3__Lecture_Windows-Storage.pdf

# Virtuele harde schijven Virtuele harde schijven (VHD's) zijn bestanden die functioneren als een fysieke harde schijf, met de mogelijkheid om te worden gemount en gebruikt binnen het besturingssysteem [5](#page=5). ### 1.1 Functionaliteit van VHD-bestanden Een VHD-bestand is een representatie van een harde schijf en werkt op block-niveau, waarbij de Windows-kernel de "controller" is voor deze bestanden. VHD's kunnen vrijwel alles wat een reguliere harde schijf ook kan, zoals initialisatie als MBR of GPT, en het hebben van meerdere partities en bestandssystemen [5](#page=5). #### 1.1.1 Dynamische expansie Een belangrijke eigenschap van VHD's is hun vermogen tot dynamische expansie. Dit betekent dat een VHD-bestand begint als een klein bestand van enkele megabytes en alleen groeit naarmate er data wordt toegevoegd. Dit biedt ook een praktische manier om het werkelijke ruimteverbruik van een bestandssysteem en de daarin opgeslagen data te monitoren [6](#page=6). #### 1.1.2 Parent/Child configuratie VHD's ondersteunen een parent/child configuratie, die via de command-line interface (CLI) kan worden ingesteld. Hierbij moet de parent VHD ontkoppeld zijn en "read-only" blijven, terwijl alleen de child VHD's daadwerkelijk gebruikt kunnen worden [6](#page=6). #### 1.1.3 Meerdere besturingssystemen VHD's kunnen ook besturingssystemen bevatten, waardoor het mogelijk is om een multi-boot systeem te creëren naast een regulier Windows-systeem. De Windows Boot Manager en de bijbehorende configuratiedatabase ondersteunen het opstarten vanaf deze VHD's, zelfs wanneer deze op USB-drives staan [6](#page=6). ### 1.2 Typen VHD-bestanden Er zijn twee hoofdtypen VHD-bestanden: * **VHD**: Dit is het oorspronkelijke, legacy bestandsformaat dat werd geïntroduceerd met Windows Vista en 7. Het heeft een maximale grootte van 2040 GB [7](#page=7). * **VHDX**: Dit is het recentere formaat dat beschikbaar is vanaf Windows 8 en Windows Server 2012. Het ondersteunt een maximale grootte van 64 TB en biedt verbeterde veerkracht tegen stroomstoringen door een intelligentere aanwending van schrijf caches [7](#page=7). Beide VHD-typen kunnen worden aangemaakt via Schijfbeheer (Disk Management) [7](#page=7). --- # Opslagruimtes en datareductantie Dit onderwerp behandelt twee belangrijke functionaliteiten voor opslagbeheer: Data Deduplication voor het efficiënt besparen van schijfruimte door duplicaten te elimineren, en Storage Spaces voor flexibiliteit en redundantie in opslagoplossingen. ### 2.1 Data deduplication Data deduplication is een techniek die wordt gebruikt om opslagruimte te besparen door identieke datablokken te identificeren en slechts één kopie daarvan op te slaan. Deze functionaliteit is exclusief beschikbaar op Windows Server versies [9](#page=9). #### 2.1.1 Hoe data deduplication werkt Bij het formatteren van een volume wordt een "Allocation unit size" of "Cluster Size" ingesteld. Data wordt opgeslagen in een geheel aantal clusters, wat betekent dat bestanden niet halverwege een cluster kunnen beginnen. Data deduplication scant vervolgens alle clusters op een volume om duplicaten te vinden. Wanneer identieke clusters worden gedetecteerd, wordt de oorspronkelijke cluster behouden en wordt de ruimte van de gekopieerde cluster vrijgegeven [10](#page=10) [9](#page=9). #### 2.1.2 Ondersteunde bestandssystemen Data deduplication kan worden toegepast op de volgende bestandssystemen: * **NTFS:** Houdt gegevens