SMB3.0 簡介

本主題介紹 Windows Server 2012 中的 SMB 3.0 功能,包括功能的實際應用、相對於以前版本此版本的最重要新功能或更新功能以及硬件要求。

功能描述

服務器消息塊 (SMB) 協議是網絡文件共享協議,讓計算機上的應用程序可讀取和寫入文件以及從計算機網絡中的服務器程序請求服務。SMB 協議可在其 TCP/IP 協議或其他網絡協議上使用。使用 SMB 協議時,應用程序(或應用程序用戶)可訪問遠程服務器上的文件或其他資源。這讓應用程序可以讀取、創建和更新遠程服務器上的文件。它還可以與任何設置爲接收 SMB 客戶端請求的服務器程序通信。Windows Server 2012 引入了全新 3.0 版的 SMB 協議。

實際應用

本節討論一些使用新 SMB 3.0 協議的全新實用方法。

用於虛擬化的文件存儲 (Hyper-V(TM) over SMB)。Hyper-V 可以通過 SMB 3.0 協議在文件共享中存儲虛擬機文件,如配置、虛擬硬盤 (VHD) 文件和快照。這既可用於獨立文件服務器,又可用於將 Hyper-V 與羣集的共享文件存儲配合使用的羣集文件服務器。

Microsoft SQL Server over SMB。SQL Server 可以將用戶數據庫文件存儲在 SMB 文件共享中。目前,SQL Server 2008 R2 的獨立 SQL 服務器支持此功能。即將推出的 SQL Server 版本將增加羣集 SQL 服務器和系統數據庫的支持。

用於最終用戶數據的傳統存儲。SMB 3.0 協議提供 信息工作者 (或客戶端)工作負載的增強功能。這些增強功能包括減少分支機構用戶在通過廣域網 (WAN) 訪問數據時遇到的應用程序延遲,以及防止數據遭受竊聽***。


新功能和更新功能

Windows Server 2012 中的 SMB 包括新 SMB 3.0 協議和許多新改進,如下表所述。

特性/功能新功能或更新功能摘要

SMB 透明故障轉移

新功能

讓管理員可執行羣集文件服務器中節點的硬件或軟件維護,且不會中斷將數據存儲在這些文件共享上的服務器應用程序。此外,如果羣集節點出現硬件或軟件故障,SMB 客戶端將以透明方式重新連接到其他羣集節點,且不會中斷將數據存儲在這些文件共享上的服務器應用程序。

SMB 橫向擴展

新功能

使用羣集共享卷 (CSV) 版本 2 時,管理員可以通過文件服務器羣集中的所有節點,創建可供同時訪問含直接 I/O 的數據文件的文件共享。這可更好地利用文件服務器客戶端的網絡帶寬和負載平衡,以及優化服務器應用程序的性能。

SMB 多通道

新功能

如果在 SMB 3.0 客戶端和 SMB 3.0 服務器之間提供多條路徑,則支持網絡帶寬和網絡容錯的聚合。這讓服務器應用程序可以充分利用可用網絡帶寬並在發生網絡故障時恢復。

SMB 直接

新功能

支持使用具有 RDMA 功能且可全速運行的網絡適配器,其中延遲非常低且 CPU 非常少。對於 Hyper-V 或 Microsoft SQL Server 等工作負載,這讓遠程文件服務器如同本地存儲一樣。

用於服務器應用程序的性能計數器

新功能

全新 SMB 性能計數器提供有關吞吐量、延遲和 I/O/秒 (IOPS) 的按共享列出的詳細信息,從而讓管理員可以分析用於存儲數據的 SMB 3.0 文件共享的性能。這些計數器專爲將文件存儲在遠程文件共享上的服務器應用程序而設計,如 Hyper-V 和 SQL Server。

