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六大RAID技术发展

  【IT168 导购】随着RAID技术发展,目前市场上也出现了一些更高级的RAID技术,例如一些新RAID级别、更高级的“虚拟”功能以及从外部存储中引入的一些概念等。下面就对这些新的技术、概念分别进行介绍RAID技术发展。

  1. 更优化的磁盘利用率

  随着硬盘的技术的发展,单个硬盘的容量逐渐变大,但客户的原有系统不可能随着新的技术出现而淘汰,这样就产生了老系统与新设备的融合问题。例如之前使用的RAID5 是5块36GB硬盘组成的,随着业务的发展,RAID5需要在线扩容,由于36GB的盘已经停产,客户只能购买72GB的磁盘,那么对于每个扩容上去的 72GB磁盘,只能有效利用36GB的空间,从而浪费掉了50%容量。

  新的更优化的磁盘利用率功能,采用更为“虚拟”的技术,可以有效地利用大容量硬盘剩下的空间。2个36GB的磁盘和2个72GB的磁盘可以做成一个Array1(4×36GB),那两个72GB的剩余的2×36GB空间可以做成另外一个Array2,从而利用上了所有的硬盘空间。当然,从性能上考虑,可以把Array1做成RAID5,用于大 I/O要求的生产系统数据存取;把Array2做成RAID0,用于很少I/O要求的临时数据存放。

  2. Copyback热备份

  Copyback热备份功能是一个非常简单的概念,但却是比较有用的一个功能。我们还是回顾一下传统的RAID5+热备份盘的情况吧,3个磁盘做成一个RAID5,另外有一个热备份盘。当Disk3磁盘坏掉之后,热备份盘会自动顶替Disk3,再Rebuild之后恢复为完整的RAID5。之后拔下Disk3,换上新的盘,但其实热备份盘已经变成了”Disk3”,需要手工把新换上的新盘设置为热备份盘,从而热备份盘的位置发生了改变。

  Copyback热备份的功能在于自动“回拷”,在新的Disk3插入之后,热备份盘上的数据会自动拷贝到新的Disk3上,之后自动还原成热备份盘,从而保证了热备份盘的固定位置。对于系统管理员来说,总是希望把热备份盘定义为固定槽位以便于管理,Copyback热备份功能就可以帮助管理员实现这个愿望,无论多少次换盘,热备份盘的位置永远是固定的。

  当然,并不是所有的管理员都认为越自动化越好。比如在Copyback功能激活后,插入新盘的情况下会自动“回拷”,由于性能会受到一定的影响,所以一般需要在系统I/O比较少的时候进行。管理员可以根据自身的需要,“Enable”或者“Disable”此功能。

  3. RAID 1

  RAID1是指两块硬盘做Mirror,完全的镜像,两块硬盘不进行条带化,而只是写入同样的数据,RAID1技术只适应于两块磁盘。能否在奇数数量盘上也实现镜像?RAID1E可以实现这样的功能,和RAID1不一样,RAID1E是一种虚拟的镜像,不是基于单个物理盘,而是基于盘上的条带化数据。在3块磁盘的情况下,数据被条带化为A,B,C,D........,在第一个条带组中分别写入A,B,C,在第二个条带组中写入C,A,B,以此类推。这样对于每个条带化的数据A,B,C,D……,都会在不同的盘上存放两份,实现了基于数据块的镜像。

  当然,根据RAID1E的工作原理,在多个偶数盘上,比如4/6/8等也可以实现RAID1E,但一般不建议这么做,而是建议做RAID10,因为在这些情况下,RAID10的容错概率要比RAID1E高。

  4. RAID 5EE

  RAID5EE是一个比较实用的技术。让我们回顾一下传统的RAID5+HotSpare盘的情况,正常的I/O读写都是在RAID5上进行的,只有在 RAID5中的一块磁盘损坏的情况下,HotSpare磁盘才进行顶替,换句话说,如果RAID5中的磁盘都能正常工作的话,HotSpare磁盘是空闲、不需要转动的,这是一种被动的热备份方式,因为热备份磁盘的带宽并没有被有效利用。

