🥬

Azure共有ディスクを利用したWSFC（LBなし / 分散ネットワーク名）

Masato Ueda

2023/04/30に公開

Windows Server Failover Cluster (WSFC)　を作る

検証のために Azure 上で Windows Server Failover Cluster (WSFC)　を構築したのですが、
　・ロードバランサーがいるんだっけ…いらないんだっけ…
　・クラスター作成のオプションってなんだったっけ…
等々を忘れていて手間取りましたので、備忘を兼ねて整理しておきます。

クラスタは以下のような形で、構築します。
　- 仮想マシン(b2ms) x2
　- OS は Windows Server 2019 以降
　- 分散ネットワーク名(VNN)で構築
　- 共有ディスクを利用する
　- スケールアウトファイルサーバーも構成する

構築時に使用した、ドメイン参加～スケールアウトファイルサーバーの設定を行う Powershell も残してみました。

Azure 上で WSFC を構成する際の LB 要否

Windows Server Failover Cluster (WSFC) の構成パターンとして、仮想ネットワーク名(VNN)を用いる構成と、分散ネットワーク名 (DNN)を用いる構成があります。

Azure 上での構成を前提に、少しまとめてみました。

	従来仮想ネットワーク名 (VNN) + Azure Load Balancer	Windows Server 2019 以降分散ネットワーク名 (DNN)
構成イメージ
クラスタ構築時既定のうごき	オンプレミス/他クラウド等で構築した場合はこちらが既定	Azure 上で構成した場合にはこちらが既定
LB要否を指定したい場合 New-Cluster のオプション	New-Cluster -ManagementPointNetworkType `Singleton`	New-Cluster -ManagementPointNetworkType `Distributed`

従来、仮想ネットワーク名(VNN)と仮想 IP アクセスポイントを設定していました。
しかし、Azure 環境では仮想 IP を利用することはできないという制約があり、Azure 内部ロードバランサーを別途構成する形で、WSFC を実現をする必要がありました。

例えば、 wsfc というクラスター名を作成し IP 10.0.0.100 を設定したい場合、別途 10.0.0.100 のフロントIPアドレスを持たせたロードバランサーを構成し、そのバックエンドにクラスターノードを配置する構成です。
クライアントからの wsfc 宛の通信は、10.0.0.100 にいったん名前解決されてロードバランサーへ到達し、ロードバランサーはバックエンドであるクラスターノードに対して通信を届ける形です。

しかし、Windows Server 2019 以降であれば、クラスターの作成中に、サーバーは自分自身が Azure 上で稼働しているかどうかを判断し、自動的に分散ネットワーク名 (DNN) リソースを使用する構成でクラスターが作成される動作となっています。
こちらは、ロードバランサーを使用しない構成となります。
分散ネットワーク名の場合、クライアントからの wsfc 宛の通信は、直接、クラスターノードのIPアドレスに名前解決され、直接クラスターノードに対して通信されます。

なお、Azure 上で稼働しているかどうかは以下のように確認できます。

クラスターがAzure上にあるかを判定する方法

Get-Cluster | fl DetectedCloudPlatform

# 実行結果
# DetectedCloudPlatform            : Azure

ちなみに、Windows Server 2019 以降では、Azure 上にクラスターを構成しようとしていることが感知されると、DNN 以外にも有効になる機能があります。

- クラスターノード間のハートビート (ネットワーク通信閾値）が自動調整される
　- クラスターノードが Azureホストのメンテナンスを検知した際のイベントが追加され、ログ記録やその他アクションを設定することができる

詳細はこちらのブログ（英語）に記載されています。

また、Azure 上でも、これまでのオンプレミス同様構成をしたい場合には、表でも整理した通り、New-Cluster コマンドのオプション　-ManagementPointNetworkType `Singleton　を指定して構築する形です。
詳しくは　サポートチームのブログで手順が案内がされています。

早速、分散ネットワーク(DNN) で構築してみる

今回構成する環境はこんな感じです。

クラスターの作成自体は DNN で作成できますので、ロードバランサーは不要です。

加えて、クラスター化された役割としてスケールアウトファイルサーバーを持たせます。
スケールアウトファイルサーバーは DNN 同様、DNS ラウンドロビンを利用した負荷分散が可能なファイルサーバーであるため、こちらもロードバランサーなしで構成できます。

では早速作っていきます。
なお、仮想ネットワークと Active Directory の作成は既に済んでいる前提です。

1.仮想マシンを作る

仮想マシンは 2台用意します。
作成が完了した後は、DNS が AD サーバー宛になるようにしておきます。

Azure Portal から仮想マシンを作成する

まずは仮想マシンを用意していきます。

共有ディスクをここで作成しても良いのですが、今回はまだ設定していません。

このまま次々とデフォルトのまま進み、作成を完了させます。
仮想マシンは 2台用意しますので、もう一度繰り返します。

作成が完了した後は、DNS を AD サーバー宛にしておきます。
仮想マシンの [設定] - [ネットワーク] を開き、ネットワークインターフェースのリンクから、仮想マシンに紐づいた NIC を開きます。

