RAID 2.0+ Virtualización de Block y Reconstrucción rápida de datos

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Antecedentes: Las fallas de disco ocurrieron en los sistemas de almacenamiento en la compañía M, lo que degradó el rendimiento del servicio y puso en riesgo la confiabilidad del sistema. El Sr. W tuvo que trabajar horas extras para reconstruir los datos. Esto significa que tuvo que cancelar la cita con su novia en la víspera de Navidad.

 

Storage Journal RAID 2.0+ Block Virtualization


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¿Qué es RAID 2.0+?

 

Con la tendencia de la digitalización creciendo en más industrias, los datos se están convirtiendo en el núcleo de las operaciones de una empresa. Un sistema de almacenamiento empresarial es complejo, y los discos son los más grandes en cantidad y más susceptibles de dañarse. Un sistema de almacenamiento que utiliza tecnologías RAID tradicionales generalmente tiene varios grupos RAID, y cada grupo RAID contiene varios discos. Debido a que la frecuencia de acceso al servicio varía entre los grupos RAID, la carga de trabajo en los discos también varía, lo que a su vez aumenta la posibilidad de fallas en el disco. En caso de fallas de varios discos, el rendimiento del sistema de almacenamiento se degradará y los servicios se interrumpirán. La reconstrucción de datos en un grupo RAID tradicional compromete el rendimiento general del sistema, lleva mucho tiempo y aumenta los riesgos de pérdida de datos. En un escenario donde se utilizan las tecnologías RAID tradicionales, cuando se producen fallas en el disco, el sistema inicia los discos de repuesto dinámico y reconstruye los datos en función de la política RAID utilizada. Una vez que se reemplazan los discos defectuosos, los datos de los discos de repuesto dinámico deben volver a copiarse en los nuevos discos, lo que demora mucho tiempo y prolonga la restauración de los datos. Por ejemplo, en un grupo RAID 5 tradicional (8D + 1P), se tarda casi 40 horas en reconstruir los datos en un disco de 7.2k RPM 4 TB. Esto trae confiabilidad cuestionable.

 

En este contexto, Huawei desarrolló la tecnología RAID 2.0+ basada en tecnologías RAID tradicionales. RAID 2.0+ resuelve con éxito los problemas que ocurrieron en los grupos RAID tradicionales y se las arregla para lograr el equilibrio de carga, el rendimiento mejorado y la rápida reconstrucción de datos.

 

Los datos se distribuyen automáticamente de manera uniforme en todos los discos de un grupo de almacenamiento, lo que elimina las cargas de disco desequilibradas y reduce la posibilidad general de fallas en el sistema de almacenamiento.

Los datos se distribuyen automáticamente de manera uniforme en todos los discos en un sistema de almacenamiento, por lo que más discos participan en el procesamiento de la escritura de datos, lo que mejora la lectura general del sistema de almacenamiento y la velocidad de escritura.

Cuando se producen fallas en el disco, todos los discos de origen de un grupo de almacenamiento participan en la reconstrucción de los datos, lo que hace que la construcción de los datos sea mucho más rápida. La velocidad de construcción de datos de RAID 2.0+ es 20 veces más rápida que la de un grupo RAID tradicional.

 

 

Términos RAID 2.0+:

 

Dominio de disco: un dominio de disco está formado por varios discos de una matriz de almacenamiento. Puede elegir SSD (para nivel de alto rendimiento), discos SAS (para nivel de rendimiento) y discos NL-SAS (para nivel de capacidad).

 

Chunk (CK): Un trozo es la unidad para dividir el espacio de disco en un sistema de almacenamiento. Un trozo es de 64 MB de tamaño.

 

Grupo de almacenamiento: un grupo de almacenamiento consiste en varios grupos de fragmentos (CKG) de uno o más medios de almacenamiento.

 

Grupo de fragmentos (CKG): en un grupo de almacenamiento, un número específico de fragmentos forman un grupo de fragmentos basado en un grupo RAID específico.

 

Extensión: una extensión es un espacio lógico de tamaño fijo por el que se divide el espacio en un grupo de almacenamiento. La extensión es la unidad más pequeña para solicitar y liberar espacio y migrar datos. Una extensión es generalmente de 512 KB a 64 MB de tamaño. El tamaño predeterminado es de 4 MB.

 

LUN: Un LUN se compone de múltiples extensiones. Una LUN puede contener múltiples extensiones que son de diferentes medios de almacenamiento, por lo que más discos participan en la lectura y escritura de datos, lo que garantiza una respuesta rápida, una alta eficiencia y un mejor rendimiento.

 

La siguiente figura describe los principios de funcionamiento de RAID 2.0+.


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Un dominio de disco consta de uno o más tipos de discos, y los discos en un dominio de disco se dividen en fragmentos (indicados por los números en la figura) por el sistema de almacenamiento. Los grupos de almacenamiento se crean en un dominio de disco. Un grupo de almacenamiento puede contener varios medios de disco. Los medios de disco del mismo tipo forman un nivel de almacenamiento. (Los fragmentos de los mismos medios de disco forman un grupo de fragmentos en función de un nivel RAID específico, y varios grupos de fragmentos con los mismos medios de disco forman un nivel de almacenamiento en un grupo de almacenamiento). En los grupos de fragmentos de cada nivel de almacenamiento, el espacio se divide en las extensiones que son incluso más pequeñas que los trozos, y las extensiones de los mismos o diferentes niveles de almacenamiento conforman un LUN.

¿Por qué la reconstrucción de datos con RAID 2.0+ es mucho más rápida que con un grupo RAID tradicional?

