Mengapa Storage Spaces Direct Lebih Unggul daripada RAID? Temukan

Storage Spaces Direct (S2D) adalah solusi penyimpanan berbasis perangkat lunak dari Microsoft yang dirancang khusus untuk lingkungan hyper-converged infrastructure (HCI). Dengan memanfaatkan drive lokal di beberapa server, S2D memungkinkan bisnis membangun sistem penyimpanan yang terdistribusi, skalabel, dan hemat biaya.

Salah satu keunggulan utama S2D adalah kemampuannya meningkatkan efisiensi penyimpanan dan performa server. Dengan fitur seperti SSD caching, S2D menggunakan SSD sebagai cache untuk mempercepat akses data, sehingga aplikasi yang membutuhkan kecepatan tinggi seperti database dan virtualisasi dapat berjalan lebih optimal.

Selain itu, S2D menyediakan opsi resiliency seperti mirroring (dua atau tiga salinan data) dan parity (mirip RAID 5/6) yang memastikan data tetap aman meskipun terjadi kegagalan hardware. Integrasi S2D dengan teknologi Windows Server seperti Cluster Shared Volumes (CSV) dan ReFS juga memudahkan manajemen data, sementara dukungan untuk Remote Direct Memory Access (RDMA) memastikan latensi yang rendah dalam jaringan berkecepatan tinggi.

S2D memiliki keunggulan dibandingkan RAID, menjadikannya lebih sesuai untuk kebutuhan bisnis saat ini. RAID terbatas dalam fleksibilitas dan kemampuan berkembang. S2D memungkinkan penggunaan drive lokal di berbagai server, penambahan server dan drive secara fleksibel, serta menawarkan three-way mirroring yang lebih aman dibanding RAID 1 atau RAID 5.

S2D juga terintegrasi dengan Windows Server, memudahkan pengelolaan melalui PowerShell atau Windows Admin Center, dan mengurangi kebutuhan investasi pada sistem penyimpanan khusus seperti SAN/NAS. Dengan semua keunggulan ini, S2D menjadi pilihan modern dan hemat biaya untuk solusi penyimpanan yang handal.

Apa Itu Storage Spaces Direct (S2D)?

Storage Spaces Direct (S2D) adalah teknologi penyimpanan yang ditentukan oleh perangkat lunak (SDS) yang diperkenalkan oleh Microsoft dalam Windows Server. Teknologi ini dirancang untuk mengelola penyimpanan berbasis cluster dengan menggabungkan beberapa perangkat penyimpanan lokal dari berbagai server menjadi satu storage pool yang terdistribusi. Dengan S2D, organisasi dapat membangun infrastruktur penyimpanan yang dapat diperluas, memiliki ketersediaan tinggi, dan efisien biaya tanpa perlu menggunakan perangkat penyimpanan eksternal seperti SAN (Storage Area Network) atau NAS (Network Attached Storage).

S2D berfungsi dengan mengotomatiskan pengelolaan penyimpanan melalui disk-tiering, caching, dan teknologi mirroring/parity untuk meningkatkan kecepatan akses dan efisiensi kapasitas. Dengan memanfaatkan berbagai jenis media penyimpanan seperti NVMe, SSD, dan HDD, S2D mampu memberikan performa tinggi sambil tetap menjaga redundansi data untuk mencegah kegagalan sistem.

Sejarah dan Perkembangan Teknologi S2D di Windows Server

Teknologi Storage Spaces pertama kali diluncurkan dalam Windows Server 2012 sebagai fitur untuk mengelola kumpulan penyimpanan dengan lebih fleksibel. Namun, pada saat itu, fitur ini masih memerlukan perangkat JBOD (Just a Bunch of Disks) dan tidak dapat mendukung penyimpanan yang terdistribusi dalam cluster.

Di Windows Server 2016, Microsoft memperkenalkan Storage Spaces Direct (S2D) sebagai solusi penyimpanan yang lebih canggih, mendukung infrastruktur hyper-converged (HCI). Teknologi ini memungkinkan penggabungan penyimpanan internal dari beberapa server menjadi satu cluster penyimpanan tanpa memerlukan SAN atau NAS.

Selanjutnya, di Windows Server 2019, S2D mengalami penyempurnaan dengan peningkatan performa dan fitur, seperti:

• Cluster Performance History – Memantau kinerja penyimpanan secara real-time.
• Mirror-Accelerated Parity – Kombinasi antara mode mirror dan parity untuk mencapai keseimbangan antara performa dan kapasitas.
• Skalabilitas hingga 16 node – Memungkinkan ekspansi yang lebih besar dibandingkan versi sebelumnya.

