raid
技術發展到現在遇到了應用瓶頸,其最大的問題在於資料重構時間過長。在漫長的資料重構過程中,多塊盤損壞的概率很高。對於
raid6
而言,如果第三塊盤損壞,那麼資料將會徹底丟失。在資料重構過程中,應用資料和重構資料相互競爭有限的
io頻寬,導致資料重構時間進一步增加,資料安全性受到嚴重挑戰。
面對raid
這樣的問題,業內一直在思考我們
raid
的技術是否已經走到了歷史的盡頭。筆者曾經也分析過,業內的很多儲存公司都針對這個問題提出了自己的解決方案。其中名氣最大的乙個概念就是
declustered raid
。declustered raid
只是一類
raid
而已,沒有具體的定義。還有一些公司乾脆把
raid
拿掉,將資料冗餘的工作交給了檔案系統,檔案系統在檔案級別進行資料保護,業內很多人都附和,底層
raid
氣數將近,未來屬於檔案系統。網際網路公司做的更加乾脆,在磁碟級根本不需要
raid
,所有資料儲存到兩個或者三個儲存節點上,主節點壞了,還有其他兩個備份節點。最近一段時間,
和dell
的動態磁碟技術鬧的風風火火,極大地減少了資料重構時間,並且在一段時間內可以容忍多塊磁碟損壞。看到這兒,我們可以感覺到,這個領域已經烽煙四起。可以肯定的是,不同廠商的解決方案都在告訴我們,隨著磁碟容量的增加,傳統
raid
已經很難勝任資料保護的作用,必將退出歷史舞台,只是時間而已了。
最近一段時間,筆者一直在研究如何解決傳統
raid
資料重構問題。無意間,我的思路和
解決方案不謀而合。個人認為動態磁碟技術是傳統
raid
的乙個很好替代和延續。動態磁碟技術的本質在於將資料保護層和磁碟管理層分離。傳統
raid
中,資料保護層和磁碟管理層是相互緊耦合的一種關係。
raid6
的資料分布(
array
)和磁碟(
disk group
)是一一對應的關係,一旦乙個磁碟順壞,那麼將會影響到乙個
array
中的所有條帶。這種緊耦合的關係將會導致如下兩個效能瓶頸點:
1)spare
是乙個嚴重的寫入瓶頸。所有的資料重構出來之後,都需要寫入
spare
盤。這個效能瓶頸點是很容易被發現的,並且可以通過
distribute spare
技術解決這個問題。
2)重構讀瓶頸。在傳統
raid
中,由於保護層和磁碟層一一對應,重構讀效能最大效能為單盤讀效能。因此,對於資料重構而言,重構讀是乙個嚴重的瓶頸點。並且這個瓶頸點將會限制
distribute spare
技術的應用。
動態磁碟技術可以解決上述兩大瓶頸點。因此可以大幅度提公升資料重構效能,並且可以隨著磁碟數量線性擴充套件。動態磁碟解決上述問題的核心技術在於
wide stripe
技術。當資料保護層和磁碟管理層分離之後,資料保護層中的資料可以動態的隨意、均勻分布到所有磁碟上。如此一來,乙個損壞的磁碟將會影響到所有的
array
,並且會呼叫所有的磁碟對損壞的資料進行恢復。自然而然,重構讀和
spare
單點寫入的問題將會消失,在磁碟數量達到一定的情況下,資料重構的效能將會急劇提公升。
有人擔心
wide stripe
會引入混合讀寫問題,從而導致單盤讀寫效能下降。的確,當條帶中的資料無序分布到所有磁碟上之後,單盤的讀寫效能會下降,所以,在磁碟數量較少的情況下,動態磁碟技術帶來的價值不大,磁碟越多,體現的價值越大。正可謂「三個臭皮匠,勝過諸葛亮」,單盤效能的降低無所謂,關鍵在於總體效能。
上圖是dell
動態磁碟陣列的重構時間對比結果。採用動態磁碟技術後,重構時間大幅降低,並且在兩塊盤同時損壞時表現尤為突出。可以說動態磁碟技術是傳統
raid
的乙個很好替代方案。
和檔案系統資料冗餘解決方案相比,從技術的角度來看,動態磁碟技術有何不同呢?其實,在我看來,動態磁碟技術(
ddp)、
ibm declustered raid
、panasas
的object store
以及hp
的virtual raid
,其本質上是完全一樣的。概括起來就是上述提到的「資料保護層和磁碟管理層的分離」。資料保護層可以在檔案系統級別實現,也可以在塊裝置級別實現。不同的實現產生不同的系統形態及特性。動態磁碟技術在塊裝置級別實現了資料保護層,
object store
在檔案系統級別實現了資料保護層。磁碟管理層主要實現資源塊的分配,為資料保護層提供儲存物件。因此,上述提到的這些解決方案,有著相同的思想,所以,有著很多共性問題。
面對傳統
raid
的問題,資料保護層和磁碟管理層的分離是大勢所趨,分離之後採用
wide stripe
技術可以天然破解傳統
raid
的重構瓶頸點,可以大幅提高資料可靠性。當然,新生事物必然有它新的問題,例如,如何平衡資料分布?資料遷移對應用效能造成多大影響?如何更好的優化資料分配演算法?如何優化順序讀效能?新技術的優勢是明顯的,問題也是很多的,乙個偉大的時代才剛剛開始。
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