簡述RAID技術與寬條帶化、糾刪編碼技術的同步
出處:張瀚文 譯 發(fā)布于:2011-08-25 12:25:43
通過本篇您可以了解到:今天的RAID系統(tǒng),較上世紀80年代設定各RAID級別時,已經(jīng)發(fā)生了天翻地覆地改變。同時還會了解為什么諸如寬條帶化、存儲虛擬化技術和糾刪編碼會逐漸改變RAID的初設定。
可能沒有哪種技術像RAID那樣和企業(yè)級存儲行業(yè)緊密相關。這是因為將諸多物理磁盤驅動器組合成一個單獨的虛擬驅動器可以大大改善性能和可靠性。在2011年的RAID系統(tǒng)已與傳統(tǒng)的磁盤配置大相徑庭,或稱為RAID級別,該名稱出現(xiàn)在1988年的一份具有奠基意義的文件里"一個獨立磁盤冗余陣列,Redundant Arrays of Independent Disks ,簡稱RAID."
過時的RAID概念
開始時RAID 方案主要針對SCSI硬盤系統(tǒng),系統(tǒng)成本比較昂貴。1993年,HighPoint公司推出了款IDE-RAID控制芯片,能夠利用相對廉價的IDE 硬盤來組建RAID系統(tǒng),從而大大降低了RAID的"門檻".從此,個人用戶也開始關注這項技術,因為硬盤是現(xiàn)代個人計算機中發(fā)展為"緩慢"和缺少安全性的設備,而用戶存儲在其中的數(shù)據(jù)卻常常遠超計算機的本身價格。在花費相對較少的情況下,RAID技術可以使個人用戶也享受到成倍的磁盤速度提升和更高的數(shù)據(jù)安全性,現(xiàn)在個人電腦市場上的IDE-RAID控制芯片主要出自HighPoint和Promise公司,此外還有一部分來自AMI公司。
面向個人用戶的IDE-RAID芯片一般只提供了RAID 0、RAID 1和RAID 0+1(RAID 10)等RAID規(guī)范的支持,雖然它們在技術上無法與商用系統(tǒng)相提并論,但是對普通用戶來說其提供的速度提升和安全保證已經(jīng)足夠了。隨著硬盤接口傳輸率的不斷提高,IDE-RAID芯片也不斷地更新?lián)Q代,芯片市場上的主流芯片已經(jīng)全部支持ATA 100標準,而HighPoint公司新推出的HPT 372芯片和Promise的PDC20276芯片,甚至已經(jīng)可以支持ATA 133標準的IDE硬盤。在主板廠商競爭加劇、個人電腦用戶要求逐漸提高的今天,在主板上板載RAID芯片的廠商已經(jīng)不在少數(shù),用戶完全可以不用購置 RAID卡,直接組建自己的磁盤陣列,感受磁盤狂飆的速度。
RAID的下一步發(fā)展:寬條帶化、存儲虛擬化技術和糾刪編碼
存儲生產(chǎn)商們已經(jīng)快速地修正改善RAID級別,來滿足其客戶的需要。寬條帶化、存儲虛擬化技術和糾刪編碼等技術正逐漸改變著RAID的初設定。然而,很多這方面的工作沒有被正式宣布,對客戶保持透明,并保留原有的相關術語。
EMC、HP和其它的一些廠商完全摒棄了上世紀90年代中整個磁盤的理念,在分布在諸多驅動器之間的容量分割區(qū)里設定RAID 1和RAID5.本世紀諸如3PAR和Compellent等公司更進一步,其寬條帶化技術在每個硬盤驅動器中都只存放很少的數(shù)據(jù)。且將數(shù)據(jù)分散在各不同的驅動器之間提高了平均性能,而且這樣在發(fā)生故障時,降低了重構RAID所需的時間。雖然許多陣列仍依賴嚴格的磁盤組的定義,不過很多高端設備已經(jīng)將數(shù)據(jù)更廣泛地分布。