Hingga versi terbaru di Windows Server 2022, S2D semakin dioptimalkan dengan dukungan untuk performa yang lebih tinggi, efisiensi penyimpanan yang lebih baik, dan keamanan data yang lebih kuat.

Keunggulan Storage Spaces Direct Dibandingkan Solusi Penyimpanan Lainnya

Dibandingkan dengan solusi penyimpanan tradisional seperti RAID, SAN, dan NAS, Storage Spaces Direct menawarkan beberapa keunggulan yang membuatnya menjadi pilihan utama bagi banyak organisasi dan data center modern.

Persyaratan dan Komponen Storage Spaces Direct

Agar Storage Spaces Direct (S2D) berfungsi dengan baik, ada beberapa syarat perangkat lunak dan perangkat keras yang perlu dipenuhi. Mulai dari edisi Windows Server, spesifikasi hardware, hingga konfigurasi jaringan, semuanya harus sesuai dengan standar untuk mencapai performa dan high availability yang optimal.

Edisi Windows Server yang Mendukung S2D

Storage Spaces Direct (S2D) hanya dapat digunakan pada Windows Server Datacenter Edition, karena fitur ini tidak tersedia di Windows Server Standard Edition atau edisi lainnya. Berikut adalah daftar edisi Windows Server yang mendukung S2D:

• Windows Server 2016 Datacenter Edition – Versi pertama yang mendukung S2D dengan fitur dasar.
• Windows Server 2019 Datacenter Edition – Meningkatkan performa, efisiensi penyimpanan, dan fitur pemantauan.
• Windows Server 2022 Datacenter Edition – Versi terbaru dengan peningkatan keamanan, performa lebih cepat, dan manajemen penyimpanan yang lebih baik.

Hardware yang Diperlukan untuk Storage Spaces Direct

1. Minimal 2 Node (Direkomendasikan 3-16 Node) untuk High Availability

S2D beroperasi dalam cluster server, yang mengharuskan adanya setidaknya 2 node untuk dapat berfungsi. Namun, untuk mencapai ketersediaan tinggi, disarankan untuk menggunakan antara 3 hingga 16 node.

2. Tipe Drive yang Didukung

S2D mendukung berbagai tipe Direct-Attached Storage (DAS), yang berarti penyimpanan harus terhubung langsung ke server tanpa memerlukan RAID Controller. Tipe penyimpanan yang dapat digunakan meliputi:

• NVMe (Non-Volatile Memory Express) – Memiliki kecepatan tertinggi, sangat cocok untuk caching layer.
• SSD (Solid State Drive) – Menawarkan performa tinggi dengan latensi rendah, direkomendasikan untuk cluster yang membutuhkan I/O tinggi.
• HDD (Hard Disk Drive) – Menyediakan kapasitas besar dengan biaya yang lebih rendah, ideal untuk cold storage atau data yang jarang diakses.

3. Persyaratan Jaringan: RDMA melalui iWARP atau RoCE untuk Kinerja Terbaik

S2D memerlukan jaringan yang cepat dengan latensi rendah agar komunikasi antar node dalam cluster tetap efisien. Microsoft merekomendasikan penggunaan teknologi Remote Direct Memory Access (RDMA), yang dapat meningkatkan throughput dan mengurangi beban pada CPU.

Teknologi RDMA yang tersedia:

• RDMA melalui iWARP – Menggunakan protokol berbasis TCP/IP, lebih mudah untuk dikonfigurasi dan lebih stabil dalam lingkungan jaringan perusahaan.
• RDMA melalui RoCE (RDMA over Converged Ethernet) – Menawarkan latensi yang lebih rendah, tetapi memerlukan DCB (Data Center Bridging) untuk mencegah kehilangan paket.

4. Driver & Firmware yang Harus Diperbarui

Untuk menghindari error sistem dan masalah kompatibilitas, semua driver dan firmware yang digunakan harus selalu diperbarui. Komponen yang wajib diperiksa meliputi:

• Driver Network Adapter (RDMA Support) – Pastikan mendukung iWARP atau RoCE.
• Firmware NVMe/SSD/HDD – Update firmware untuk stabilitas dan kecepatan akses data yang optimal.
• BIOS & Firmware Server – Pastikan menggunakan versi terbaru untuk meningkatkan kompatibilitas dan keamanan sistem.
• Windows Server Update – Selalu lakukan patching dan update Windows Server agar mendapatkan perbaikan bug dan fitur terbaru.

Contoh Konfigurasi Hardware untuk S2D

Berikut adalah contoh konfigurasi hardware untuk lingkungan S2D dengan 3 node:

Server: 3 unit server dengan prosesor Intel Xeon atau AMD EPYC.

Drive per Node:

• 2 x NVMe (1.6 TB) untuk caching.
• 4 x SSD (3.84 TB) untuk tiering.
• 8 x HDD (10 TB) untuk kapasitas penyimpanan.

