Windows Server 2025 - Конфигурация NVMe для Максимальной Производительности

Революция Native NVMe Support

Windows Server 2025 представляет революционную поддержку Native NVMe, которая устраняет 14-летнюю зависимость от SCSI эмуляции и обеспечивает прямой доступ к возможностям NVMe.

В апреле 2024 года Microsoft представила дорожную карту Windows Server 2025, в которой описала поддержку NVMe для ОС и подробно рассказала о значительном повышении производительности по сравнению с Windows Server 2022. Компания пообещала колоссальный прирост производительности IOPS (ввод-вывод в секунду) на 70% благодаря новой оптимизированной функции.

В декабрь 2025 года, когда Microsoft подтвердила, что эта функция недавно была внедрена в Windows Server 2025 и получила статус общедоступной. Компания подтвердила, что недавнее обновление Patch Tuesday за октябрь 2025 года для Server 2025 ( KB5066835 ) добавляет встроенную поддержку NVMe, хотя в настоящее время она доступна только по желанию, то есть администраторам потребуется включить её вручную, поскольку она не будет включена по умолчанию.

Microsoft теперь заявляет о повышении производительности примерно на 80% в единицах IOPS, что на 10 процентных пунктов больше, чем обещалось ранее. Это говорит о том, что дальнейшие оптимизации помогли еще больше улучшить производительность. Кроме того, обещается экономия примерно 45% циклов ЦП на операцию ввода-вывода при случайном чтении 4K-файлов на томах NTFS.

Если вам интересно, Windows Server 2025 больше не распознает по умолчанию все устройства хранения данных как SCSI (Small Computer System Interface), стандарт, изначально разработанный для вращающихся дисков, таких как жесткие диски. 

Компания Microsoft подчеркнула все улучшения, которые обеспечивает новая встроенная поддержка NVMe для твердотельных накопителей:

• Значительный прирост IOPS: прямой доступ к NVMe-устройствам через несколько очередей позволяет наконец-то достичь истинных пределов возможностей вашего оборудования.

• Сниженная задержка: Традиционные стеки на основе SCSI полагаются на разделяемые блокировки и механизмы синхронизации в пути ввода-вывода ядра для управления ресурсами. Встроенный NVMe обеспечивает оптимизированные пути ввода-вывода без блокировок, что значительно сокращает время выполнения каждой операции.

• Эффективность использования ЦП: более компактная и оптимизированная архитектура высвобождает вычислительные ресурсы для ваших рабочих нагрузок, а не для расходов на хранение данных.

• Функции, ориентированные на будущее: Встроенная поддержка расширенных возможностей NVMe, таких как многоочередная обработка и прямая отправка данных, гарантирует вашу готовность к инновациям в области хранения данных следующего поколения.

Ключевые Улучшения Производительности

Тестовые Результаты от Microsoft:

• До 80% увеличение IOPS на 4K random read рабочих нагрузках
• До 45% снижение использования CPU на операцию I/O
• Устранение latency от SCSI translation layer
• Multi-queue поддержка до 64,000 очередей вместо 1 SCSI очереди

Требования для Native NVMe

Системные Требования

ВАЖНО: Если используются vendor-specific драйверы (Samsung, Intel/Solidigm), Native NVMe НЕ будет работать. Необходим стандартный Microsoft драйвер.

