Dorado RAID

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Dorado RAID

2023-10-19 05:17| 来源: 网络整理| 查看: 265

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众所周知,RAID保护是存储系统必备的基本功能,为客户提供高可靠性和性能保证。

然而随着容量剧增,RAID重建时间越来越难保证,RAID保护的可靠性降低了,存储供应商不断调整策略,以适应最新的发展和磁盘驱动器技术的变化,有些厂商使用大容量磁盘,但容量利用率和系统性能依然比较低,这种方法限制了用户RAID组的磁盘数,冗余比高,例如4:2 RAID6组,减少开销并加速重建,但是,每个成员磁盘的性能仍然受到数据构建周期的限制,这反过来会影响数据可靠性,因此一些供应商采用新的RAID2.0技术,来突破单磁盘的性能限制,价格高,对服务表现的影响也很明显,闪存价格昂贵,所以全闪存时代的设备和系统无法容忍磁盘利用率大大降低,也不能接受服务性能的影响,因为闪存的核心就是高性能。

现有系统的持续升级意味着,客户需要不断购买更高容量的磁盘来逐渐取代现有磁盘。不同容量的磁盘将用于同一系统中,问题是如何在不同容量磁盘混用的环境中,保证最佳利用率,这一点至关重要,正是由于这个原因,设计针对三盘同时失效的保护机制RAID-TP。而这就是提出不同规格的RAID-TP的概念,可以同时容忍三个磁盘同时故障,该功能和动态RAID功能都是创新的RAID技术。

Dorado通过写入重定向技术来有效地进行满条带写入,这样,在磁盘加入到现有RAID组后性能可以维持不变。RAID-TP采用了华为优化的FlexEC算法,这个算法允许系统容忍三盘同时故障,这样不仅提高了可靠性,还允许更长的重建时间,与传统的RAID系统相比,使用该算法重建时实际从单个磁盘读取的数据量减少了70%,降低了对系统性能的影响。

在传统的4:2 RAID6组中,利用率通常约为67%。

动态RAID技术,使系统能够动态调整条带宽度,并且根据不同容量的混合,该算法会自动找到最佳的条带宽度,从而实现最佳的利用率。系统中的条带逐渐被新条带替代,以实现最佳的整体容量利用率。当系统热备盘的空间不足时,系统会自动缩小条带,以确保新写入的数据在用户指定的冗余级别下得到保护,这会占用可用容量。理论上,当用户具有足够的容量时,即使只有5个磁盘没有故障,该系统仍然可以正常工作,这个功能允许用户在方便的时间,选择适当的替换磁盘。

OceanStor Dorado V6存储系统采用动态RAID技术实现冗余设计,根据RAID中检验位的个数不同提供不同的保护级别。存储系统提供3种保护级别,RAID 5、RAID 6和RAID-TP。在不考虑热备空间的情况下,各不同保护级别的对比分析如表1所示。

不同的RAID级别对性能的影响差异不大,RAID5、RAID6、RAID-TP依次随着冗余度的升高,性能呈稍下降的趋势。对于不同的I/O模型(随机/顺序、读/写),有不同的表现:

随机读与顺序读性能相当。

顺序写性能高于随机写性能。

在存储规划部署阶段,需要根据业务情况选择最合适的RAID级别,考虑性能差异并兼顾空间利用率与可靠性。

RAID策略配置建议:

对于核心业务(如运营商的计费系统或金融A类在线交易系统等),RAID策略建议配置为RAID-TP。

对于非核心业务,RAID策略建议配置为RAID 6或RAID 5。

动态RAID重构技术

OceanStor Dorado V6存储系统采用动态RAID重构技术(也称缩列重构技术),重构粒度为CK。即存储池总的可用硬盘小于RAID成员盘数,缩列重构时保持M(校验列)不变,减少N(数据列)的方式进行重构,重构前后RAID校验列数不变,数据列数变少。缩列重构完成后,RAID组成员盘数减少,但是RAID冗余级别不变。当故障盘更换完成后,系统会根据存储池内的可用硬盘数,增加N(数据列),新写数据就会采用新的RAID方式,故障期间写的数据也会逐渐转换为新的RAID方式。

我们以13块盘组成的存储池为例讲述动态RAID重构的过程。

假设其RAID级别为RAID 6,热备策略设置为“低(1盘)”,计算可知CKG的分条长度N+M=10+2。

首先,根据RAID 2.0+块虚拟化技术可以理解:分别来自12块硬盘(Disk0 ~ Disk11)的CK按照数据列N=10、校验列M=2的分条结构组成CKG。

当有盘失效时,系统根据当前CKG的映射信息,排除掉当前CKG已占用的盘ID,然后进行如下判断:

如果还能在其他盘上分配到新CK(例如只坏了1块盘Disk4,但Disk12可用),则系统直接对失效的CK进行重构,RAID为N+M不变;

如果分配不到其他盘新的CK(例如同时坏了2块盘,Disk4和Disk12),那么重构把CKG交由垃圾回收机制进行回收写入。新写入的CKG因为不包含失效盘,所以列数会变成(N-1)+M,或者是经过重组后变成更少的列数,M不变。

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