和服務器虛擬化類似,存儲虛擬化打破了物理和邏輯系統(tǒng)的嚴格聯(lián)接。虛擬化的陣列將磁盤和文件系統(tǒng)提供給主機端,而不考慮后端特定磁盤組。這使得數(shù)據(jù)可以在各RAID組、硬盤驅動器、閃存存儲、甚至各陣列之間靈活地移動。在較低的層面,傳統(tǒng)意義上的RAID依舊被使用著,不過存儲虛擬化克服了其不靈活的布局以及性能上的限制。
正如我在八月份的一篇技巧中提到的,糾刪編碼遠不像典型的RAID系統(tǒng)中使用的簡單的奇偶校驗那樣,而是一種全新的數(shù)據(jù)保護函數(shù)。雖然經(jīng)常被看作是"雙奇偶校驗",絕大部分的RAID 6部署其實是采用了里德。索羅門碼,較之于基本的奇偶校驗更具優(yōu)勢。這樣的系統(tǒng)可以不僅恢復丟失的數(shù)據(jù),而且可以檢測數(shù)據(jù)的不一致性。一些系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分布在各驅動器之間、各存儲節(jié)點之間、甚至各地之間以獲取更別的可靠性。雖然這些計算方式在上世紀80年代就已經(jīng)被廣泛了解,但計算能力的不足使得其難以利用在存儲陣列上。
后RAID時代
今天企業(yè)級存儲系統(tǒng)更希望將這些現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)保護技術應用在其傳統(tǒng)RAID級別里,而且至少會使用到一定的虛擬化技術。數(shù)據(jù)存儲購買者往往會面對諸多新技術概念而變得難以進行評估。因此有必要拋棄過時的RAID經(jīng)驗主義而關注現(xiàn)實工作中系統(tǒng)所需的性能和可管理性。以往要獲取高性能的途徑就是將數(shù)據(jù)條帶化(或稱為RAID 0)和RAID 1結合,形成RAID 0+1或稱RAID 10系統(tǒng)。而在現(xiàn)代系統(tǒng)中則可配置DRAM和閃存,無需用RAID 1犧牲50%的存儲容量,寬條帶化和自動分級即可以提供更高的性能。相類似的,數(shù)據(jù)庫管理員也因為傳統(tǒng)部署上性能的局限而不愿意采用RAID 5.但今天的系統(tǒng)已經(jīng)可以克服這些問題,提供較基本的鏡像更高的性能,以滿足數(shù)據(jù)庫管理員的要求。
各種新的技術使得RAID技術更為普及,但并不是說所有的RAID系統(tǒng)都是一樣的。陣列中處理器的運算能力和緩存的容量可以在布置硬盤驅動器外提供更多性能。硬盤驅動器日益增大的容量可以使得小型陣列作為大型系統(tǒng)的不錯的替代品,當然性能上會差一些。簡而言之,沒有人能假定一個系統(tǒng)的實際性能。
RAID通過同時使用多個磁盤,提高了傳輸速率。RAID通過在多個磁盤上同時存儲和讀取數(shù)據(jù)來大幅提高存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量(Throughput)。在RAID中,可以讓很多磁盤驅動器同時傳輸數(shù)據(jù),而這些磁盤驅動器在邏輯上又是一個磁盤驅動器,所以使用RAID可以達到單個磁盤驅動器幾倍、幾十倍甚至上百倍的速率。這也是RAID初想要解決的問題。因為當時CPU的速度增長很快,而磁盤驅動器的數(shù)據(jù)傳輸速率無法大幅提高,所以需要有一種方案解決二者之間的矛盾。RAID成功了。
對存儲采購者而言,的策略是檢測實際工作環(huán)境中存儲設備的性能而非根據(jù)RAID級別進行推算。他們可以向供應商索取各種參考信息,并檢驗這樣的一個系統(tǒng)是否能支撐其應用。RAID并非已經(jīng)淘汰,不過企業(yè)級存儲中的關鍵問題已經(jīng)遠遠超過了RAID.
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