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Festplatten mit fester Größe VHDX vs. dynamisch erweiterbare Festplatten

#1
10-12-2019, 23:32
Weißt du, wenn ich eine neue VM in Hyper-V einrichte oder mit einem Speicherszenario experimentiere, ist eines der ersten Dinge, die mir in den Sinn kommen, ob ich ein VHDX mit fester Größe oder etwas wählen soll, das dynamisch wächst. Ich beschäftige mich jetzt seit ein paar Jahren mit dieser Wahl, und ehrlich gesagt fühlt es sich immer an, als müsste ich zwischen Zuverlässigkeit und Flexibilität wählen - keine von beiden ist perfekt, aber sie glänzen jeweils in unterschiedlichen Bereichen. Lass mich dir die Vor- und Nachteile anhand der Projekte, die ich bearbeitet habe, erläutern, damit du dir vorstellen kannst, wie es in der realen Arbeit abläuft.

Beginnen wir mit VHDX mit fester Größe. Ich liebe, wie einfach sie für die Leistung sind. Du legst die Größe im Voraus fest, sagen wir 100 GB, und der gesamte Platz wird sofort von der Festplatte des Hosts reserviert. Da gibt es keine Überraschungen - deine VM weiß von Anfang an genau, was sie hat. Nach meiner Erfahrung führt das zu deutlich schnelleren Lese- und Schreibgeschwindigkeiten, weil die Datei nicht ständig ihre Größe ändert oder mit Zuweisungsproblemen kämpft. Ich erinnere mich an eine Situation, in der ich einen Datenbankserver für einen kleinen Kunden optimiert habe; der Wechsel zu fester Größe ließ die Abfragen im Vergleich dazu fliegen. Es ist, als wäre die Festplatte bereit und vorbereitet, ohne die Überlastung, die mit einer dynamischen Erweiterung einhergeht. Du verdienst dir auch nicht diesen Fragmentierungseffekt, der die Dinge im Laufe der Zeit verlangsamen kann. Wenn du etwas I/O-intensives betreibst, wie einen Dateiserver oder selbst nur schwere Arbeitslasten in einem Testlabor, bleibt bei fester Größe alles konstant. Ich empfehle es für Produktionsumgebungen, in denen du Vorhersehbarkeit wünschst - dein Speicherarray muss nicht mit dynamischem Wachstum jonglieren, und Backups oder Snapshots verhalten sich zuverlässiger, weil die Dateigröße fixiert ist.

Aber ja, die Kehrseite trifft dich hart, wenn der Platz knapp ist. Diese 100 GB, die du zuweist? Sie gehören dir sofort, selbst wenn deine VM am Ende nur 20 GB verwendet. Ich habe auf Wegen so viel Speicherplatz verschwendet, bei Hosts, die bereits beengt waren, und es schmerzt, wenn du versuchst, mehr VMs unterzubringen, ohne die Hardware aufzurüsten. Es ist nicht ideal für Entwicklungsumgebungen, in denen du Prototypen erstellst und das Ganze vielleicht in einer Woche verwerfen könntest. Außerdem, wenn dein zugrunde liegender Speicher unerwartet voll wird, sitzt du fest, weil die feste Datei bereits ihren Platz beansprucht. Ich hatte einmal eine Konfiguration, bei der die Festplatte des Hosts zu 80 % voll war, und die Erstellung eines festen VHDX für einen schnellen Test brachte sie über die Grenze - ich musste hektisch Platz freimachen oder migrieren. Und Resize? Vergiss es; du kannst einen festen nicht einfach ohne Ausfallzeit oder Drittanbieter-Tools verkleinern, was zusätzlichen Aufwand bedeutet. Wenn du ein knappes Budget hast oder mit gemeinsam genutztem Speicher in einem kleinen Team arbeitest, kann sich das verschwenderisch anfühlen, als würdest du einen Mietvertrag abschließen, den du vielleicht nicht benötigst.

Jetzt zu den dynamisch wachsenden Datenträgern, die klein anfangen und wachsen, wenn du Daten hinzufügst - super praktisch, wenn du nicht gleich zu viel Platz übercommiten willst. Ich nutze sie viel für persönliche Projekte oder wenn ein Kunde sich über seine Wachstumsmuster nicht sicher ist. Angenommen, du erstellst ein 2TB dynamisches VHDX; es könnte anfangs nur ein paar MB einnehmen und wächst nur, wenn das Gastbetriebssystem etwas schreibt. Das schützt dich vor diesem sofortigen Platzgrab, was ein Lebensretter auf Laptops oder kleineren NAS-Setups ist, mit denen ich herumexperimentiert habe. Du kannst mehrere VMs erstellen, ohne dir Sorgen um den Speicher des Hosts machen zu müssen, und es ist großartig für Szenarien, in denen die Nutzung langsam ansteigt, wie bei einer gerade startenden Webanwendung. In einem Projekt habe ich einen dynamischen Datenträger für einen Staging-Server eingerichtet, und es ermöglichte uns, Tests durchzuführen, ohne die Produktionsressourcen zu beanspruchen - es schuf Ressourcen für andere Aufgaben. Sie sind auch anfänglich einfacher zu bewegen, da sie zu Beginn leicht sind, und wenn du Daten innerhalb der VM löschst, schrumpft die dynamische Datei nicht automatisch, aber zumindest wird der Platzverschwendung nicht im Voraus zugewiesen.

