數(shù)據(jù)的征途是星辰大海、浪潮智能存儲(chǔ)以InRAID為其護(hù)航

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2017-12-18 13:27:28 作者：來(lái)源：CTI論壇評(píng)論：0 　點(diǎn)擊：

　　2017年11月在對(duì)未來(lái)科學(xué)的探索中，面對(duì)“天眼”探空、神舟飛天、墨子“傳信”等眾多原創(chuàng)基礎(chǔ)科學(xué)對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的巨大影響，科學(xué)界面提出了中國(guó)科學(xué)的未來(lái)是星辰大海的觀點(diǎn)。同樣是基礎(chǔ)技術(shù)創(chuàng)新，在存儲(chǔ)領(lǐng)域，面對(duì)數(shù)據(jù)的“星辰大海”，浪潮智能存儲(chǔ)的InRAID技術(shù)實(shí)現(xiàn)化繁為簡(jiǎn)的數(shù)據(jù)管理策略：以“2+1”的硬盤(pán)虛擬化三板斧，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)的邏輯化，一舉管理數(shù)以浩如煙海的億級(jí)KB級(jí)邏輯塊。

　　RAID，企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)的基本功

　　“天眼”探空、神舟飛天、墨子“傳信”、高鐵奔馳、北斗組網(wǎng)、超算“發(fā)威”、大飛機(jī)首飛……中國(guó)科學(xué)創(chuàng)新迎來(lái)前所未有的黃金時(shí)期。正如2017年11月未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮上，科學(xué)界人士所表示的：中國(guó)科學(xué)的征途是“星辰大海”，在基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域有大量創(chuàng)新等待被探索。事實(shí)上，基礎(chǔ)科學(xué)做創(chuàng)新，在各個(gè)領(lǐng)域幾乎都是難題；但一旦做出創(chuàng)新了，就會(huì)帶動(dòng)業(yè)界技術(shù)進(jìn)步。比如基因工程、量子計(jì)算、腦科學(xué)研究等等基礎(chǔ)科學(xué)，已然成為科學(xué)界的“星辰大海”，這些基礎(chǔ)科學(xué)的每一個(gè)成就對(duì)推動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生了巨大影響。

　　這一情況在存儲(chǔ)領(lǐng)域同樣得到了驗(yàn)證，RAID功能作為基礎(chǔ)的存儲(chǔ)介質(zhì)虛擬化技術(shù)，關(guān)系著企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)的性能、可靠性和靈活性，一直是考驗(yàn)業(yè)界存儲(chǔ)廠商技術(shù)實(shí)力的關(guān)鍵。浪潮智能存儲(chǔ)G2平臺(tái)如何通過(guò)InRAID技術(shù)創(chuàng)新，獲得比傳統(tǒng)RAID最高10倍的性能、重構(gòu)效率和容量擴(kuò)展提升呢？這得從RAID的演進(jìn)說(shuō)起。

　　RAID演進(jìn)

　　RAID技術(shù)在存儲(chǔ)領(lǐng)域可以說(shuō)是毋庸置疑的基礎(chǔ)技術(shù)，很多IT從業(yè)者就是從RAID技術(shù)開(kāi)始了解企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)的。RAID是什么呢？根據(jù)全球網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)工業(yè)協(xié)會(huì)SNIA（the Storage Networking Industry Association）對(duì)RAID的定義，RAID是英文Redundant Array of Independent Disks的縮寫(xiě)，中文意思是獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列。

　　這里有個(gè)小插曲，RAID一詞最早出現(xiàn)在1987年加利福尼亞大學(xué)伯克利分校David Patterson等人的論文中，是指“廉價(jià)磁盤(pán)冗余陣列（A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks）”，研究的初衷是平衡當(dāng)時(shí)CPU快速的性能，當(dāng)時(shí)CPU效能每年大約增長(zhǎng)30-50%，而硬磁機(jī)只能增長(zhǎng)約7%。研究小組希望能找出一種新的技術(shù)，于是RAID早期被用來(lái)整合大量廉價(jià)的硬盤(pán)，在短期內(nèi)，立即提升效能來(lái)平衡計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力。但后來(lái)發(fā)現(xiàn)，大量便宜磁盤(pán)組合并不能適用于現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境，后來(lái)Inexpensive被改為independent，RAID的定義變?yōu)榘S多獨(dú)立的磁盤(pán)組的冗余陣列，也就是我們?nèi)缃窨吹降臉幼印?/div>

　　RAID技術(shù)有什么好處呢？雖然RAID包含多塊硬盤(pán)，但是在操作系統(tǒng)下將其視為“一個(gè)”超級(jí)大盤(pán)。不難看出，RAID的本質(zhì)就是N個(gè)硬盤(pán)的虛擬化，對(duì)下層硬盤(pán)進(jìn)行扇區(qū)管理，對(duì)上層業(yè)務(wù)提供IO透明服務(wù)。