Пошаговая Инструкция по Включению Native NVMe

Метод 1: Registry (Для Одиночных Серверов)

Шаг 1: Установите Обновления

# Убедитесь, что установлен KB5066835 или новее
Get-HotFix | Where-Object {$_.HotFixID -eq "KB5066835"}

Шаг 2: Проверьте Текущий Драйвер

# Проверьте, что используется Microsoft NVMe драйвер
Get-PnpDevice -Class "DiskDrive" | Get-PnpDeviceProperty -KeyName DEVPKEY_Device_DriverProvider

Шаг 3: Включите Native NVMe через Registry

# Откройте PowerShell с правами администратора и выполните:
reg add HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Policies\Microsoft\FeatureManagement\Overrides /v 1176759950 /t REG_DWORD /d 1 /f

Шаг 4: Перезагрузка

Restart-Computer -Force

Метод 2: Group Policy (Для Множественных Серверов)

Шаг 1: Загрузите Group Policy MSI

• Скачайте Group Policy MSI от Microsoft
• Установите на контроллере домена

Шаг 2: Настройте GPO

1. Откройте Group Policy Management Console (gpmc.msc)
2. Создайте новый GPO или измените существующий
3. Перейдите к:

   Local Computer Policy > Computer Configuration > Administrative Templates > KB5066835 251014_21251 Feature Preview > Windows 11, version 24H2, 25H2
   

4. Включите policy для Native NVMe support
5. Примените GPO к нужным серверам

Шаг 3: Обновите Group Policy

gpupdate /force
Restart-Computer -Force

Проверка Успешного Включения

Метод 1: Device Manager

1. Откройте Device Manager (devmgmt.msc)
2. Найдите раздел "Storage disks" или "Disk drives"
3. NVMe устройства должны быть явно показаны под этим разделом
4. Проверьте свойства драйвера - должен быть StorNVMe.sys

Метод 2: PowerShell Verification

# Проверьте NVMe devices
Get-PnpDevice -Class "DiskDrive" | Where-Object {$_.FriendlyName -like "*NVMe*"}

# Проверьте driver details
Get-PnpDevice -Class "DiskDrive" | Get-PnpDeviceProperty -KeyName DEVPKEY_Device_DriverVersion

# Проверьте что используется новый stack
Get-StorageSubSystem | Select-Object FriendlyName, HealthStatus, Model

Метод 3: Performance Monitor

Настройка Мониторинга IOPS:

1. Откройте Performance Monitor (perfmon.msc)
2. Добавьте счетчик: Physical Disk > Disk Transfers/sec
3. Выберите соответствующий NVMe диск
4. Запустите мониторинг

Тестирование Производительности

Использование DiskSpd для Benchmark

Установка DiskSpd:

# Скачайте DiskSpd от Microsoft
# https://github.com/Microsoft/diskspd

Базовый Тест (4K Random Read):

# Тест используемый Microsoft для демонстрации 80% gain
diskspd.exe -b4k -r -Su -t8 -L -o32 -W10 -d30 C:\testfile.dat

Параметры теста:

• -b4k - Block size 4KB
• -r - Random I/O
• -Su - Disable software caching
• -t8 - 8 threads
• -L - Measure latency
• -o32 - Outstanding I/O operations 32
• -W10 - Warmup 10 seconds
• -d30 - Duration 30 seconds

Расширенные Тесты:

# Sequential Read Test
diskspd.exe -b128k -d60 -Sh -L -o32 -t4 -r -w0 C:\testfile.dat

# Sequential Write Test
diskspd.exe -b128k -d60 -Sh -L -o32 -t4 -r -w100 C:\testfile.dat

# Mixed Read/Write (70% read, 30% write)
diskspd.exe -b4k -d60 -Sh -L -o32 -t8 -r -w30 C:\testfile.dat

Оптимизация Конфигурации для Различных Рабочих Нагрузок

1. SQL Server и OLTP Databases

Рекомендованные Настройки:

# Настройте MPIO для multi-path I/O (если применимо)
Enable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName "MultiPathIO" -All

# Оптимизируйте queue depth для SQL
# Используйте Device Manager > NVMe Properties > Advanced

SQL Server Specific:

-- Проверьте latency в SQL Server
SELECT 
    database_name,
    file_id,
    io_stall_read_ms,
    io_stall_write_ms,
    num_of_reads,
    num_of_writes
FROM sys.dm_io_virtual_file_stats(NULL, NULL) AS divfs