DNS サーバーの設定を変更し、ADサーバーのプライベートIPアドレスを入力します。

仮想マシンが起動済みの場合には、いったん再起動させ、設定した DNSサーバーへ名前解決するようにしておきます。

2.マネージドディスクを作成してアタッチする

つづけて、マネージドディスクを共有ディスクとして作成していきます。
作成時に、[共有ディスクを有効にする] にチェックをいれて作成するだけです。

Azure Portal から共有ディスクを作成してアタッチする

Azure Portal から [ディスク] と検索し、新規作成に進みます。

選んだマネージドディスク SKU により、何台の仮想マシンで共有できるかの最大数が変動します。
以下公開ドキュメントも参考にして、調整します。

今回は一旦、既定値のまま進めてみます。

既定では OFF になっていますが、 [共有ディスクを有効にする] にチェックをいれることで共有ディスクになります。
最大共有数もここで選択します。　他は既定値のまま、作成を完了させます。

共有ディスクの作成が完了したら、仮想マシンのディスクとして追加しておきます。
作成した仮想マシン 2台とも、追加しておく必要があります。

作成した仮想マシンを開き、[設定] - [ディスク] - [既存のディスクをアタッチ] と進むと、作成した共有ディスクがプルダウンの選択肢に現れるはずです。
共有ディスクを選択して、設定を保存します。

3.ストレージアカウントを作成して、アクセスキーを確認する

WSFC のクォーラムとなるストレージアカウントも作成しておきます。
作成が完了したら、[セキュリティとネットワーク] - [アクセスキー] の箇所から、ストレージアカウント名とキーが確認できます。
後ほど WSFC のクォーラムとして構成する際に、こちらのストレージアカウント名とキーを利用します。

ストレージアカウントの作成と、ストレージアカウント名とキーの確認

4.仮想マシンをドメイン参加させる

クラスターノードとなる仮想マシン２台とも、Active Directory ドメインに参加させます。
作成した仮想マシンにログインして GUI から操作を行ってもOKですし、Powershell で行う場合には下記で参加できると思います。
ドメイン名、管理者名、パスワードは、環境にあわせて変更する必要があります。

作成した仮想マシン 2台とも、ドメイン参加をさせる必要があります。

# 手順1 ドメイン参加する
# ドメイン名、ユーザー名、パスワードを指定
$domainName = "contoso.local"
$userName = "domainadmin"
$password = ConvertTo-SecureString "password" -AsPlainText -Force
 
# クレデンシャルオブジェクトを作成
$credential = New-Object System.Management.Automation.PSCredential($userName, $password)
 
# ドメイン参加を実行
Add-Computer -DomainName $domainName -Credential $credential -Verbose
 
# コンピュータを再起動（ドメイン参加後に必要）
Restart-Computer

Azure Portal 上での実行例

5.クラスターを構成する

クラスターを構成していきます。
ここからの手順は、仮想マシンどちらか１台で OK です。

以下 Powershell スクリプトを変数など調整して流せば、構成できると思います。
指定した仮想マシンに、フェールオーバークラスタリング機能とスケールアウトファイルサーバー機能をインストールし、クラスター作成、クオーラムの設定、共有ディスクのフォーマットとファイル共有の作成を行うスクリプトです。
こちらの公開ドキュメントを参考に作成しました。

### 各種パラメーターの調整
# クラスターノード名を指定する。 クラスター名を指定する。 SoFS ロール名を指定する。
$nodes = ("wsfc01", "wsfc02")
$clustername = "wsfc"
$sofsrole = "sofsrole"

# ストレージアカウントのアカウント名とアクセスキーを指定する
$parameters = @{
    CloudWitness = $true
    AccountName  = 'アカウント名'
    AccessKey    = 'アクセスキー'
}

# ディスク番号は手順 6 で確認した番号を指定する。ドライブレターは任意の文字、ディスクラベルは任意の名前を指定する。
$DiskNumber = 2
$DriveLetter = "S"
$DiskLabel = "FileShereDisk"

### 各種パラメーターの調整 - 終わり

### SoFS 構築用スクリプト。手順6-7 のディスクフォーマットを行う箇所注意。
# 手順 2: WSFC Role をインストール
icm $nodes {Install-WindowsFeature Failover-Clustering -IncludeAllSubFeature -IncludeManagementTools}
icm $nodes {Install-WindowsFeature FS-FileServer}