Jaringan: 2 x 10 GbE NIC dengan dukungan RDMA (RoCE atau iWARP).

Switch: Switch 10 GbE yang mendukung RDMA.

Cara Mengaktifkan dan Mengonfigurasi Storage Spaces Direct (S2D)

Setelah memenuhi syarat perangkat keras dan perangkat lunak, langkah selanjutnya adalah mengaktifkan dan mengonfigurasi Storage Spaces Direct (S2D) di Windows Server Datacenter Edition. Proses ini meliputi pengaktifan fitur Failover Clustering, validasi cluster, pembuatan storage pool, dan pembuatan virtual disk (storage space).

Langkah 1: Aktifkan Fitur Failover Clustering & Storage Spaces Direct

Sebelum mengaktifkan S2D, pastikan fitur Failover Clustering dan File Server sudah terinstal di setiap node dalam cluster. Gunakan perintah PowerShell berikut:

Install-WindowsFeature -Name FS-FileServer, Failover-Clustering -IncludeManagementTools

Penjelasan:

• FS-FileServer = Mengaktifkan fitur File Server yang diperlukan untuk pengelolaan storage berbasis cluster.
• Failover-Clustering = Mengaktifkan fitur clustering yang memungkinkan beberapa server beroperasi sebagai satu kesatuan.
• IncludeManagementTools = Memastikan alat manajemen seperti Failover Cluster Manager juga terinstal.

Langkah 2: Validasi dan Buat Cluster

Setelah fitur diaktifkan, Anda perlu memvalidasi cluster dan kemudian membuat cluster baru.

Sebelum membuat cluster, pastikan semua node berfungsi dengan baik dan kompatibel dengan menggunakan perintah berikut:

Test-Cluster -Node Server1, Server2

Test-Cluster akan melakukan serangkaian pengujian validasi pada perangkat keras, jaringan, penyimpanan, dan konfigurasi sistem. Pastikan tidak ada kesalahan kritis, jika ada peringatan, periksa apakah masih dalam batas aman.

Jika validasi berhasil, buat cluster baru dengan nama yang diinginkan, contohnya “MyCluster”, dan alamat IP statis tertentu:

New-Cluster -Name MyCluster -Node Server1, Server2 -StaticAddress <IP_Address>

Setelah cluster dibuat, periksa statusnya di Failover Cluster Manager atau dengan PowerShell:

Get-Cluster

Jika cluster berhasil dibuat, lanjutkan ke langkah berikutnya.

Langkah 3: Aktifkan Storage Spaces Direct (S2D)

Setelah cluster terbentuk, aktifkan Storage Spaces Direct dengan perintah berikut:

Enable-ClusterS2D

 Perintah ini mengaktifkan Storage Spaces Direct di dalam cluster yang telah dibuat. Windows secara otomatis akan mengenali drive yang tersedia, mengonfigurasi storage pool, dan mengaktifkan cache jika terdapat disk NVMe atau SSD.

Verifikasi hasil aktivasi S2D dengan perintah:

Get-StoragePool

Jika output menunjukkan storage pool baru bernama “S2D on MyCluster”, berarti S2D telah berhasil diaktifkan.

Langkah 4: Membuat Disk Virtual (Ruang Penyimpanan)

Setelah S2D diaktifkan, langkah berikutnya adalah membuat volume penyimpanan yang dapat digunakan seperti drive biasa.

Gunakan perintah berikut untuk membuat ruang penyimpanan sebesar 1TB dengan format NTFS:

New-Volume -StoragePoolFriendlyName “S2D on MyCluster” -FriendlyName “Volume1” -FileSystem NTFS -Size 1TB

Penjelasan:

• StoragePoolFriendlyName “S2D on MyCluster” = Memanfaatkan storage pool yang telah otomatis dibuat oleh S2D.
• FriendlyName “Volume1” = Menetapkan nama untuk volume yang baru dibuat.
• FileSystem NTFS = Menggunakan format NTFS (atau bisa memilih ReFS untuk kinerja yang lebih baik).
• Size 1TB = Ukuran volume yang akan dibuat, dapat disesuaikan sesuai kebutuhan.

Setelah volume berhasil dibuat, Anda dapat memeriksanya dengan perintah:

Get-Volume

Jika volume muncul dalam daftar, berarti konfigurasi telah berhasil. Volume ini kini dapat digunakan seperti drive biasa.

Arsitektur Storage Spaces Direct: Mirror vs. Parity

Storage Spaces Direct (S2D) menyediakan dua pilihan utama untuk mengatur redundansi dan efisiensi penyimpanan: Mirror dan Parity. Selain itu, S2D juga memiliki Hybrid Mode, yang menggabungkan kelebihan dari kedua opsi tersebut. Berikut adalah penjelasan mendetail tentang masing-masing opsi, beserta contoh penggunaannya dalam berbagai skenario beban kerja.