2. Hyper-V и Virtualization

NVMe для VM Storage:

# Создайте VM с NVMe storage для максимальной производительности
New-VM -Name "VM1" -MemoryStartupBytes 8GB -Generation 2

# Добавьте NVMe диск
New-VHD -Path "D:\VMs\VM1\disk.vhdx" -SizeBytes 500GB -Dynamic
Add-VMHardDiskDrive -VMName "VM1" -Path "D:\VMs\VM1\disk.vhdx"

# Включите Storage QoS для контроля IOPS
Set-VMHardDiskDrive -VMName "VM1" -MinimumIOPS 100 -MaximumIOPS 10000

3. Storage Spaces Direct (S2D)

Конфигурация для S2D Campus Cluster:

Требования:

• All-flash storage (только NVMe или SSD)
• Inter-rack latency ≤ 1ms
• RDMA networking рекомендуется
• Windows Server 2025 native NVMe support

Настройка:

# Включите Storage Spaces Direct
Enable-ClusterStorageSpacesDirect -PoolFriendlyName "S2D Pool" -CacheState Enabled

# Создайте volume с оптимизацией для NVMe
New-Volume -FriendlyName "Volume1" -FileSystem CSVFS_ReFS -StoragePoolFriendlyName "S2D Pool" -Size 1TB -ResiliencySettingName Mirror

# Проверьте health
Get-StoragePool | Get-PhysicalDisk

4. File Server и SMB

Оптимизация для File Serving:

# Включите SMB Direct (RDMA) для низкой latency
Set-SmbServerConfiguration -EnableSMBQUIC $true

# Настройте SMB Multichannel
Set-SmbClientConfiguration -EnableMultiChannel $true

# Оптимизируйте SMB для NVMe
Set-SmbServerConfiguration -MaxThreadsPerQueue 256

Advanced Configuration Settings

Registry Tweaks для Производительности

# Оптимизируйте NTFS для NVMe
# Disable Last Access Time (уменьшает write operations)
fsutil behavior set disablelastaccess 1

# Увеличьте NTFS memory usage для cache
fsutil behavior set memoryusage 2

# Настройте MPIO recovery interval (если используется)
reg add "HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\mpio\Parameters" /v PathRecoveryInterval /t REG_DWORD /d 30 /f
reg add "HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\mpio\Parameters" /v UseCustomPathRecoveryInterval /t REG_DWORD /d 1 /f

Power Management Optimization

# Настройте power plan для максимальной производительности
powercfg /setactive 8c5e7fda-e8bf-4a96-9a85-a6e23a8c635c

# Отключите power saving для NVMe devices
# Device Manager > NVMe Controller > Properties > Power Management
# Снимите галочку "Allow the computer to turn off this device to save power"

Write Cache Optimization

# Включите write caching (если безопасно с UPS/battery backup)
# Используйте только с proper power protection!

# PowerShell команда для включения write caching
$disks = Get-PhysicalDisk | Where-Object {$_.BusType -eq "NVMe"}
foreach ($disk in $disks) {
    Set-PhysicalDisk -UniqueId $disk.UniqueId -Usage AutoSelect
}

Мониторинг и Troubleshooting

Performance Monitoring Setup

Создайте Custom Data Collector Set:

# Создайте performance baseline
$counterSets = @(
    "\PhysicalDisk(*)\Disk Read Bytes/sec",
    "\PhysicalDisk(*)\Disk Write Bytes/sec",
    "\PhysicalDisk(*)\Disk Reads/sec",
    "\PhysicalDisk(*)\Disk Writes/sec",
    "\PhysicalDisk(*)\Avg. Disk sec/Read",
    "\PhysicalDisk(*)\Avg. Disk sec/Write",
    "\PhysicalDisk(*)\Current Disk Queue Length",
    "\Processor(*)\% Processor Time",
    "\Memory\Available MBytes"
)