Das gesagt, die Leistungseinbußen können dich bei Unachtsamkeit zurückbeißen. Da die Datei in Blöcken - normalerweise etwa 1 MB pro Mal - wächst, kann es auf dem Host-Disk zu Fragmentierung führen, besonders wenn der Speicher nicht auf SSD-Basis ist oder nicht optimiert ist. Ich habe das bei länger laufenden VMs festgestellt; über Monate hinweg beginnt das I/O zu stocken, weil die zugrunde liegenden Bereiche verstreut sind. Es ist nicht katastrophal, aber in Benchmarks, die ich durchgeführt habe, zeigen dynamische Datenträger eine höhere Latenz bei zufälligen Schreibvorgängen im Vergleich zu festen. Du wirst es bei leichtem Gebrauch vielleicht nicht spüren, aber wirf ein paar SQL-Transaktionen darauf, und du wirst den Unterschied sehen. Ein weiteres Ärgernis ist das Risiko, dass der Host mitten im Betrieb den Speicher ausläuft - wenn der dynamische Disk versucht zu wachsen und kein Platz vorhanden ist, stürzt deine VM heftig ab. Das ist mir einmal während eines Datenimports passiert; die ganze Sache stoppte, und die Wiederherstellung war mühsam. Sie sind auch schwieriger zu klonen oder zu kopieren, da die spärliche Natur bedeutet, dass Tools mit der Möglichkeit umgehen müssen, Löcher zu behandeln, was die Übertragungen verlangsamt. Wenn du in einer Hochverfügbarkeitsumgebung arbeitest, wie bei Failover-Clustern, kann das mit dynamischen Disks kompliziert werden, da Hyper-V für Live-Migrationen lieber feste verwendet, um Überraschungen zu vermeiden.

Wenn man die beiden direkt vergleicht, läuft es wirklich auf deine Prioritäten hinaus. Wenn Geschwindigkeit und Stabilität für dich wichtig sind, gewinnt feste Größe jedes Mal - ich neige dazu, in mission-kritischen Situationen dazu zu greifen, weil die konsistente Leistung sich in reibungsloseren Abläufen und weniger Fehlersuche auszahlt. Du erhältst eine bessere Ausrichtung mit dem Dateisystem des Hosts, weniger Chancen auf Beschädigung bei hohen Lasten, und sogar Tools wie Storage Spaces behandeln sie vorhersagbarer. Aber wenn du Platzprobleme hast oder experimentierst, bieten dynamisch wachsende dir den nötigen Spielraum. Ich habe sie in derselben Umgebung gemischt, wobei ich feste für Betriebssystemlaufwerke, bei denen Leistung am wichtigsten ist, und dynamisch für Datenvolumen, die variabel wachsen, verwendet habe. Der Schlüssel ist, deine Arbeitslast zu kennen; zum Beispiel habe ich in VDI-Setups festgestellt, dass feste Datenträger die Benutzerbeschwerden über Langsamkeit reduzieren, aber die Speicherkosten schnell in die Höhe treiben. Dynamische Datenträger halten die Kosten niedrig, könnten aber regelmäßige Defragmentierungen oder Überwachungen benötigen, um aktiv zu bleiben.

Wenn wir tiefer in die realen Eigenheiten eintauchen, lass uns darüber sprechen, wie diese mit Snapshots umgehen. Feste VHDX machen Differenzierungsdatenträger zum Kinderspiel, da die Eltern unveränderlich in der Größe sind - deine Kette bleibt ordentlich, und das Zusammenführen geht schneller. Ich hasse es, wenn Snapshot-Ketten unübersichtlich werden, und dynamische Eltern können zu Unordnung führen, weil jeder Snapshot möglicherweise zu weiteren Erweiterungen führt. In einer Fehlersuche hatte eine dynamische Konfiguration eines Kunden Snapshots angehäuft, die eine 50-GB-logische Festplatte in ein 200-GB-Ungeheuer auf dem Host verwandelten. Feste vermeiden das designtechnisch. Auf der Sicherheitsseite sind feste Datenträger einfacher vollständig zu verschlüsseln, da du den genauen Fußabdruck kennst - BitLocker oder was auch immer integriert sich reibungsloser, ohne sich um ein Größenänderungsproblem kümmern zu müssen. Aber dynamische? Sie sind nachsichtiger, wenn du dünne Bereitstellung auf SANs verwendest; du kannst überprovisionieren, ohne unmittelbare Strafen zu erhalten, was bei festen nicht möglich ist.