  有没有一种解决办法呢?RAID5EE提供了一个完善的替代“RAID5+HotSpare”盘的解决办法。原来的一块单独HotSpare热备份盘也进行Stripe条带化,并且平均分配到了5块磁盘中。这样,在RAID5EE读写的时候,5块磁盘同时参与I/O,相比于4块磁盘+HotSpare盘的情况,多了一个磁盘的读写带宽,提高了性能。特别是在整体磁盘数量比较少,如4/5/6等的情况下,性能的提高尤为明显。

  RAID5EE相比于RAID5性能提高,那对于可靠性和容量利用率有什么影响呢?对于RAID5EE来讲,一块硬盘损坏,就会自动重构成一个RAID5,另外一个硬盘再损坏,就会变成 Degraded状态的RAID5,这和RAID5+HotSpare的容错能力是一样的,也就是可靠性一样;对于RAID5EE来讲,损失的容量为2块物理磁盘,而对于RAID5+HotSpare来讲,损失的容量也为2块物理磁盘,所以容量利用率也一致。

  值得注意的一点,RAID5EE中包括的HotSpare盘是分布在每个磁盘中的,只能供RAID5EE本身来使用,不能做另外RAID5的热备。也就是说,如果客户有两个或者更多个RAID5,一个HotSpare盘需要为所有RAID5服务的话,客户不要使用RAID5EE,因为RAID5EE只适用于替代一个 RAID5+HotSpare盘的情况。

  5. RAID 6

  RAID6是在RAID5的基础上,可以允许2块磁盘的同时损坏,属于更高级的一种容错技术。目前各个厂家的产品都相继推出了RAID6,但使用的RAID6不尽相同,如采用Intel P+Q编码、RAID-DP编码、PARK编码等等。

  由于RAID6能够支持2块磁盘的同时损坏,所以更适合应用于MTBF相对低的SATA磁盘。但由于RAID6的算法相对比较复杂,所以写性能,特别是在损坏一块盘、两块盘情况下的性能会比较差,客户需要根据自己的实际应用综合评定选择,千万不能拣了芝麻而丢了西瓜。

  大家可以看到,对于数据区从0到11来说,都有两个不同的校验区,如1,有绿色P和黄色P两个校验区。这样,无论同时损坏哪两块硬盘,都可以从另外的硬盘中恢复出所有的数据。

  6. Snapshot快照

  提起Snapshot快照,很多人都会以为我在谈外部存储。的确,对于外部存储来讲,Snapshot已经成为了一个标准的功能,无论对于高端磁盘阵列,还是中低端磁盘阵列,一般都具有这种功能。但是随着服务器内部RAID技术发展,有的厂家,比如Adaptec,也把Snapshot快照功能融入进来。

  Snapshot的核心在于对逻辑卷进行指定时间点的快照,从而生成一个虚拟的快照卷,从而进行数据备份、克隆等等。对于Adaptec的Snapshot而言,有两种实现方式。

  一是Snapshot Backup。在这种模式下,会把源逻辑盘上指定时间点的数据完全复制到目标快照卷中,从而客户可以对Snapshot快照卷进行操作,也可以实现复制多个一样的系统。需要指出的是,和普通的Copy不同,Snapshot是指定时间点的拷贝,所以Snapshot卷上的数据在指定时间点上是一致性的,可以适用于数据库等应用环境。

  另外一种是Snapshot Nobackup。这种模式更类似外部存储中使用的Snapshot技术。它对于源逻辑卷创建指定时间点的临时“Copy”,生成了Snapshot卷,从而用于磁带备份或者数据参考。这种模式并不拷贝所有的数据,而仅仅是采用Copy-on-Write的机制拷贝写入的即将变化的数据,所以相对于第一种方式而言,需要更少的I/O,对系统的性能影响也比较小。客户可以根据自身的需求来选择相应的Snapshot方式。

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