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Tutorial: Aktivieren des Speicherbuscaches mit Speicherplätzen auf eigenständigen Servern

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Der Speicherbuscache für eigenständige Server kann die Lese- und Schreibleistung erheblich verbessern sowie gleichzeitig die Speichereffizienz aufrechterhalten und die Betriebskosten niedrig halten. Dieses Feature verbindet schnellere Medien (z. B. SSD) mit langsameren Medien (z. B. HDD) zur Erstellung von Ebenen. Weitere Informationen finden Sie unter Grundlegendes zum Speicherpoolcache. Standardmäßig ist nur ein Teil der schnelleren Medienebene für den Cache reserviert.

Resilienz Cachetyp
Keiner (einfacher Speicherplatz) Lese- und Schreibvorgänge
Durch Spiegelung beschleunigte Parität Lesen

Wenn Ihr System keine Resilienz erfordert oder über externe Sicherungen verfügt, unterstützt der Speicherbuscache sowohl Lese- als auch Schreibzwischenspeicherung. Bei robusten Systemen dient der Speicherbuscache nur als Lesecache, und Sie sollten durch Spiegelung beschleunigte Parität in ReFS (Resilient File System) als Volumeresilienz wählen. Diese Kombination verbessert die Leistung beim zufälligen Lesezugriff, da Daten von der Paritätsebene gelesen und auf der schnelleren Spiegelebene zwischengespeichert werden. Die Spiegelebene bietet auch Funktionen zum Zwischenspeichern von Schreibzugriffen, wenn der Bereitstellungsmodus auf „Freigegeben“ (Standard) festgelegt ist.

Diagramm der Lese- und Schreibpfade im Speicherbuscache.

In diesem Tutorial lernen Sie Folgendes kennen:

  • Was ist der Speicherbuscache?
  • Aktivieren des Speicherbuscaches
  • Verwalten des Caches nach der Bereitstellung

Voraussetzungen

Sie sollten einen Speicherbuscache in Betracht ziehen, wenn Ihre Umgebung alle folgenden Merkmale aufweist:

  • Ihr Cluster führt Windows Server 2022 aus, und
  • Ihr Server verfügt über zwei Medien-/Laufwerkstypen, von denen einer HDD sein muss (z. B. SSD+HDD oder NVMe+HDD), und
  • Auf Ihrem Server ist das Failoverclusteringfeature installiert.

Sie können keinen Speicherbuscache verwenden, wenn Ihre Umgebung eines der folgenden Merkmale aufweist:

  • Ihr Cluster führt Windows Server 2016 oder 2019 aus, oder
  • Ihr Server verfügt über eine Flashkonfiguration, oder
  • Ihr Server ist Mitglied eines Failoverclusters

Hinweis

Dieses Feature erfordert, dass auf Ihrem Server das Feature „Failoverclustering“ installiert wurde. Ihr Server kann aber nicht Teil eines Failoverclusters sein.

Funktionsübersicht

In diesem Abschnitt werden die einzelnen konfigurierbaren Felder des Speicherbuscaches und die jeweiligen Werte erläutert.

Get-StorageBusCache

Wenn es nicht aktiviert ist, sollte die Ausgabe dem folgenden Beispiel ähneln:

ProvisionMode                  : Shared
SharedCachePercent             : 15
CacheMetadataReserveBytes      : 34359738368
CacheModeHDD                   : ReadWrite
CacheModeSSD                   : WriteOnly
CachePageSizeKBytes            : 16
Enabled                        : False

Hinweis

Für die allgemeine Verwendung sollten Sie Standardeinstellungen verwenden. Alle Änderungen müssen vor dem Aktivieren des Speicherbuscaches vorgenommen werden.

Bereitstellungsmodus

Dieses Feld bestimmt, ob die schnellere Medienebene oder nur ein Teil davon für die Zwischenspeicherung verwendet wird. Dieses Feld kann nach dem Aktivieren des Speicherbuscaches nicht mehr geändert werden. Der Bereitstellungsmodus verfügt über zwei Optionen:

  • Freigegeben (Standard): Der Cache nutzt nur einen Teil der schnelleren Medienebene. Den genauen Prozentsatz können Sie im Feld „Prozentsatz des freigegebenen Caches“ konfigurieren.
  • Cache: Der Großteil der schnelleren Medienebene, nicht nur ein Teil, wird für das Zwischenspeichern reserviert. Weitere Informationen finden Sie unter Grundlegendes zum Speicherpoolcache.