# 手順 3: クラスター構成を検証する
Test-Cluster -Node $nodes

# 手順 4: クラスターを作成する
New-Cluster -Name $clustername -Node $nodes

# 手順 5: クラスターのクオーラムを構成する（クラウド監視）
Set-ClusterQuorum @parameters

# 手順 6: ディスク一覧のうち、ファイルシステム未作成のディスクのみ、テーブル形式で表示する。ディスク番号を確認する。
get-disk | where partitionstyle -eq "RAW" | format-table -AutoSize

# 手順 7: クラスターの共有ボリュームを追加する。
# ディスク番号は手順 6 で確認した番号を指定する。ドライブレターは任意の文字、ディスクラベルは任意の名前を指定する。
# ファイルシステム未作成のディスクを初期化し、GPT パーティションを作成し、ドライブレターを割り当て、ReFS ファイルシステムを作成する。
Get-Disk -Number $DiskNumber | Where-Object PartitionStyle -Eq "RAW" | Initialize-Disk -PartitionStyle GPT -PassThru |  New-Partition -DriveLetter $DriveLetter -UseMaximumSize | Format-Volume  -FileSystem ReFS -NewFileSystemLabel $DiskLabel -Force -Verbose

# 手順 8: クラスター全ノードで利用可能なディスクをクラスターディスクとして追加する。その後、共有ボリュームを追加する。
Get-ClusterAvailableDisk -All | Add-ClusterDisk
Add-ClusterSharedVolume -Name "Cluster Disk 1"

# 手順 9: SoFS ロールを追加する。新しい共有フォルダを作成する。
Add-ClusterScaleOutFileServerRole -Name $sofsrole -Cluster $clustername
New-Item -Path C:\ClusterStorage\Volume1\Share001 -ItemType Directory
New-SmbShare -Name Share001 -Path C:\ClusterStorage\Volume1\Share001

各手順ごとに実行した例や、ポイントなど記載しておきます。

手順 2: WSFC Role をインストール - 実行例

まずは仮想マシン2台共に、フェールオーバークラスタリング機能をインストールします。
また、スケールアウトファイルサーバー(SoFS)機能のため、ファイルサーバーの機能もインストールします。
今回 wsfc01 、wsfc02 という仮想マシンで構成していますが、必要に応じて $node の箇所を変更してください。

# 手順 2: WSFC Role をインストール
$nodes = ("wsfc01", "wsfc02")
icm $nodes {Install-WindowsFeature Failover-Clustering -IncludeAllSubFeature -IncludeManagementTools}
icm $nodes {Install-WindowsFeature FS-FileServer}

手順 3: クラスター構成を検証する,手順 4: クラスターを作成する - 実行例

クラスター構成の検証と、クラスターの作成を行います。
クラスターの名前などは適宜変更してください。

# 手順 3: クラスター構成を検証する
Test-Cluster -Node $nodes

# 手順 4: クラスターを作成する
New-Cluster -Name "wsfc" -Node $nodes

手順 5: クラスターのクオーラムを構成する（クラウド監視）- 実行例

作成したクラスターのクォーラムを設定します。
クォーラムは、スプリットブレイン（デュアルマスター）を防ぐための仕組みです。
今回はストレージアカウントを利用したでクラウド監視のパターンで構成しますが、その他のパターン等はこちらに紹介があります。

先ほど確認したストレージアカウントのアカウント名とアクセスキーを使用します

# 手順 5: クラスターのクオーラムを構成する（クラウド監視）
$parameters = @{
    CloudWitness = $true
    AccountName  = 'アカウント名'
    AccessKey    = 'アクセスキー'
}
Set-ClusterQuorum @parameters

手順 6: ディスク一覧確認、手順 7: フォーマットとクラスターの共有ボリューム追加 - 実行例

追加した共有ディスクをフォーマットします。
まずは手順6 で、対象ディスクの番号を確認しておきます。
確認したディスク番号で、手順7 のスクリプトを修正します。
今回の例では、ディスク番号が2 ( $DiskNumber = 2 ) を指定して、フォーマットを行っています。
なおディスク番号以外にも、必要に応じて、ドライブレターやディスクラベルを変更します。

# 手順 6: ディスク一覧のうち、ファイルシステム未作成のディスクのみ、テーブル形式で表示する。ディスク番号を確認する。
get-disk | where partitionstyle -eq "RAW" | format-table -AutoSize

# 手順 7: クラスターの共有ボリュームを追加する。
# ディスク番号は手順 6 で確認した番号を指定する。ドライブレターは任意の文字、ディスクラベルは任意の名前を指定する。
# ファイルシステム未作成のディスクを初期化し、GPT パーティションを作成し、ドライブレターを割り当て、ReFS ファイルシステムを作成する。
$DiskNumber = 2
$DriveLetter = "S"
$DiskLabel = "FileShereDisk"
Get-Disk -Number $DiskNumber | Where-Object PartitionStyle -Eq "RAW" | Initialize-Disk -PartitionStyle GPT -PassThru |  New-Partition -DriveLetter $DriveLetter -UseMaximumSize | Format-Volume  -FileSystem ReFS -NewFileSystemLabel $DiskLabel -Force -Verbose