性能優化

更新功能

SMB 3.0 客戶端和 SMB 3.0 服務器均已針對小型隨機讀/寫 I/O 優化,這種 I/O 在 SQL Server OLTP 等服務器應用程序中很常見。此外,默認情況下打開大型最大傳輸單元 (MTU),這將大幅提高大型連續傳輸性能,如 SQL Server 數據倉庫、數據庫備份或還原、部署或複製虛擬硬盤。

SMB-專用 Windows PowerShell cmdlet

新功能

藉助用於 SMB 的 Windows PowerShell cmdlet,管理員可以從命令行以端對端方式管理文件服務器上的文件共享。

SMB 加密

新功能

提供 SMB 數據的端對端加密並防止數據在未受信任網絡中遭受竊聽。無需新部署成本,且無需 Internet 協議安全性 (IPsec)、專用硬件或 WAN 加速器。它可按共享配置,也可針對整個文件服務器配置,並且可針對數據遍歷未受信任網絡的各種方案啓用。

SMB 目錄租用

新功能

縮短分支機構的應用程序響應時間。使用目錄租用後,縮短了從客戶端到服務器的往返時間,因爲是從保留時間較長的目錄緩存中檢索元數據。緩存一致性得到保持,因爲在服務器上的目錄信息更改時將通知客戶端。適用於 主文件夾(讀/寫,無共享)和 發佈(只讀,帶共享)。


硬件要求

SMB 透明故障轉移具有以下要求:

  • 運行 Windows Server 2012 且至少配置兩個節點的故障轉移羣集。羣集必須通過驗證嚮導中包括的羣集驗證測試。

  • 必須使用連續可用性 (CA) 屬性(默認值)創建文件共享。

  • 必須在 CSV 卷路徑上創建文件共享,才能獲得 SMB 橫向擴展。

  • 客戶端計算機必須運行 Windows 8 或 Windows Server 2012,且兩者均包括支持連續可用性的更新 SMB 客戶端。

note備註
請注意,低級客戶端可以鏈接到具有 CA 屬性的文件共享,但不會針對這些客戶端支持透明故障轉移。



SMB 多通道具有以下要求:

  • 至少需要兩臺運行 Windows Server 2012 的計算機。無需安裝額外功能 - 該技術默認情況下處於打開狀態。

  • 有關建議的網絡配置的信息,請參閱本概述主題末尾的“另請參閱”部分。


SMB 直接具有以下要求:

  • 至少需要兩臺運行 Windows Server 2012 的計算機。無需安裝額外功能 - 該技術默認情況下處於打開狀態。

  • 需要含 RDMA 功能的網絡適配器。目前,這些適配器有三種類型:iWARP、Infiniband 或 RoCE (RDMA over Converged Ethernet)


SMB(*nix平臺和Win NT4.0又稱CIFS)協議是Windows平臺標準文件共享協議。Linux平臺通過samba來支持。SMB最新版本v3.0,在v2.0基礎上針對WAN和分佈式有改進。詳細內容如下:

  透明故障切換:

  SMB3.0提供故障切換功能,在一臺服務器故障情況下,客戶端請求可以平滑切換到另外一臺服務器,可以實現0宕機時間,切換過程少量IO會有延遲。該功能要求SMB服務器是一個集羣,客戶端和服務器都採用SMB3.0,共享開啓“Continuous Availability”。SMB3.0以前協議客戶可以正常訪問SMB3.0共享,但是不支持透明故障切換功能。

  切換過程示意圖如下:

image001

  分佈式支持:

  SMB3.0可以將多臺服務器組建成爲一個集羣,集羣裏面所有節點對客戶端提供文件共享服務。在集羣節點故障情況下,共享可以實現0宕機時間;並且可以快速故障恢復。

  SMB2.0客戶端可以正常訪問SMB3.0集羣,但是不支持故障切換;SMB1.0客戶端不支持。

  架構示意圖如下:

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  RDMA支持:

  SMB3.0支持RDMA功能,客戶端和服務器都需要使用支持RDMA功能適配器(iWARP、RoCE、Infiniband)。RDMA功能可以使SMB共享可以獲得更高帶寬和更低延遲,有效減輕CPU I/O處理負載。結合SMB多通道功能可以實現負載均衡和故障切換功能。

  SMB3.0以前客戶端可以訪問SMB3.0基於RDMA的共享,但不支持RDMA功能。RDMA架構示意圖如下:

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  SMB多通道(Multichannel):

  如果SMB客戶端或者服務器擁有兩塊以上網卡,SMB多通道技術可以自動偵測使用多有網絡路徑,可以合併使用所有網卡帶寬,SMB多通道技術可以結合多核處理器的RSS(RSS可以將IO請求均衡分發到不同處理器核心)技術。SMB多通道可以利用操作系統現有網卡綁定技術,但是不依賴。如果一種一塊網卡故障,SMB多通道可以自動進行故障切換。

  SMB3.0以前客戶端無法使用SMB多通道技術,SMB多通道架構示意圖如下:

image003

  SMB目錄租約:

  SMB3.0可以將共享的元數據信息緩存在客戶端,客戶端元數據請求直接從本地讀取,這樣可以提高查詢性能,減少客戶端與服務器之間延遲。目錄緩存一致性通過租約實現(類似於DNS租約管理機制)。如果目錄元數據有更新,服務器主動通知客戶端更新。該功能要求SMB3.0客戶端:

  SMB加密功能:

  SMB3.0自身提供端-端數據加密功能,可以在保證數據在複雜網絡環境中的安全性。加密功能不需要依賴IPSec、PKI和特定硬件,使用AES CCM 128位加密算法

  VSS服務

  VSS全稱volume shadowcopy service,是微軟爲Windows操作系統提供的一個快照機制。SMB3.0共享提供VSS支持,主要服務於備份需求。VSS的影子拷貝由SMB3.0服務器提供,在不影響現有卷訪問情況下,備份客戶端可以通過影子拷貝完成備份過程,應用主機不參與備份數據傳輸過程,可以降低應用主機的負載。SMB3.0的VSS支持,原理跟RDMA基本相似。

  SMB3.0 VSS架構示意圖如下:

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SMB共享存儲實時遷移

同一域中多臺服務器之間進行,不一定需要羣集

可以併發實時遷移

不移動VHD,遷移虛擬機的運行狀態到目標服務器,SMB存儲的連接也會遷移

可以通過POWERSHELL發起遷移

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SMB 3.0 for Windows 7 


Q: When will SMB 3.0 be available for Windows 7?

A: SMB 3.0 is part of Windows 8 and Windows Server 2012 and offers improved performance, and most importantly, new features around transparent failover and active-active sharing from file server clusters for specific types of server workload such as SQL Server databases and Hyper-V virtual machines.

At this time the active-active file sharing that allows multiple servers in a cluster to offer the same file share concurrently is only supported for enterprise scale-out applications like the ones I mentioned and not for general file sharing such as for Word and Powerpoint documents.

Therefore adding SMB 3.0 to Windows 7 wouldn't bring a huge amount of value since enterprise applications do not run on client OSs. SMB 3.0 is a feature of Windows 8 and Windows Server 2012.

SMB 3.0 does bring value to Windows 8 clients. In addition the performance gains, the new SMB multichannel capabilities make the transition from wired to wireless and vice versa a smooth process and avoids breaks in file copy operations. SMB encryption offers encryption without IPSec so don't think there is no value with SMB 3.0 for Windows 8.

If you have Windows 7 clients talking to Windows Server 2012, they will negotiate to the lowest common protocol which would be SMB 2.1 enabling communication, while not taking advantage of the SMB 3.0 specific capabilities.

win7 和 win8 的服務端(Windows Server 2012),之間的交互 是可以用smb交互, 但是 不會使用 smb3.0 只會協商使用 二者的共用最低版本。




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