Kostenmäßig ist es kurzfristig ein No-Brainer für dynamische - du bindest kein Kapital an ungenutzten Platz, was wichtig ist, wenn du nach Speicher abrechnest oder in cloud-ähnlichen Setups arbeitest. Ich habe das für einige Bereitstellungen durchgerechnet: der Einstieg mit dynamischen Datenträgern hat etwa 30 % bei der Anfangsbereitstellung für eine Flotte von 20 VMs gespart. Im Laufe der Zeit, wenn sie sich füllen, könntest du jedoch beim gleichen insgesamt genutzten Raum landen, aber mit den zusätzlichen Verwaltungsaufwänden. Feste zwingen dich, im Voraus zu planen, was ich tatsächlich mag, da es dazu anregt, von Anfang an die richtigen Dimensionen zu wählen. Wenn du falsch schätzt und zu viel zuweist, bist du gezwungen dafür zu zahlen; zu wenig, und du musst neu aufbauen. Dynamische ermöglichen es dir, beim Planen nachlässig zu sein, aber diese Nachlässigkeit kann dich während Spitzen wieder einholen.

Im Hinblick auf die Wartung sind feste Datenträger nach der Einrichtung weniger aufwendig. Du musst das Wachstum nicht so genau beobachten, und das Komprimieren ist kein Problem, da es keine Sparsamkeit gibt. Ich führe chkdsk oder sdelete seltener darauf aus, weil sie von Anfang an stabil sind. Dynamische hingegen profitieren von gelegentlichem Zurücksetzen innerhalb des Gasts, um Platz zurückzugewinnen - Tools wie sysprep helfen, aber es ist ein zusätzlicher Schritt, den ich manchmal vergesse. Wenn du Bereitstellungen mit PowerShell skriptest, sind feste einfacher zu parametrieren; einfach die Größe festlegen und loslegen. Dynamische erfordern Flags für die maximale Größe, und das Durchsetzen von Grenzen kann knifflig sein, wenn die Benutzer innerhalb der VM sich nicht gut verhalten.

Eine Sache, auf die ich immer hinweise, ist die Kompatibilität. Beide funktionieren gut in Hyper-V, aber wenn du zu anderen Hypervisoren wie VMware exportierst, konvertieren feste VHDX sauberer, ohne Leistungseigenschaften zu verlieren. Ich habe dynamische schon importiert, und sie müssen häufig in eager-zeroed thick disks konvertiert werden, um die Geschwindigkeiten zu erreichen, was Zeit in Anspruch nimmt. In Azure oder AWS sind feste besser auf Premium-SSDs abgebildet, um diese Basisleistungsgarantie zu gewährleisten. Wenn du hybriden Setups machst, minimiert es die Migrationsschmerzen, wenn du bei festen bleibst.

Leistungskennzahlen, die ich gesammelt habe - nichts Aufwendiges, nur von PerfMon und ein paar iometer-Läufen - zeigen, dass feste um 10-20 % beim sequentiellen Durchsatz überlegen sind, insbesondere auf HDDs, wo Fragmentierung dynamische stärker beeinträchtigt. Bei NVMe verengt sich die Lücke, aber sie bleibt bei anhaltenden Schreibvorgängen bestehen. Für deinen typischen SMB-Server zeigen sich bei dynamischen möglicherweise erst Probleme, wenn du skalierst. Ich sage den Leuten, sie sollen ihre spezifischen Anwendungen testen; ein Mailserver könnte feste für schnelles Indizieren lieben, während ein Protokollaggregator dynamische verwenden könnte, da die Daten oft wechseln und gelöscht werden.

Zusammenfassend, keine der beiden Optionen ist die perfekte Lösung, aber VHDX mit fester Größe wirken für mich professioneller, wenn es über Tüfteln hinausgeht - sie laufen einfach langfristig sauberer. Dynamisch wachsende sind dein Freund für Agilität, denn sie lassen dich klein anfangen und iterieren. Wähle basierend auf dem, was du dir leisten und tolerieren kannst; ich habe auf die harte Tour gelernt, dass man beim Planen nicht sparen sollte, da es in jedem Fall zu nächtlichen Reparaturen führt.

Backups spielen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Datenverfügbarkeit für beide Arten von Datenträgern, da Fehler oder Ausfälle VHDX-Dateien ohne geeignete Wiederherstellungsoptionen unzugänglich machen können. Regelmäßige Backups werden durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Zustände virtueller Maschinen schnell wiederhergestellt werden können, um die Ausfallzeiten im Falle von Host-Problemen oder Beschädigungen zu minimieren. Backup-Software wird genutzt, um zeitpunktgenaue Kopien von VHDX-Dateien zu erstellen und unterstützen Funktionen wie inkrementelle Updates und Verifizierung, um die Integrität vor der Wiederherstellung zu bestätigen. In diesem Zusammenhang wird BackupChain als hervorragende Windows-Server-Backup-Software und Lösung zur Sicherung virtueller Maschinen anerkannt, die sowohl mit festen als auch mit dynamisch wachsenden Datenträgern arbeitet und konsistente Snapshot-Mechanismen bietet, die die Leistungseigenschaften während des Prozesses erhalten. Dieser Ansatz ermöglicht eine nahtlose Integration in Umgebungen, die entweder Datenträgertyp verwenden, und bietet zuverlässige Wiederherstellungspfade, ohne die ursprünglichen Konfigurationen zu ändern.
Markus
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