1. Mirror: Redundansi Tinggi, Performa Maksimal

Mirroring adalah teknik penyimpanan di mana data disalin ke beberapa drive secara bersamaan. Ini mirip dengan RAID 1 (mirroring dua drive) atau RAID 10 (mirroring dengan striping).

Karakteristik Mirroring:

• Redundansi Tinggi: Data disalin ke dua atau tiga drive, tergantung pada konfigurasi.
• Two-way mirror: Memerlukan minimal 2 drive, data disalin ke 2 drive.
• Three-way mirror: Memerlukan minimal 3 drive, data disalin ke 3 drive.
• Performa Maksimal: Karena data dapat diakses dari beberapa drive secara bersamaan, mirroring memberikan performa baca yang sangat baik.
• Efisiensi Penyimpanan Rendah: Karena data disalin, hanya 50% (two-way mirror) atau 33% (three-way mirror) dari total kapasitas drive yang dapat dimanfaatkan.

Contoh Penggunaan:

• Database OLTP (SQL Server): Mirroring sangat cocok untuk beban kerja yang memerlukan latensi rendah dan keandalan tinggi, seperti transaksi database.
• Aplikasi Kritikal: Beban kerja yang memerlukan ketersediaan tinggi dan toleransi terhadap kegagalan drive.

2. Paritas: Penyimpanan yang Lebih Efisien

Paritas adalah metode penyimpanan yang memanfaatkan perhitungan matematis untuk melindungi data, mirip dengan RAID 5 atau RAID 6.

Karakteristik Paritas:

• Penyimpanan yang Lebih Efisien: Paritas memerlukan ruang yang lebih sedikit untuk redundansi dibandingkan dengan mirroring. Contohnya, pada RAID 5, hanya satu drive yang digunakan untuk paritas, sehingga efisiensi penyimpanan meningkat.
• Performa Baca yang Baik: Paritas menawarkan performa baca yang baik, tetapi kecepatan tulisnya lebih lambat karena harus menghitung dan menyimpan data paritas.
• Redundansi yang Memadai: Paritas dapat menangani kegagalan satu atau dua drive, tergantung pada konfigurasi yang digunakan.

Contoh Penggunaan:

• Berbagi File & Cadangan: Paritas sangat cocok untuk beban kerja yang memerlukan kapasitas besar tetapi tidak memerlukan kecepatan tulis yang tinggi, seperti penyimpanan file atau cadangan.
• Arsip Data: Beban kerja yang lebih mengutamakan efisiensi penyimpanan dibandingkan performa.

3. Mode Hibrida: Kombinasi Mirroring dan Paritas

Mode Hibrida menggabungkan kelebihan mirroring dan paritas untuk mencapai keseimbangan antara performa dan efisiensi penyimpanan. Dalam mode ini, data yang sering diakses disimpan dengan mirroring, sedangkan data yang jarang diakses disimpan dengan paritas.

Karakteristik Mode Hibrida:

• Keseimbangan Performa dan Efisiensi: Data yang memerlukan performa tinggi disimpan di SSD dengan mirroring, sementara data yang memerlukan kapasitas besar disimpan di HDD dengan paritas.
• Fleksibilitas: Memungkinkan penyesuaian sesuai dengan kebutuhan beban kerja.

Contoh Penggunaan:

• Penyimpanan Mesin Virtual: Mode Hibrida sangat ideal untuk lingkungan virtualisasi di mana beberapa VM memerlukan performa tinggi (disimpan di SSD dengan mirroring), sementara yang lain memerlukan kapasitas besar (disimpan di HDD dengan paritas).
• Beban Kerja Campuran: Beban kerja yang memiliki kombin

Contoh Penggunaan Berdasarkan Workload

Kesimpulan

Storage Spaces Direct (S2D) adalah solusi Software-Defined Storage (SDS) dari Windows Server yang lebih fleksibel, scalable, dan efisien dibandingkan RAID. S2D mendukung tiga konfigurasi utama: Mirror untuk performa tinggi dan redundansi maksimal, Parity untuk efisiensi kapasitas, serta Hybrid Mode yang menggabungkan keduanya.

Dengan dukungan NVMe, SSD, dan RDMA networking, S2D menawarkan kecepatan tinggi serta kemudahan pengelolaan tanpa memerlukan perangkat tambahan seperti SAN/NAS, sehingga lebih hemat biaya. Jika Anda mencari solusi penyimpanan yang andal, fleksibel, dan mudah dikelola, S2D adalah pilihan terbaik untuk infrastruktur Windows Server Anda!