什么，你还不知道RAID2.0+ ？
文章目录
- 一、RAID2.0+介绍
- 二、为什么需要RAID2.0+?
- 三、RAID 2.0+块虚拟化技术
-
- 3.1、RAID2.0+概念
- 3.2、RAID 2.0+块虚拟化实现机制
- 四、RAID2.0+优势
一、RAID2.0+介绍
华为RAID2.0+是华为存储在传统RAID基础上研发的新一代RAID技术，也称为块虚拟化技术。该技术将物理空间和数据空间分散分布成分散的块，可以充分发挥系统的读写能力，方便扩展，也方便了空间的按需分配，数据的热度排布，迁移。
RAID 2.0+最典型的特点是不再使用整块的硬盘作为RAID基础单元，而是将硬盘切分成一定容量的小块，从不同的硬盘上选取一个小块就可以组成一个小的RAID组。这样，RAID单元不再局限在单一盘，通过更多的盘提供输出能有更高的盘性能。而且遇到硬盘失效时，并发多盘写入可以解决重构写入瓶颈问题，理论上重构性能可以达到与参与重构盘数量同样的性能提升。
华为RAID2.0+采用底层硬盘管理和上层资源管理两层虚拟化管理模式。在系统内部，每个硬盘空间被划分成一个个小粒度的数据块，基于数据块来构建RAID组，使得数据均匀地分布到存储池的所有硬盘上。同时，以数据块为单元来进行资源管理，大大提高了资源管理的效率。
二、为什么需要RAID2.0+?
要了解为什么会出现RAID2.0，就不得不思考传统的RAID存在的问题和弊端。那么传统的RAID有哪些问题和弊端呢？
传统RAID弊端：
（1）数据恢复时间较长
传统RAID在数据重建方面表现较差，由于传统RAID技术的可靠性是通过磁盘间的冗余来实现，随着数据量的不断增大，我们知道数据重构时，需要通过读取非故障数据和校验数据，并对读取的数据进行相应处理，将数据恢复到热备盘中，更换故障硬盘后再将热备盘数据回拷到更换后的硬盘中，这个重构的过程可能需要十几个小时，甚至几十个小时才能完成，这样就有发生二次损坏的概率，一旦发生二次损坏，可能会造成数据全部丢失无法恢复。
（2）读写性能瓶颈：
传统RAID技术中，热备盘是写操作性能瓶颈点，同时RAID组中的其他磁盘是读操作性能瓶颈点，大容量磁盘对传统RAID技术的挑战就在于此。
（3）扩展性差：
传统RAID技术中，当存储容量增加时，需要增加更多的磁盘来组成更大的RAID组，导致RAID组中的磁盘数量过多，难以维护和管理。
（4）可靠性问题：
传统RAID技术中，当RAID组中某块磁盘发生故障时，处于同一个RAID组中的其他盘将会存在大量的读操作去获取条带数据，然后生成故障盘上的数据，写入热备磁盘中，这是一个完整的数据重建过程。这个过程会造成若干块磁盘存在读操作，一块磁盘存在写操作，增加了系统的复杂性和故障点。
考虑到传统RAID技术存在诸多弊端，于是华为推出RAID2.0技术，来解决现代大容量硬盘在使用中面临的问题。
三、RAID 2.0+块虚拟化技术
那么华为RAID2.0是通过什么方式来解决传统RAID存在的问题的呢？在讲RAID2.0的实现方式之前，需要先了解华为RAID2.0+相关的概念。
3.1、RAID2.0+概念
硬盘域：硬盘域是由多块相同或不同类型的硬盘组合而成。不同的硬盘域间相互隔离，如果将不同的业务承载到不同硬盘域中，就隔离了业务之间的性能影响和故障影响。
存储池：存储池创建于硬盘域中，是存放存储空间资源的容器，所有应用服务器使用的存储空间都来自于存储池。
存储层：存储池中相同性能的存储介质集合，用于管理不同性能的存储介质，以便为不同性能要求的应用提供不同存储空间。
CHUNK：硬盘上划分的连续的固定大小的物理空间，简写为CK。