deduplicatie bij via de Master File Table (MFT) [10](#page=10). * **ReFS:** Maakt gebruik van "block cloning", wat efficiëntere data deduplication biedt dan NTFS [10](#page=10). #### 2.1.3 Voordelen en beperkingen De potentiële opslagbesparingen met data deduplication kunnen aanzienlijk zijn, maar de effectiviteit is afhankelijk van het type data [11](#page=11). * **Minder effectief voor:** Mediabestanden (foto's, films, gecomprimeerde data) [11](#page=11). * **Zeer effectief voor:** VHD/VMDK-bestanden of andere bestanden die vaak duplicaten bevatten [11](#page=11). Er zijn echter ook nadelen, zoals mogelijke impact op snelheid en de algemene veerkracht van het systeem [11](#page=11). > **Tip:** Het is cruciaal om te begrijpen welk type data u opslaat om de potentiële voordelen van data deduplication correct in te schatten. ### 2.2 Storage spaces Storage Spaces is een oplossing die in Windows is geïntroduceerd om zowel flexibiliteit als redundantie in opslag te bieden, vergelijkbaar met de functionaliteit van LVM (Logical Volume Manager) en RAID in Linux. Het is ondersteund sinds Windows 8 en Windows Server 2012 [15](#page=15). #### 2.2.1 Vergelijking met eerdere oplossingen In het verleden werd softwarematige RAID op Windows geïmplementeerd door schijven als 'Dynamic' te markeren, een methode die nu verouderd is ten gunste van Storage Spaces. Waar Linux RAID voor redundantie gebruikt en LVM voor flexibiliteit, combineert Storage Spaces beide functionaliteiten in één oplossing [14](#page=14) [15](#page=15). #### 2.2.2 Proces van het creëren van Storage Spaces Het proces om Storage Spaces te implementeren omvat drie hoofdfasen: 1. **Aanmaken van een Storage Pool:** Dit vereist minimaal twee harde schijven. Dit proces is vergelijkbaar met het creëren van een Volume Group (VG) in LVM, die een of meer Physical Volumes (PV's) bevat [15](#page=15). 2. **Creëren van Storage Spaces:** Op de gemaakte Storage Pool kunnen een of meer Storage Spaces worden aangemaakt. Hierbij worden keuzes gemaakt met betrekking tot redundantie (zoals RAID1, RAID5-achtige functionaliteit) en grootte. Dit is vergelijkbaar met het creëren van een Logical Volume (LV) binnen een VG in LVM [15](#page=15). 3. **Formatteren van Storage Spaces:** De aangemaakte Storage Spaces moeten vervolgens worden geformatteerd om te kunnen worden gebruikt als opslagvolumes [15](#page=15). #### 2.2.3 Functionaliteit en flexibiliteit Storage Spaces functioneren feitelijk als Virtuele Disks. Dit maakt het mogelijk om een Storage Pool van bijvoorbeeld 5 gigabytes te hebben met daarop een Storage Space van 500 gigabytes [16](#page=16). #### 2.2.4 Kenmerken van Storage Spaces Storage Spaces bieden redundantie die vergelijkbaar is met RAID, maar met enkele belangrijke verschillen [18](#page=18): * **Two-Way Mirror:** Dit is niet direct vergelijkbaar met traditionele RAID1 [18](#page=18). * **Dataherstel:** ReFS-volumes kunnen gebruikmaken van de mirror-functionaliteit om automatisch gecorrumpeerde data te herstellen [18](#page=18). * **Schijfgrootte:** Schijven van verschillende groottes kunnen worden gecombineerd, wat een onderscheidend punt is ten opzichte van traditionele RAID [18](#page=18). * **Schijftypes:** Schijven kunnen afkomstig zijn van diverse subsystemen, waaronder USB, SAS, SATA, IDE, VHD, of combinaties daarvan [18](#page=18). * **Dataplaatsing:** Windows bepaalt zelf de plaatsing van elk (kopie van een) datablok [18](#page=18). --- # Geavanceerde opslagoplossingen: S2D en Storage Replica Dit onderwerp verkent Storage Spaces Direct (S2D) voor gedistribueerde opslagpools over meerdere servers en Storage Replica voor synchronisatie van gegevens voor failover. ### 3.1 Storage Spaces Direct (S2D) Storage Spaces Direct (S2D) is een technologie die lokale opslag van meerdere servers integreert tot één enkele, zeer beschikbare opslagpool. Het maakt gebruik van een "shared-nothing architectuur", waarbij elke server zijn lokale opslag bijdraagt zonder afhankelijk te zijn van een gedeeld opslagapparaat. S2D ondersteunt zowel een hyper-converged als een converged model [20](#page=20). #### 3.1.1 Hyper-converged model In het hyper-converged model bestaat er één cluster dat zowel rekenkracht (compute) als opslag beheert. Binnen dit model verschijnen de Storage Spaces als lokale volumes [21](#page=21). #### 3.1.2 Converged (disaggregated) model Het converged model, ook wel "disaggregated" genoemd, maakt gebruik van aparte clusters voor opslag en rekenkracht. Hierbij wordt gebruik gemaakt van bestandsshares via een "Scale-out File Server" (SoFS) bovenop de Storage Spaces, wat resulteert in een Network Attached Storage (NAS) oplossing [22](#page=22). ### 3.2 Storage Replica Storage Replica is een functionaliteit die gericht is op de synchronisatie van gegevens, met als primair doel failover te faciliteren. Deze synchronisatie kan plaatsvinden binnen een 'stretch' cluster, tussen verschillende clusters, of tussen standalone servers. Het is belangrijk te benadrukken dat Storage Replica geen back-up oplossing is [23](#page=23). --- # iSCSI voor netwerkopslagtoegang Dit gedeelte beschrijft de installatie en configuratie van de iSCSI Target Server-rol in Windows voor het creëren van netwerktoegankelijke LUN's met behulp van VHD(x)-bestanden [25](#page=25). ### 4.1 Installatie van de iSCSI Target Server-rol De installatie van de iSCSI Target Server-rol in Windows maakt het mogelijk om opslag beschikbaar te stellen via het netwerk [25](#page=25). ### 4.2 Configureren van targets en LUN's Nadat de rol is geïnstalleerd, kunnen targets worden ingesteld met bijbehorende toegangscontrole [25](#page=25). * **LUN's en VHD(x)-bestanden:** De LUN's (Logical Unit Numbers) die worden gebruikt, moeten Virtuele Hard Disk (VHD of VHDx) bestanden zijn. Deze VHD(x)-bestanden kunnen vervolgens aan een target worden gekoppeld, waardoor ze toegankelijk worden over het netwerk [25](#page=25). * **Relatie tussen Targets en LUN's:** Er bestaat een "n-to-n" relatie tussen targets en LUN's. Dit betekent dat één LUN deel kan uitmaken van meerdere targets, en één target kan meerdere LUN's bevatten [25](#page=25). > **Tip:** Het gebruik van VHD(x)-bestanden voor LUN's biedt flexibiliteit, omdat deze bestanden gemakkelijk kunnen worden beheerd en verplaatst, vergelijkbaar met reguliere bestanden. > **Voorbeeld:** Een organisatie kan één centrale opslag-iSCSI target server hebben, waaraan meerdere LUN's (elk een VHDx-bestand) worden gekoppeld. Verschillende servers (iSCSI initiators) kunnen dan via het netwerk toegang krijgen tot deze LUN's, alsof het lokale schijven zijn. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Virtuele harde schijf (VHD) | Een bestandsformaat dat een fysieke harde schijf simuleert, waardoor block-level toegang mogelijk is. VHD's kunnen MBR of GPT geïnitialiseerd worden, meerdere partities bevatten en dynamisch uitbreiden. | | VHDX | Een verbeterd bestandsformaat voor virtuele harde schijven dat sinds Windows 8 wordt ondersteund, met een maximale grootte van 64 TB en betere weerstand tegen stroomuitval. | | Data Deduplication | Een functie in Windows Server die dubbele datablokken identificeert en verwijdert, waardoor opslagruimte wordt bespaard. Dit wordt efficiënter geïmplementeerd met ReFS dan met NTFS. | | Clustergrootte (Allocation Unit Size) | De kleinste eenheid van opslag die een bestandssysteem kan toewijzen. Data wordt altijd opgeslagen in een geheel aantal clusters, wat leidt tot verschillen tussen de bestandsgrootte en de daadwerkelijke ruimte op schijf. | | NTFS (New Technology File System) | Een standaard bestandssysteem voor Windows dat functies biedt zoals journaling, bestandspermissies en ondersteuning voor grote volumes. Data Deduplication op NTFS maakt gebruik van de MFT (Master File Table). | | ReFS (Resilient File System) | Een moderner bestandssysteem van Microsoft, ontworpen voor hogere veerkracht en prestaties, met name in virtuele opslagomgevingen. Het ondersteunt 'block cloning' voor efficiëntere datareductantie. | | Opslagruimtes (Storage Spaces) | Een Windows-functie die meerdere fysieke schijven groepeert in een opslagpool, waaruit virtuele opslagruimtes (Storage Spaces) kunnen worden gemaakt met flexibele redundantieopties, vergelijkbaar met RAID en LVM. | | Opslagpool (Storage Pool) | Een verzameling van twee of meer harde schijven die door Storage Spaces worden gebruikt om opslagcapaciteit en redundantie te creëren. Dit is vergelijkbaar met een Volume Group (VG) in LVM. | | Redundantie | Het dupliceren van gegevens om gegevensverlies te voorkomen bij het uitvallen van een opslagmedium. Opties zoals 'Two-Way Mirror' in Storage Spaces bieden dit. | | Storage Spaces Direct (S2D) | Een technologie die opslag over meerdere servers in een datacenter beheert en samenvoegt tot één hoog beschikbare opslagpool, vaak gebruikt in hyper-geconvergeerde en geconvergeerde infrastructuren. | | Hyperconverged | Een architectuur waarbij compute- en opslagresources in dezelfde cluster worden geïntegreerd, wat leidt tot een vereenvoudigd beheer en efficiënter gebruik van hardware. | | Geconvergeerd (disaggregated) | Een architectuur waarbij compute- en opslagresources in aparte clusters worden beheerd, vaak met behulp van een Scale-out File Server (SoFS) voor toegang tot gedeelde opslag. | | Storage Replica | Een functie in Windows Server die synchronisatie van gegevens tussen servers of clusters mogelijk maakt voor failover-doeleinden, maar geen back-up oplossing is. | | iSCSI (Internet Small Computer System Interface) | Een netwerkprotocol dat gebruikt wordt om block-level opslagapparaten over IP-netwerken te transporteren, waardoor externe opslag als lokaal kan worden benaderd. | | LUN (Logical Unit Number) | Een logische identificatie van een opslagapparaat dat door een iSCSI-initiator (client) wordt aangeboden door een iSCSI-target (server). In Windows is een LUN vaak een VHD(x)-bestand. | | iSCSI Target Server | De Windows Server-rol die een server configureert om iSCSI-opslag (LUNs) aan te bieden aan iSCSI-initiators over het netwerk. | | MBR (Master Boot Record) | Een oudere methode voor het partitioneren van harde schijven die wordt gebruikt om het besturingssysteem te laden. Het ondersteunt schijven tot 2 TB. | | GPT (GUID Partition Table) | Een modernere methode voor het partitioneren van harde schijven die de beperkingen van MBR overwint, zoals de maximale schijfgrootte en het aantal partities. |