# Создайте data collector set
$collectorSet = New-Object -COM Pla.DataCollectorSet
$collectorSet.DisplayName = "NVMe Performance Monitor"
$collectorSet.Duration = 3600 # 1 hour
$collectorSet.SchedulesEnabled = $true

Windows Admin Center Monitoring

1. Откройте Windows Admin Center
2. Подключитесь к серверу
3. Перейдите в Storage section
4. Мониторьте:
   • IOPS (reads/writes)
   • Throughput (MB/s)
   • Latency (ms)
   • Queue depth

Troubleshooting Common Issues

Problem 1: Native NVMe не активируется

# Проверьте, что используется Microsoft driver
Get-PnpDevice -Class "DiskDrive" | Get-PnpDeviceProperty | Where-Object {$_.KeyName -like "*Driver*"}

# Если используется vendor driver, переключитесь на Microsoft driver:
# Device Manager > NVMe Controller > Update Driver > Browse > Let me pick > Standard NVMe Driver

Problem 2: Производительность не улучшилась

# Проверьте, что registry key установлен правильно
Get-ItemProperty -Path "HKLM:\SYSTEM\CurrentControlSet\Policies\Microsoft\FeatureManagement\Overrides" -Name "1176759950"

# Проверьте Event Viewer для ошибок
Get-EventLog -LogName System -Source "stornvme" -Newest 50

Problem 3: Compatibility Issues

• Некоторые consumer-grade NVMe могут показывать сниженную производительность
• PCIe Gen5 диски показывают наибольший gain
• Старые NVMe (Gen3) могут иметь меньшее улучшение

Best Practices и Рекомендации

Do's (Рекомендуется):

1. Тестируйте в лабораторной среде первым перед production deployment
2. Создайте полный backup перед включением Native NVMe
3. Мониторьте производительность до и после для измерения реальных gains
4. Используйте enterprise-grade NVMe для критических приложений
5. Обновляйте firmware NVMe дисков до последних версий
6. Проверяйте совместимость с vendor-specific драйверами

Don'ts (Не рекомендуется):

1. Не включайте на production без тестирования
2. Не используйте с vendor-specific драйверами (не будет работать)
3. Не ожидайте gains на старом hardware (PCIe Gen3/4)
4. Не отключайте без необходимости после успешного включения
5. Не забывайте про UPS если включен aggressive write caching

Ожидаемые Результаты по Workload Types

SQL Server / OLTP

• Transaction throughput: +40-60% увеличение
• Query latency: -30-50% снижение
• CPU overhead: -40-45% на I/O операциях

Hyper-V VMs

• VM IOPS: +60-80% улучшение
• VM boot time: -20-30% быстрее
• Storage latency: -40-50% меньше

File Server / SMB

• Throughput: +50-70% на sequential workloads
• IOPS: +70-80% на random workloads
• Concurrent users: +30-50% больше поддерживаемых пользователей

Storage Spaces Direct

• Cluster performance: +60-75% IOPS
• Rebuild speed: +40-50% быстрее
• Resync operations: -30-40% времени

Заключение

Native NVMe support в Windows Server 2025 представляет собой фундаментальное улучшение storage stack, которое устраняет 14-летние ограничения SCSI эмуляции.

Ключевые Преимущества:

• До 80% увеличение IOPS на enterprise workloads
• До 45% снижение CPU overhead на storage operations
• Значительное снижение latency для всех типов I/O
• Multi-queue architecture использует полный потенциал NVMe
• Future-proof для следующих поколений NVMe hardware

Рекомендации по Внедрению:

1. Начните с non-production environment для тестирования
2. Измерьте baseline performance перед включением
3. Gradually roll out к production servers
4. Monitor closely первые несколько дней
5. Используйте Windows Admin Center для централизованного мониторинга

Это улучшение особенно ценно для организаций с I/O-intensive workloads таких как databases, virtualization platforms, и high-performance file services.