CHUNK Group：由不同硬盘的CK组成的逻辑集合。CHUNK Group具有RAID属性，简写为CKG。
块虚拟化：一种新型RAID技术。该技术将硬盘划分成若干固定大小的块（CHUNK），然后将其组合成若干个CKG。当某一硬盘发生故障时，故障硬盘中CHUNK所在CKG的来源硬盘都参与重构，大大增加了参与重构的硬盘的数量，从而消除传统RAID组的重构性能瓶颈，提高了数据重构的速度。块虚拟化技术将数据分布到系统所有硬盘，充分发挥系统的读写处理能力。
Extent：Extent是在CKG中划分的固定大小的块（默认4MB）。它是组成thick LUN的基本单位，也是存储池中申请空间、释放空间和迁移数据的最小单位。
Grain：Grain是在Extent中按照固定大小进一步划分的更细粒度的块（默认64KB）。它是组成thin LUN的基本单位，Grain内的LBA（Logical Block Address）是连续的。
热备空间：块虚拟化技术中用于重构故障块数据的空间。在某一CK故障时，系统将使用热备空间中的CK顶替故障的CK，并通知CKG中其他CK向该热备空间进行数据重构，以保证数据的安全性和读写性能不受影响。
重构：重构是当某块硬盘发生故障时，将故障硬盘的数据恢复到热备空间的CK中，并将该热备空间的CK代替故障硬盘中的CK的过程。数据重构时，需要通过读取非故障数据和校验数据，并对读取的数据进行相应处理，将数据恢复到热备空间中，从而数据的安全性和可靠性。采用传统技术重构时，仅仅是故障硬盘所在的RAID中的所有硬盘参与重构。采用RAID2.0+技术重构时，故障硬盘所在的硬盘域中的所有同类型硬盘都参与重构，可以极大提升数据重构速度，缩短数据恢复时间。
3.2、RAID 2.0+块虚拟化实现机制
存储的数据最终都会存储到SSD盘上，如果有些盘片上存放的数据不均匀，就可能导致某些压力大的SSD盘成为系统的瓶颈。
为应对该问题，RAID 2.0+块虚拟化技术通过更细粒度的划分，实现所有LUN的数据均衡的分布在每个SSD盘上，实现盘的负载均衡。
1、存储系统所有硬盘划分为多个硬盘域，每个硬盘域可以由多块相同或不同类型的硬盘组成。硬盘域的硬盘类型决定了存储池可以创建的存储层级。不同硬盘域之间相互隔离。
2、存储系统将各存储层的硬盘划分为固定大小的CHUNK。
3、每一个存储层的CHUNK按照用户在DeviceManager上设置的“RAID策略”和“热备策略”组成CHUNK group和热备空间。
4、存储系统按照用户在DeviceManager管理界面上设置的“数据迁移粒度”将CHUNK group划分为更小的Extent，它是组成thick LUN的最小单位。
5、当用户创建thin LUN时，存储系统还会在Extent的基础上再进行更细粒度的划分（Grain），并以Grain为单位映射到thin LUN，从而实现对存储的精细化管理。
这样一来，当前端业务在往后端存储写入数据时，数据以一种负载平衡的方式写入硬盘域的所有硬盘中，数据读取时同样是从所有硬盘中读出，华为RAID2.0相比传统RAID的数据读取速度要快于十几甚至几十倍。
四、RAID2.0+优势
相比传统RAID机制，RAID2.0+具备如下优势：
1、业务负载均衡，避免热点。数据打散到资源池内所有硬盘上，没有热点，硬盘负荷平均，避免个别盘因为承担更多的写操作而提前达到寿命的上限。
2、快速重构，缩小风险窗口。当硬盘故障时，故障盘上的有效数据会被重构到资源池内除故障盘外的所有盘上，实现了多对多的重构，速度快，大幅缩短数据处于非冗余状态的时间。
3、全盘参与重构。资源池内所有硬盘都会参与重构，每个盘的重构负载很低，重构过程对上层应用无影响。
点赞收藏