RAID-Algorithmen sind seit langem ein anerkannter Standard auf dem Gebiet der Datenspeicherung und bieten voreingestellte Indikatoren für Zuverlässigkeit und Zugriffsgeschwindigkeit. Obwohl es nicht viele RAID-Varianten gibt, sind die wichtigsten derzeit die Stufen 1, 5 und 6 (plus deren Kombination mit einer Nullstufe). Ihre Weiterentwicklung in Form von RAID EE ermöglichte es jedoch, sowohl ihre Vorteile zu steigern als auch einige bestehende Nachteile zu verringern.
Im Allgemeinen ist die Idee von RAID EE nicht neu. Und ist seit langem in einer Reihe von Controllern enthalten. Nehmen Sie zumindest ziemlich beliebte RAID-Controller von Adaptec. Unter Datenspeichersystemen ist die Unterstützung dieser Algorithmen jedoch immer noch sehr selten. Der taiwanesische Speicherhersteller Qsan Technology ist nur einer der wenigen, die die Möglichkeit implementiert haben, RAID EE in ihren Produkten zu verwenden (ab Firmware-Version 1.3.0).
Wofür ist RAID EE so gut?
Der Hauptunterschied zwischen EE- und herkömmlichen Levels besteht in der Aufnahme einer Hot-Spare-Backup-Festplatte (oder mehrerer Laufwerke gleichzeitig) in die RAID-Gruppe. Das heißt, mit anderen Worten, die Daten in der Gruppe werden nicht nur von den Hauptfestplatten, sondern auch von den Hot-Spare-Festplatten so „verteilt“, dass auf jeder Festplatte freie Blöcke vorhanden sind, deren Gesamtvolumen dem Volumen der Festplatte (n) entspricht. “ heiße "Reserve.
RAID EE kann für die klassischen Level 5 und 6 sowie für deren Kombinationen mit einem Null-Level (50, 60) verwendet werden. Betrachten Sie beispielsweise ein Blockzuweisungsschema für Level 5EE mit 4 Festplatten plus Hot Spare.
In dem Diagramm ist P ein Paritätsblock, S ist ein Hot-Spare-Block. Angenommen, Laufwerk 2 ist in einer Gruppe fehlgeschlagen.
Infolgedessen werden Blöcke mit Daten von Datenträger 2 in Hot-Spare-Blöcken wiederhergestellt.
Sobald wir die ausgefallene Festplatte ersetzen, kehren die zuvor kopierten Blöcke an ihren Platz zurück, und die Hot-Spare-Blöcke stehen wieder für eine „Hot“ -Reserve zur Verfügung.
Sie können auch ein Beispiel für ein Blockzuweisungsschema für Level 60EE mit 8 Festplatten (2 Gruppen 2 + 2) und zwei Hot-Spare-Festplatten angeben.
Beachten Sie, dass Qsan- Speichersysteme bis zu 8 Hot-Spare-Laufwerke als Teil einer einzelnen EE-RAID-Gruppe unterstützen und so ein beispielloses Maß an Datenschutz bieten.
Die Verwendung von Hot Spare-Discs als Teil einer Gruppe bietet gegenüber dedizierten Discs eine Reihe von Vorteilen. Zuallererst sind diese Festplatten an Lese- / Schreibvorgängen beteiligt, wodurch die Gesamtleistung der RAID-Gruppe erhöht wird. Natürlich wird die Erhöhung der Zugriffsgeschwindigkeit nicht beeindruckend sein, aber sie ist absolut kostenlos.