Prozentsatz des freigegebenen Caches

Dieses Feld ist nur anwendbar, wenn der Bereitstellungsmodus auf „Freigegeben“ festgelegt ist. Der Standardwert ist „15 %“, und das Feld kann auf einen Wert zwischen 5 % und 90 % festgelegt werden. Sie sollten keinen Wert über 50 % wählen, wenn Volumes mit durch Spiegelung beschleunigter Parität verwendet werden, da ein Gleichgewicht zwischen dem Cache und der Spiegelebene vorhanden sein muss.

Aktiviert

Dieses Feld bezieht sich auf den Zustand des Speicherbuscaches und kann entweder „True“ oder „False“ sein.

Erweiterte Felder

Wichtig

Änderungen an diesen Feldern werden nicht empfohlen. Nach dem Aktivieren des Speicherbuscaches können keine Anpassungen vorgenommen werden.

  • Reservierte Bytes für Cachemetadaten: Der Speicherplatz auf dem Datenträger (in Byte), der für Speicherplätze reserviert ist. Dieses Feld wird nur angewendet, wenn der Bereitstellungsmodus auf „Cache“ festgelegt ist.

  • HDD im Cachemodus: Standardmäßig können HDD-Kapazitätsgeräte Lese- und Schreibvorgänge zwischenspeichern. Für einfache Speicherplätze kann diese Einstellung auf „ReadWrite“ oder „WriteOnly“ festgelegt werden.

  • SSD im Cachemodus: Dieser Modus ist für die zukünftige Verwendung bestimmt, wenn alle Flashsysteme unterstützt werden. Die Standardeinstellung ist, dass die SSD-Kapazitätsgeräte nur Schreibvorgänge zwischenspeichern.

  • Cacheseitengröße in KB: Dieses Feld kann auf „8“, „16“ (Standard), „32“ und „64“ festgelegt werden.

Aktivieren des Speicherbuscaches in PowerShell

Dieser Abschnitt ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Aktivieren des Speicherbuscaches für Ihren eigenständigen Server in PowerShell.

  1. Importieren Sie das Modul.

    Import-Module StorageBusCache

  2. Konfigurieren von Speicherbuscache-Einstellungen.

    Sie sollten Standardeinstellungen verwenden. Wenn Sie dies tun, überspringen Sie diesen Schritt, um mit den Standardwerten fortzufahren.

    Wichtig

    Wenn eine Konfiguration erforderlich ist, sollten Sie diese vornehmen, bevor Sie den Speicherbuscache aktivieren. Ausführliche Informationen zu den Feldern finden Sie im Abschnitt „Funktionsübersicht“.

  3. Überprüfen des Laufwerksstatus.

    Get-PhysicalDisk

    Die Ausgabe sollte der folgenden Abbildung ähneln, in der die Spalte „Zahl“ Werte unter 500 enthält und in der Spalte „CanPool“ für alle Nicht-Startlaufwerke „true“ angezeigt wird.

    Screenshot: Ergebnis von „Get-PhysicalDisk“ vor Aktivierung des Speicherbuscache.

  4. Aktivieren des Speicherbuscaches.

    Enable-StorageBusCache

    Dieser Schritt dient zum:

    • Erstellen eines Speicherpools mit allen verfügbaren Laufwerken.
    • Verbinden schneller und langsamer Medien zur Erstellung des Caches.
    • Hinzufügen des Speicherbuscaches mit Standardeinstellungen oder benutzerdefinierten Einstellungen.

    Sie können Get-StoragePool ausführen, um den Namen des Speicherpools anzuzeigen, und dann Get-PhysicalDisk erneut ausführen, um die Auswirkungen der Aktivierung des Speicherbuscaches anzuzeigen. Die Ausgabe sollte der folgenden Abbildung ähneln. In der Spalte „Zahl“ werden Werte über 500 angezeigt, was darauf hinweist, dass der Speicherbus das Laufwerk beansprucht hat. In der Spalte „CanPool“ wird jetzt „False“ für alle Nicht-Startlaufwerke angezeigt. Wenn ProvisionMode vor dem Aktivieren auf „Cache“ festgelegt wurde, wird in der Spalte „Verwendung“ für die schnelleren Laufwerke „Journal“ angezeigt.

    Screenshot: Ergebnis von „Get-StoragePool“ und „Get-PhysicalDisk“ nach Aktivierung des Speicherbuscaches.

  5. Überprüfen des Status des Speicherbuscaches.

    Überprüfen Sie, ob die Felder richtig sind und das Feld „Aktiviert“ jetzt auf „true“ festgelegt ist.

    Get-StorageBusCache

    Die Ausgabe sollte in etwa wie das folgende Beispiel aussehen:

    ProvisionMode                  : Shared
SharedCachePercent             : 15
CacheMetadataReserveBytes      : 34359738368
CacheModeHDD                   : ReadWrite
CacheModeSSD                   : WriteOnly
CachePageSizeKBytes            : 16
Enabled                        : True

Da der Speicherbuscache erfolgreich aktiviert wurde, besteht der nächste Schritt darin, ein Volume zu erstellen.

