer directivas sobre selección de archivos para la desduplicación de datos. Optimización del almacenamiento y la red La desduplicación de datos es fácil de implementar y funciona en cualquier volumen de servidor. Por medio de la integración con BranchCache, las mismas técnicas de optimización que se aplican para mejorar la eficacia del almacenamiento de datos en el disco, se aplican a la transferencia de datos a una sucursal por medio de una WAN. La integración produce unos tiempos de descarga de archivos más rápidos y reduce el consumo de ancho de banda. 20

21 Cargas de trabajo de destino El nivel de optimización de capacidad que puede proporcionar la desduplicación de datos depende de la carga de trabajo de destino. En este gráfico se muestran los ahorros de porcentaje típicos para varias cargas de trabajo habituales. Los mayores ahorros están disponibles en las bibliotecas de almacenamiento de VHD, por lo general en torno al 80 por ciento. Los recursos compartidos de implementación de software, como los que están en los servidores que actúan como concentradores de instalación, y los recursos compartidos de archivos generales también proporcionan un buen nivel de ahorro, en torno al 67 por ciento y el 64 por ciento respectivamente. Los recursos compartidos de usuario, como la carpeta Mis documentos, permiten ahorrar entre el 20 y el 35 por ciento. 21

22 Información general sobre el sistema En este diagrama se muestra una configuración de desduplicación típica. Primero debe habilitarse la desduplicación de datos en el nivel de servidor. Puede ejecutar esta operación mediante el Administrador del servidor o usando comandos de Windows PowerShell 3.0 o Windows Management Instrumentation (WMI). A continuación, debe habilitar la desduplicación en el nivel de volumen, en los volúmenes que elija. También puede configurar tipos de carpetas o de archivos para excluirlos de la desduplicación. El ámbito de desduplicación es un volumen debido a su capacidad de transporte. Por ejemplo, si el volumen forma parte de un clúster y se conmuta por error, todo lo que se necesita para leer los datos de desduplicación está en el volumen; o si se mueve el volumen de un servidor a otro, la desduplicación de datos está autocontenida y disponible. Siempre y cuando el servidor de destino ejecute Windows Server 2012 y la desduplicación de datos esté habilitada, podrá leer y obtener acceso al volumen. 22

23 La experiencia de usuario no tiene trabas; el usuario tiene un acceso transparente a los archivos almacenados en los volúmenes con la desduplicación de datos habilitada. Por último, la integración de la desduplicación de datos con BranchCache beneficia a las oficinas remotas con vínculos de alta latencia usando fragmentos de archivos que ya existen en la memoria caché local o en la memoria caché de mismo nivel. Todos los datos que no estén en la memoria caché BranchCache se recuperan en la WAN. Esto puede reducir en gran medida la cantidad de datos que se recuperan en la WAN y reduce el tiempo necesario para obtener acceso a la información central. 23

24 Evaluación de la desduplicación Antes de implementar la desduplicación de datos en un servidor o un volumen determinado, puede evaluar los posibles beneficios. Puede usar la herramienta DDPEval.exe, que está almacenada en la carpeta \Windows\System32, para evaluar los posibles ahorros de espacio. Esta herramienta se ejecuta en Windows 7 o en versiones posteriores y puede evaluar las unidades locales y los recursos compartidos remotos. En esta diapositiva se muestran algunos ejemplos del comando y una salida de ejemplo. 24

25 Administración de la desduplicación La desduplicación de datos se puede administrar por medio del Administrador del servidor. Puede habilitar o deshabilitar la desduplicación de datos en los volúmenes, configurar los archivos y las carpetas que se excluirán y configurar qué edad debe tener un archivo para que pueda optar a una desduplicación (el valor predeterminado es cinco días). En la página de servicios de archivos y almacenamiento, puede seleccionar un volumen para visualizarlo. La información proporcionada para el volumen incluye el porcentaje de desduplicación (%) y los ahorros de desduplicación (en TB, GB o MB). Todo esto se presenta en un formato muy sencillo y claro, de modo que sea fácil ver los ahorros que aporta la desduplicación de datos. Para obtener más información sobre la desduplicación de datos, consulte la introducción a la desduplicación de datos en Windows Server 2012 en /introduction-to-data-deduplication-in-windows-server-2012.aspx A continuación, vea el vídeo Managing Data Deduplication. 25

26 Otros recursos y lecturas Si desea obtener más información sobre los temas que se tratan en esta sesión, consulte los recursos siguientes: Blogs del equipo de almacenamientos Página principal de Windows Server 2012 y descarga de productos 26