手順6 確認結果：　ディスク番号 2

手順7 フォーマット

手順 8: クラスターディスク追加と共有ボリューム作成。手順 9: SoFS ロールを追加と共有フォルダ作成 - 実行例

フォーマットしたディスクをクラスターディスクとして追加し、共有ボリュームにします。
その後、SoFS のロールを作成し、共有フォルダを作成します。
今回だと SoFS のロールを "sofsrole" という名前で作成しています。
また、作成する共有フォルダは "Share001" です。
\ "SoFS のロール名" \ "共有名" \ でアクセスできますので、\sofsrole\share001\ でアクセスできます。

# 手順 8: クラスター全ノードで利用可能なディスクをクラスターディスクとして追加する。その後、共有ボリュームを追加する。
Get-ClusterAvailableDisk -All | Add-ClusterDisk
Add-ClusterSharedVolume -Name "Cluster Disk 1"

# 手順 9: SoFS ロールを追加する。新しい共有フォルダを作成する。
Add-ClusterScaleOutFileServerRole -Name sofsrole -Cluster "wsfc"
New-Item -Path C:\ClusterStorage\Volume1\Share001 -ItemType Directory
New-SmbShare -Name Share001 -Path C:\ClusterStorage\Volume1\Share001

手順8 実行結果

手順9 実行結果

これで構成が完了しました。

6.動作確認

手順4 のクラスターの構築が、エラー無く完了しました。
手順5以降、クラスターに対しての操作も、特に問題なく成功しています。

また、スケールアウトファイルサーバーとしても、別の仮想マシンから確認してみると、 \sofsrole\share001\ でアクセスできています。
必要に応じて NTFSアクセス権などは調整する必要がありますが、こちらも問題ないようです。

なお、登録したクラスター名(wsfc) や SoFSロール名(sofs) は、たしかに DNSラウンドロビンで、クラスターノード(wsfc01 と wsfc02)のIPを返す形であることも確認できました。

Tips1 :ファイルサーバーとスケールアウトファイルサーバー(SoFS) の使いわけ

今回作成した WSFC に持たせた役割は、スケールアウトファイルサーバーでしたが、通常のファイルサーバーの役割を追加する場合もあります。

以下公開ドキュメントに、比較表があります。

ファイルを開く、ファイルを閉じる、新しいファイルを作成する、既存のファイル名を変更するなどのメタデータ操作がワークロードにより大量に生成される場合には、スケールアウトファイルサーバーを使用しないでください。

例えば、ユーザープロファイルを配置するファイルサーバーとして利用する場合を考えてみると、ユーザープロファイルを移動ユーザープロファイルで実現する場合には、メタデータの操作が多くなりますので、この場合には、通常のファイルサーバーの構成の方が推奨となります。一方、FSLogix や UPD のように VHD をマウントする方式で、メタデータ操作頻度がすくない場合においては、スケールアウトファイルサーバーの方が適している形になります。

Tips2 :　汎用ファイルサーバーの場合の例

汎用ファイルサーバーの場合には、アクティブ/スタンバイでの構成となります。
共有ディスクはどちらのクラスターノードが占有し、DNSによる負荷分散も行わない形になります。
ロードバランサーを配置して構成してみます。

実行例

ファイルサーバーの役割を追加。

クラスターノードの自身のIPアドレスがいったん設定されるが、使用済みの為、起動できない。

静的IPアドレスとして、ロードバランサーのフロントエンドIPアドレスを指定して起動する。

構成できました。

おまけ GUIでクラスター作成

GUI でクラスター作る方法についてご質問頂いたので、ここに追記。
クラスターを構成するの、手順3-4 の部分です。

GUIでクラスター作成

●手順 3: クラスター構成を検証する

フェールオーバークラスターマネージャーを起動し、構成の検証を実行します。
[名前の入力] の部分で、クラスターとして構成する予定のノードを追加し、次へ　を選択します。
その後、次へ次へ、と進んでいくことで、検証結果のレポートが生成されます。
[レポートの表示] が選択できるので、レポートを確認し、エラーがあれば修正します。

●手順 4: クラスターを作成する
クラスター構成の検証が完了したら、クラスターを作成します。
検証終了時に、 [検証されたノードを使用してクラスターを今すぐ構成する] というチェックをオンにしておけば、そのままクラスターの作成に進むこともできます。
クラスター名を入力し、作成すればＯＫです。
GUIで作成しても、CLIで作成しても、どちらの方法でも、Azure上で作成された場合には分散ネットワーク名で作成されます。