Erstellen eines Volumes

Welches Volume Sie erstellen sollten, hängt davon ab, ob Sie dieses Volume mit oder ohne Resilienz erstellen.

Volumes mit Resilienz

Das folgende PowerShell-Cmdlet erstellt ein Volume mit 1 TiB Parität mit Beschleunigung per Spiegelung mit einem Spiegelung:Parität-Verhältnis von 20:80. Diese Konfiguration sollte für die meisten Workloads verwendet werden. Weitere Informationen finden Sie unter Parität mit Beschleunigung per Spiegelung .

New-Volume –FriendlyName "TestVolume" -FileSystem ReFS -StoragePoolFriendlyName Storage* -StorageTierFriendlyNames MirrorOnSSD, ParityOnHDD -StorageTierSizes 200GB, 800GB

Volumes ohne Resilienz

Das folgende PowerShell-Cmdlet erstellt ein einfaches 1 TB-Volume, das keine Datenträgerfehler toleriert. Lese- und Schreibcaches werden unterstützt.

New-Volume -FriendlyName "TestVolume" -FileSystem ReFS -StoragePoolFriendlyName Storage* -ResiliencySettingName Simple -Size 1TB

Durchführen von Änderungen nach dem Aktivieren des Speicherbuscaches

Nach dem Ausführen von Enable-StorageBusCache können die Werte für „Bereitstellungsmodus“, „Prozentsatz des freigegebenen Caches“, „Reservierte Bytes für Cachemetadaten“, „HDD im Cachemodus“, „SSD im Cachemodus“ und „Cacheseitengröße“ nicht mehr geändert werden. Am physischen Setup können eingeschränkte Änderungen vorgenommen werden. Im Folgenden finden Sie einige gängige Szenarien.

Hinzufügen oder Ersetzen von Kapazitätslaufwerken (HDDs)

Nachdem das Laufwerk manuell hinzugefügt wurde, führen Sie das folgende Cmdlet aus, um den Erfassungsvorgang abzuschließen.

Update-StorageBusCache

Hinzufügen oder Ersetzen von Cachelaufwerken (NVMes oder SSDs)

Es gibt kein Cmdlet zum Aufheben von Bindungen bzw. zum erneuten Binden vorhandener Bindungen und zum Ausgleichen der Beziehung. Die folgenden Schritte führen dazu, dass der vorhandene Lesecache verloren geht.

Remove-StorageBusBinding
New-StorageBusBinding

Überprüfen und Ausgleichen der Cache- und Kapazitätsbindungen

Verwenden Sie das folgende Cmdlet, um die vorhandenen Cache- und Kapazitätsbindungen zu überprüfen.

Get-StorageBusBinding

Im folgenden Beispiel sind in der ersten Spalte Kapazitätslaufwerke aufgelistet, und die dritte Spalte enthält die Cachelaufwerke, an die sie gebunden sind. Befolgen Sie die Anweisungen unter „Hinzufügen oder Ersetzen von Cachelaufwerken“ zum Ausgleichen. Der vorhandene Cache wird nicht beibehalten.

Screenshot: Ausgabe von „Get-StorageBusBinding“.

Häufig gestellte Fragen zum Speicherbuscache

In diesem Abschnitt werden häufig gestellte Fragen zum Speicherbuscache unter Windows Server 2022 beantwortet.

Warum muss das Feature „Failoverclustering“ installiert werden, wenn der Server nicht Teil eines Failoverclusters ist?

Dieses Feature ist für eigenständige Server konzipiert, basiert aber auf dem SBL-Cache (Storage Bus Layer) für „Direkte Speicherplätze“. Das Feature „Failoverclustering“ muss installiert werden, weil Clusteringkomponenten erforderlich sind.

Funktioniert der Speicherbuscache bei einer All-Flash-Konfiguration?

Nein, dieses Feature funktioniert nur, wenn es zwei Medientypen gibt, von denen einer HDD sein muss. Diese Funktion funktioniert nicht mit RAID-, SAN- oder Flash-Systemen.

Wie können die Einstellungen für den Speicherbuscache geändert werden?

Sehen Sie sich das folgende Beispiel zum Ändern des Bereitstellungsmodus von „Freigegeben“ (Standard) in „Cache“ an. Die Standardeinstellungen werden empfohlen, und jegliche Änderungen sollten vorgenommen werden, bevor der Speicherbuscache aktiviert wird.

Set-StorageBusCache -ProvisionMode Cache