儲存作業系統：實現資料「逍遙遊」
《逍遙遊》是《莊子》一書的第一篇，作者用天馬行空的想象描述了一種理想狀態：「乘天地之正，馭六氣之變，以遊無窮」，即順應天地萬物的本性，把握環境的變化，不受任何束縛，自由自在地活動，實現「逍遙」的境界。《逍遙遊》很能代表莊子的哲學思想，因其寓哲理於離奇想象，寫的奇偉瑰麗而為人稱道。
無獨有偶，雲計算、大資料時代，隨著資料量、應用數量和使用者數量的增加，企業儲存系統面臨著擴容不易、效率不高、管理複雜和可用性差等難題，成為困擾高階儲存發展的一道道「繩索」。如何突破限制，將儲存作業系統打造為高階儲存的「智慧型引擎」，統籌管理整個儲存系統的軟硬體資源，實現資料的「逍遙」流動，發揮出高階儲存裝置應有功能、效能、可靠性，成為儲存廠商技術實力的核心展現。
作業系統大家都很熟悉，是一種特殊的系統軟體，它負責管理整個計算機系統的軟硬體資源，乙個良好的作業系統對計算機至關重要。同理，儲存作業系統就是儲存系統中負責管理所有儲存資源的系統軟體，它對於儲存裝置的可靠性、功能、效能起決定性作用。
dcs，打造高階儲存核心競爭力
如今，浪潮自研的dcs（data control system）儲存作業系統，是浪潮高階儲存的技術基石，儲存系統的各種高階軟體功能都執行在dcs儲存作業系統之上；今後dcs將進一步遷移到浪潮全系列的儲存系統上。如下是dcs儲存作業系統的架構圖。
dcs儲存作業系統示意圖
在常規軟體層，dcs儲存作業系統是儲存系統配置管理、遠端複製、快照、轉殖、服務質量管理、監控與告警、儲存虛擬化等軟體子系統的平台，為高階儲存提供豐富的增值功能。
在dcs作業系統層，dcs具備統一儲存資源管理、多協議主機介面、全域性高速共享快取、智慧型儲存資源池、高速互聯通訊、全域性資源排程等功能。
而在儲存硬體層，dcs可以相容多種平台。
整體上dcs實現了真正的虛擬化設計，重點在穩定性、實時性、可靠性、管理部署等方面進行了優化，打造浪潮高階儲存的四大核心競爭力。
no.1實時響應，業務效率提公升
在優化執行緒排程演算法時，dcs儲存作業系統特別針對多處理器進行了相關優化。主要考慮到儲存系統效能更多的還是需要硬體的支援，因此2路或者4路控制器上的執行緒排程優化顯得尤為必要。多處理器實時任務排程研究主要包含三個方面的問題：實時任務的分派策略、排程演算法和可排程性判定邊界。這三個方面都會對系統的實時性和效能產生明顯的影響，因此dcs儲存作業系統對其分別進行了優化。
no.2安如磐石，捍衛資料資產
可靠性是儲存的基石，只有穩定可靠的儲存才能為使用者持續的提供服務，保證使用者資料的安全。dcs儲存作業系統在可靠性方面做了諸多優化和改進，具體包括磁碟系統的優化、raid系統的優化和快取系統的優化等等。從多個方面保證儲存作業系統本身的可靠性，進而為儲存系統提供了可靠的保障。
磁碟子系統方面，dcs採用多個層次增加磁碟子系統的可靠性。首先，針對儲存系統後端鏈路的不可靠性，採用鏈路故障判定演算法。該演算法可以有效的處理後端鏈路的閃斷問題，保證對後端磁碟陣列訪問的連續性。其次，針對磁碟壞塊/壞道問題，採用跳躍磁碟掃瞄和修復演算法。該演算法通過對磁碟特定區域進行測試驗證，將損壞的磁碟通過校驗碼進行恢復，並重對映到磁碟的其它區域。同時本演算法可以根據磁碟的負載情況動態調整掃瞄的頻度。再次，針對磁碟壽命問題，採用磁碟智慧型替換演算法。該演算法通過統計磁碟壞塊數量和使用時間等引數決定是否替換磁碟，當滿足要求時，該演算法將在不影響前端業務的情況下將舊磁碟的資料遷移到新的磁碟上，實現磁碟的替換。
no.3全域性加速，資料自動遷移
為了提供高效能的儲存系統，dcs儲存作業系統在兩個方面進行了高效能相關設計，分別是高效能儲存池和高效能快取。高效能儲存池可以將數百塊硬碟整合成為乙個容錯的大儲存池，再提供給上層使用。高效能快取提供大容量的快取系統，降低訪問後端儲存的概率，從而提高計算節點訪問儲存的效能。
儲存池層將磁碟資料分塊，按指定單條帶成員盤（塊）數、負載均衡、離散分布原則進行組織，可靈活更改條帶塊。當單個盤失效時，儲存池層可以智慧型計算熱備塊在池中的分布，使用多塊成員盤進行重構，避免傳統單盤寫入效能瓶頸造成raid重構時間過長帶來的資料可靠性風險。在可靠分布式raid基礎上，將資料進一步分塊虛擬化，形成邏輯卷，使用分布式和多副本元資料組織。同時，儲存池層還實現了分級混合儲存，可以構建基於ssd和普通機械硬碟的混合儲存池，通過ssd硬碟實現更高效能的儲存池。
高效能快取通過全域性共享快取實現，採用全域性共享快取的方式可以實現快取空間的共享，從而提高快取命中率，提公升計算節點訪問儲存的效能。
no.4智慧型管理，釋放儲存潛力
傳統的儲存系統中，當計算節點需要一部分儲存空間的時候，往往是預先從後端儲存系統中劃分出一部分足夠大的空間。這個空間往往不是被馬上用掉，而是需要乙個月甚至是更長時間才能用到的空間；但由於這部分儲存空間已經被預留了出來，其它計算節點將無法利用這些已經部署但閒置的儲存容量。這種情況下，尤其是有多個計算節點連線統一儲存的情況下，就會預分配很多空間，進而造成儲存空間的極大浪費。
在dcs儲存作業系統的儲存池層，採用一種基於自動精簡配置的資源分配演算法。在初始階段，計算系統會感知到乙個與傳統儲存相同的儲存空間，但該空間為虛擬空間，並不占用實際的儲存資源；儲存資源不是即刻被分配給計算節點，而是根據實際使用量逐步分配，從而實現空間的高效利用。
不滯於物，以遊無窮
一言以蔽之，儲存系統，尤其是高階儲存，往往服務於大型企業的核心業務系統，如何保證關鍵資料不丟失、全年業務不中斷，是高階儲存的終極使命，對企業生存和發展至關重要；dcs可以集資料管理功能、可用性和出色效能表現與一體，幫助客戶提高儲存架構效率，實現高效的訪問資料和不受限制的發展業務，實現資料「隨需而用、不滯於物」的逍遙境界。
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