Der zweite und noch wichtigere Punkt ist eine signifikante Verkürzung der Wiederherstellungszeit. Wenn wir die traditionellen Stufen von RAID 5 oder 6 berücksichtigen, beginnt im Falle eines Festplattenfehlers der Prozess der Wiederherstellung der fehlenden Blöcke auf dem Sicherungslaufwerk. In diesem Fall hängt die Schreibgeschwindigkeit der wiederhergestellten Blöcke von der Leistung einer einzelnen Hot-Spare-Festplatte ab. Wir vergessen auch nicht die Standard-E / A-Operationen während der Arbeit mit dem Array, die zusammen mit dem Wiederherstellungsprozess verarbeitet werden sollten. Je mehr Festplatten in einer Gruppe vorhanden sind und je höher die Kapazität der einzelnen Festplatten ist, desto länger dauert der Wiederherstellungsprozess. Infolgedessen kann der Wiederherstellungsprozess auf großen NL-SAS-Festplatten mehrere Tage dauern, während derer sich das Array im Zustand "Verschlechtert" befindet.
Bei Verwendung von RAID EE ist der Wiederherstellungsprozess schneller. Hot Spare-Blöcke befinden sich auf allen Datenträgern der Gruppe. Der Vorgang des Schreibens in diese Blöcke erfolgt parallel. Die Wiederherstellungszeit hängt natürlich immer noch von der Größe der Festplatte in der Gruppe und der aktuellen Aktivität der E / A-Vorgänge ab. Die Verwendung des parallelen Schreibens in reservierte Bereiche auf Datenträgern kann jedoch die Zeit, die das Array im verschlechterten Zustand verbringt, erheblich reduzieren. Es ist erwähnenswert, dass die Zunahme von Hot-Spare-Laufwerken als Teil der RAID-EE-Gruppe die Wiederherstellungszeit aufgrund der stärkeren Parallelisierung von Schreibvorgängen zu freien Blöcken noch weiter verkürzen kann.
Um zu überprüfen, ob die Wiederherstellungszeit verkürzt wurde, wurden mehrere Tests durchgeführt. Ein kleines Volumen von 100 GB wurde speziell verwendet, um Ergebnisse in einer vernünftigen Zeit zu erzielen.
Wir haben den Qsan XS5224-D mit einer an den Server angeschlossenen iSCSI-Schnittstelle getestet, die die Last mithilfe von IOMeter erstellt hat. Die verwendeten Laufwerke waren 24 x Seagate Constellation ES, ST500NM0001, 500 GB.
Profile laden:
- Sicherungsmuster (sequentielles Lesen / Schreiben, 256 KB (MB / s))
- Datenbankzugriffsmuster (wie von Intel / StorageReview.com definiert, 8 KB, 67% gelesen, 100% zufällig)
- Dateiserver-Zugriffsmuster (wie von Intel definiert)
- Leerlauf
RAID5- und RADI5-EE-Vergleich
RAID60- und RADI60 EE-Vergleich
Basierend auf den Tests können wir den Schluss ziehen, dass die Implementierung von RAID EE im Qsan- Speicher wirklich dazu beiträgt, die Wiederherstellungszeit zu verkürzen. Diese Aussage gilt jedoch nur für Situationen, in denen Lesevorgänge in der Art der Last vorherrschen.
Vergessen Sie nicht, dass während des Wiederaufbaus die Ausfallwahrscheinlichkeit anderer Festplatten in der Gruppe aufgrund der stark erhöhten Belastung erheblich zunimmt. Daher ist die Verkürzung der Wiederherstellungszeit einer der Schlüsselparameter für die Datenerhaltung. Die Möglichkeit, RAID EE zu verwenden, ermöglicht es lediglich, diese Zahl zu verbessern. Sie können jedoch noch mehr Effizienz erzielen, wenn Sie RAID EE im Qsan- Speicher zusammen mit einer anderen proprietären Technologie verwenden - Fast Rebuild , die nur wirklich belegte Datenblöcke kopiert. Durch eine ordnungsgemäße Speicherplatzplanung werden potenzielle Probleme in Zukunft beseitigt. Und das reichhaltige Arsenal an Möglichkeiten, das der Hersteller von Speichersystemen dafür bietet, wird die Attraktivität dieser Speichersysteme in den Augen des Kunden nur erhöhen.