　　此時(shí)，傳統(tǒng)RAID技術(shù)包含RAID0～RAID60等十多個(gè)規(guī)范，在實(shí)際應(yīng)用中使用較多的是RAID0、1、5、6、10、50、60等等。

　　傳統(tǒng)RAID誕生之初，曾給企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)帶來(lái)巨大利好，體現(xiàn)在提高傳輸效率和容錯(cuò)能力兩個(gè)方面。在提高傳輸速率方面，傳統(tǒng)RAID技術(shù)通過(guò)在多個(gè)硬盤(pán)上同時(shí)存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)來(lái)大幅提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量。在RAID中，可以讓很多硬盤(pán)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，所以使用RAID能達(dá)到單個(gè)硬盤(pán)幾倍、幾十倍的速率。在數(shù)據(jù)容錯(cuò)方面，由于硬盤(pán)本身無(wú)法提供容錯(cuò)，RAID容錯(cuò)是可提供較為完備的相互校驗(yàn)/恢復(fù)/鏡像等措施，提高了容錯(cuò)度和冗余性。

　　傳統(tǒng)RAID并不完美

　　傳統(tǒng)RAID技術(shù)重構(gòu)時(shí)間長(zhǎng)，重構(gòu)期間數(shù)據(jù)可靠性保障差。在存儲(chǔ)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，傳統(tǒng)RAID技術(shù)的BUG并不明顯，但一旦遇到硬盤(pán)故障，需要數(shù)據(jù)重構(gòu)時(shí)卻存在較大的數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)RAID是以物理硬盤(pán)為單元，RAID重構(gòu)過(guò)程中數(shù)據(jù)沒(méi)有可靠性保障。這就是說(shuō)，如果在傳統(tǒng)RAID重構(gòu)完成前出現(xiàn)壞盤(pán)就將造成數(shù)據(jù)丟失，不可恢復(fù)。令這一缺陷雪上加霜的是，傳統(tǒng)硬盤(pán)重構(gòu)的時(shí)間窗口比較大，進(jìn)一步加大了數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。以一塊2TB 7.2K rpm盤(pán)為例，重構(gòu)時(shí)平均寫(xiě)入速度為30M/s左右，完成重構(gòu)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)18個(gè)小時(shí)。

　　另外，傳統(tǒng)RAID一旦配置完成，組內(nèi)硬盤(pán)會(huì)鎖死，擴(kuò)容可能停機(jī)且最大擴(kuò)容盤(pán)數(shù)受限。在做存儲(chǔ)系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，要求管理員準(zhǔn)確的計(jì)算出當(dāng)前每個(gè)單元業(yè)務(wù)的容量、IO需求，并評(píng)估每個(gè)單元業(yè)務(wù)未來(lái)發(fā)展的容量、性能要求；否則要么設(shè)計(jì)不足，存儲(chǔ)不能完全滿足業(yè)務(wù)需求，要么過(guò)度設(shè)計(jì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)。配置完成后，RAID組內(nèi)硬盤(pán)鎖死。如果因?yàn)楦鞣N未預(yù)測(cè)到的變化需要調(diào)整原分配，那么只能通過(guò)手動(dòng)配置刪除和重新分配，以及復(fù)雜的數(shù)據(jù)遷入遷出來(lái)實(shí)現(xiàn)。值得一提的是，這一手動(dòng)調(diào)整RAID的過(guò)程，很多時(shí)候需要中斷業(yè)務(wù)。

　　浪潮InRAID：2+1數(shù)據(jù)虛擬化管理

　　浪潮智能存儲(chǔ)G2平臺(tái)基于InRAID技術(shù)變傳統(tǒng)RAID的固定管理模式為2+1數(shù)據(jù)虛擬化管理模式：1是指同一類(lèi)型的硬進(jìn)行1次RAID分組；2是指硬盤(pán)的兩層虛擬化，第一層是硬盤(pán)切分為KB級(jí)邏輯塊，第二層是不同類(lèi)型硬盤(pán)的多個(gè)邏輯塊構(gòu)成一個(gè)LUN。通過(guò)“2+1”數(shù)據(jù)虛擬化管理（2次硬盤(pán)邏輯化+1次用戶態(tài)虛擬化），實(shí)現(xiàn)硬盤(pán)資源池化。

　　首先，2是指完成兩次硬盤(pán)的邏輯化和虛擬化。

　　第一次：硬盤(pán)RD化

對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部物理硬盤(pán)，按介質(zhì)的性能不同分配不同的Disk&LUN，包括SAS SSD、RI SSD（讀取密集型SSD）、SAS HDD、SAS NearLine HDD（SAS協(xié)議的近線磁盤(pán)）四類(lèi)存儲(chǔ)存儲(chǔ)介質(zhì)。
將系統(tǒng)內(nèi)部每種不同類(lèi)型的存儲(chǔ)介質(zhì)按一定數(shù)量劃分為邏輯上的RD（RAID）。