 

En un grupo RAID tradicional, cuando se producen fallas en el disco, el sistema inicia automáticamente los discos de repuesto dinámico y reconstruye los datos según la política RAID especificada. Una vez que se reemplazan los discos defectuosos, los datos de los discos de repuesto dinámico deben copiarse en los nuevos discos. Durante el proceso de copia de datos, la velocidad de reconstrucción de datos depende del rendimiento de los discos de repuesto dinámico y los nuevos discos, lo que alarga la reconstrucción de los datos.

 

Por el contrario, RAID 2.0+ emplea tecnologías de virtualización subyacentes, donde los fragmentos de una agrupación de almacenamiento forman grupos de fragmentos basados en un nivel de RAID. Cuando ocurre una falla en el disco, el grupo de fragmentos donde residen los fragmentos en el disco fallido comienza la reconstrucción de los datos, lo que involucra a muchos discos. Además, el espacio de repuesto dinámico en RAID 2.0+ se distribuye aleatoriamente en el dominio del disco en lugar de hacerlo desde un solo disco.

 

La siguiente figura describe el proceso:


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En consecuencia, la velocidad de reconstrucción de datos ya no depende del rendimiento de un solo disco y es 20 veces más rápida que la de un grupo RAID tradicional.


¿Cómo se implementan los niveles RAID en RAID 2.0+?


Los principios de funcionamiento de RAID 2.0+ son crear dominios de disco utilizando grupos de discos y luego dividir los discos en trozos. Al crear una agrupación de almacenamiento, debe especificar las políticas RAID para los niveles de almacenamiento en la agrupación de almacenamiento, es decir, los fragmentos forman grupos de fragmentos basados en políticas RAID específicas.


Tenga en cuenta que dado que un dominio de disco puede admitir un máximo de tres tipos de discos, se puede crear un máximo de tres niveles de almacenamiento en un grupo de almacenamiento, lo que significa que se puede usar un máximo de tres políticas RAID (una para cada nivel de almacenamiento) una piscina de almacenamiento.

 

¿Los niveles RAID compatibles con RAID 2.0+ tienen requisitos mínimos de cantidad de discos? ¿Por qué?


Sí. Para un grupo RAID 5 (8D + 1P), se requieren al menos nueve discos. Esto se debe a que los fragmentos que forman los grupos de fragmentos basados en RAID 5 no pueden ser proporcionados por el mismo disco. En otras palabras, se requieren nueve fragmentos para crear un grupo RAID 5 (8D + 1P), y nueve discos deben proporcionarlos. Estos requisitos son para el propósito de seguridad. Si dos o más fragmentos en un grupo de fragmentos son del mismo disco, el fragmento no se puede recuperar (dependiendo de su política RAID) cuando el disco falló, lo que resulta en la pérdida de datos.

¿De dónde viene el espacio de repuesto en RAID 2.0+?


A diferencia de lo que ocurre en un grupo RAID tradicional, el espacio de repuesto dinámico en RAID 2.0+ no proviene de discos de repuesto dinámico, sino de fragmentos de repuesto dinámico. Debido a que los trozos forman grupos de trozos basados en un grupo RAID específico, los trozos de repuesto dinámico se distribuyen aleatoriamente en los discos en el dominio del disco.


El tamaño del espacio de repuesto dinámico está determinado por las políticas de repuesto dinámico. Para obtener detalles sobre la relación entre las políticas de repuesto dinámico y el espacio de repuesto dinámico, consulte la Guía de servicios de almacenamiento básico del sistema de almacenamiento OceanStor 18500 y 18800 y 18800F V100R001C00.


¿Los fragmentos de un grupo de fragmentos deben provenir de discos del mismo tipo? ¿Son compatibles los niveles RAID dinámicos?

 

Los fragmentos de un grupo de fragmentos deben provenir de discos del mismo tipo. Los niveles RAID dinámicos no son compatibles. Después de crear un grupo de almacenamiento, los niveles de RAID de los niveles de almacenamiento no se pueden cambiar.


¿Por qué RAID 2.0+ usa los tres niveles de datos de extensión, grupo de trozos y trozo? ¿Puede usar sólo dos de ellos?


Los tres niveles tienen diferentes funciones. Una extensión es la unidad básica para el almacenamiento en niveles dinámico; los grupos de fragmentos se utilizan para crear niveles RAID para los fragmentos; y los trozos son para la virtualización de bloques.


¿Por qué usar tanto extensión como chunk en lugar de usar chunk con una granularidad más pequeña?


Una granularidad demasiado pequeña afectará el rendimiento del sistema. Debido a que una extensión es la unidad básica para el almacenamiento en niveles dinámico, una extensión no debe ser de tamaño demasiado grande.


¿Un dominio de disco tiene límites al número de discos que contiene? ¿Cuál es la cantidad recomendada?


Un dominio de disco tiene límites a la cantidad mínima y máxima de discos que contiene. El número mínimo depende de la agrupación de almacenamiento, los niveles de RAID y las políticas de repuesto dinámico, y el número máximo depende de las especificaciones del dominio del disco. Por motivos de fiabilidad y rendimiento, se recomienda configurar 48 discos para cada nivel en un dominio de disco. (Un nivel corresponde a un tipo de disco específico).

 

El 99% de los usuarios aprenden RAID 2.0+ viendo la tecnología RAID 2.0+.


Para obtener información adicional sobre RAID 2.0+, consulte la Guía de servicios de almacenamiento básico del sistema de almacenamiento básico V100R001C00 de OceanStor 18500 y 18800 y 18800F.


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