对wide stripe技术的一点思考

RAID技术发展到现在遇到了应用瓶颈，其最大的问题在于数据重构时间过长。在漫长的数据重构过程中，多块盘损坏的概率很高。对于RAID6而言，如果第三块盘损坏，那么数据将会彻底丢失。在数据重构过程中，应用数据和重构数据相互竞争有限的IO带宽，导致数据重构时间进一步增加，数据安全性受到严重挑战。

面对RAID这样的问题，业内一直在思考我们RAID的技术是否已经走到了历史的尽头。笔者曾经也分析过，业内的很多存储公司都针对这个问题提出了自己的解决方案。其中名气最大的一个概念就是Declustered RAID。Declustered RAID只是一类RAID而已，没有具体的定义。还有一些公司干脆把RAID拿掉，将数据冗余的工作交给了文件系统，文件系统在文件级别进行数据保护，业内很多人都附和，底层RAID气数将近，未来属于文件系统。互联网公司做的更加干脆，在磁盘级根本不需要RAID，所有数据保存到两个或者三个存储节点上，主节点坏了，还有其他两个备份节点。最近一段时间，NetApp和Dell的动态磁盘技术闹的风风火火，极大地减少了数据重构时间，并且在一段时间内可以容忍多块磁盘损坏。看到这儿，我们可以感觉到，这个领域已经烽烟四起。可以肯定的是，不同厂商的解决方案都在告诉我们，随着磁盘容量的增加，传统RAID已经很难胜任数据保护的作用，必将退出历史舞台，只是时间而已了。

最近一段时间，笔者一直在研究如何解决传统RAID数据重构问题。无意间，我的思路和NetApp解决方案不谋而合。个人认为动态磁盘技术是传统RAID的一个很好替代和延续。动态磁盘技术的本质在于将数据保护层和磁盘管理层分离。传统RAID中，数据保护层和磁盘管理层是相互紧耦合的一种关系。RAID6的数据分布（Array）和磁盘（Disk Group）是一一对应的关系，一旦一个磁盘顺坏，那么将会影响到一个Array中的所有条带。这种紧耦合的关系将会导致如下两个性能瓶颈点：

1）spare是一个严重的写入瓶颈。所有的数据重构出来之后，都需要写入spare盘。这个性能瓶颈点是很容易被发现的，并且可以通过distribute spare技术解决这个问题。

 

2）重构读瓶颈。在传统RAID中，由于保护层和磁盘层一一对应，重构读性能最大性能为单盘读性能。因此，对于数据重构而言，重构读是一个严重的瓶颈点。并且这个瓶颈点将会限制distribute spare技术的应用。

动态磁盘技术可以解决上述两大瓶颈点。因此可以大幅度提升数据重构性能，并且可以随着磁盘数量线性扩展。动态磁盘解决上述问题的核心技术在于wide stripe技术。当数据保护层和磁盘管理层分离之后，数据保护层中的数据可以动态的随意、均匀分布到所有磁盘上。如此一来，一个损坏的磁盘将会影响到所有的Array，并且会调用所有的磁盘对损坏的数据进行恢复。自然而然，重构读和spare单点写入的问题将会消失，在磁盘数量达到一定的情况下，数据重构的性能将会急剧提升。

有人担心Wide Stripe会引入混合读写问题，从而导致单盘读写性能下降。的确，当条带中的数据无序分布到所有磁盘上之后，单盘的读写性能会下降，所以，在磁盘数量较少的情况下，动态磁盘技术带来的价值不大，磁盘越多，体现的价值越大。正可谓“三个臭皮匠，胜过诸葛亮”，单盘性能的降低无所谓，关键在于总体性能。

上图是Dell动态磁盘阵列的重构时间对比结果。采用动态磁盘技术后，重构时间大幅降低，并且在两块盘同时损坏时表现尤为突出。可以说动态磁盘技术是传统RAID的一个很好替代方案。

和文件系统数据冗余解决方案相比，从技术的角度来看，动态磁盘技术有何不同呢？其实，在我看来，动态磁盘技术（DDP）、IBM Declustered RAID、Panasas 的Object Store以及HP的Virtual RAID，其本质上是完全一样的。概括起来就是上述提到的“数据保护层和磁盘管理层的分离”。数据保护层可以在文件系统级别实现，也可以在块设备级别实现。不同的实现产生不同的系统形态及特性。动态磁盘技术在块设备级别实现了数据保护层，Object Store在文件系统级别实现了数据保护层。磁盘管理层主要实现资源块的分配，为数据保护层提供存储对象。因此，上述提到的这些解决方案，有着相同的思想，所以，有着很多共性问题。

面对传统RAID的问题，数据保护层和磁盘管理层的分离是大势所趋，分离之后采用Wide Stripe技术可以天然破解传统RAID的重构瓶颈点，可以大幅提高数据可靠性。当然，新生事物必然有它新的问题，例如，如何平衡数据分布？数据迁移对应用性能造成多大影响？如何更好的优化数据分配算法？如何优化顺序读性能？新技术的优势是明显的，问题也是很多的，一个伟大的时代才刚刚开始。