　　第二次：KB級(jí)邏輯塊

將不同硬盤(pán)上按RAID組成Mdisk。
將Mdisk切分成16MB-8GB，默認(rèn)1GB（大小可配置）的更細(xì)粒度邏輯塊（Extent）。

　　其次，1是指完成一次面向用戶態(tài)的共享卷構(gòu)建。

按需將1-N個(gè)更細(xì)粒度邏輯塊（Extent）組成卷（Volume）/文件（File）。

　　這里打個(gè)形象的比方，上述過(guò)程可以用包餃子做個(gè)簡(jiǎn)單生動(dòng)的解釋。1-4步驟是剁餡兒，包括一系列備料、切、剁等流程，提供對(duì)硬盤(pán)的邏輯化和虛擬化；步驟5是拌餡兒，提供面向用戶態(tài)的數(shù)據(jù)服務(wù)。

　　InRAID的價(jià)值：重構(gòu)快10X、擴(kuò)容增5X、閃存優(yōu)化快40%

　　相比傳統(tǒng)RAID，浪潮InRAID技術(shù)帶來(lái)的好處顯而易見(jiàn)。

　　首先，重構(gòu)效率提升10X。

　　當(dāng)一個(gè)邏輯塊故障時(shí)，重構(gòu)的僅是一個(gè)邏輯塊大小的數(shù)據(jù)，1-3秒即可完成重構(gòu)。

　　當(dāng)一個(gè)物理硬盤(pán)故障時(shí)，RAID組內(nèi)所有硬盤(pán)參加重構(gòu)。還以上邊的2TB 7.2K rpm盤(pán)重構(gòu)為例，用浪潮InRAID重構(gòu)，每TB重構(gòu)小于30分鐘完成（傳統(tǒng)RAID下每TB重構(gòu)需要9小時(shí)），2TB重構(gòu)時(shí)間縮短至1小時(shí)內(nèi)，重構(gòu)效率比傳統(tǒng)RAID提升10倍以上，大大降低重構(gòu)期間的硬盤(pán)失效概率。

　　其次，擴(kuò)容能力提升5X+

　　InRAID和傳統(tǒng)RAID相比，承載主機(jī)IO的硬盤(pán)數(shù)量發(fā)生了變化，最多可承載128塊硬盤(pán)，比傳統(tǒng)RAID容量提升5倍以上。

　　此外InRAID不再配置閑置的熱備盤(pán)，所有盤(pán)都在處理IO，減少閑置熱備浪費(fèi)。

　　最后，基于InRAID的多線程，可提升閃存介質(zhì)性能。

　　浪潮G2 InRAID技術(shù)有多個(gè)線程處理IO，具備混合工作負(fù)載處理能力，可針對(duì)不同IO大小進(jìn)行并行處理，尤其對(duì)SSD的處理有很大的性能提升。寫(xiě)IOPS性能可提升40%。

　　加載InRAID，助力浪潮智能存儲(chǔ)G2賣(mài)出2億+

　　自2017年2月發(fā)布后，僅半年多時(shí)間，浪潮智能存儲(chǔ)G2上市半年銷(xiāo)售額近2億，還獲得了兩個(gè)單項(xiàng)目千萬(wàn)元級(jí)的大單，浪潮在企業(yè)級(jí)SAN存儲(chǔ)方面可以說(shuō)遇到了過(guò)去幾年中發(fā)展最好的階段。能夠取得這一突破，一部分原因要?dú)w因于浪潮在InRAID等一系列存儲(chǔ)技術(shù)上的創(chuàng)新。

　　“InRAID穩(wěn)定性已經(jīng)歷市場(chǎng)充分驗(yàn)證，是G2產(chǎn)品默認(rèn)RAID配置。”浪潮資深產(chǎn)品經(jīng)理翟爽表示，“目前浪潮在統(tǒng)一存儲(chǔ)，以及全固態(tài)存儲(chǔ)市場(chǎng)中是很有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的。我們擁有IT領(lǐng)域唯一設(shè)在企業(yè)的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 -- 浪潮高效能服務(wù)器和存儲(chǔ)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，并擁有上百項(xiàng)存儲(chǔ)技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可根據(jù)用戶業(yè)務(wù)場(chǎng)景和需求進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，增加產(chǎn)品和應(yīng)用之間的結(jié)合度，這意味著我們的產(chǎn)品靈活性更高，更符合應(yīng)用實(shí)際需求，為用戶業(yè)務(wù)保駕護(hù)航。”

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