作為一種成熟、可靠的硬盤系統(tǒng)數(shù)據(jù)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，RAID技術(shù)自誕生以來一直作為存儲(chǔ)系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)而存在。但是隨著近年數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)趨勢(shì)，傳統(tǒng)RAID逐漸暴露出越來越多的問題。

　　硬盤故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失時(shí)，RAID重構(gòu)的進(jìn)程會(huì)占用系統(tǒng)的資源，導(dǎo)致應(yīng)用系統(tǒng)整體性能下降，同時(shí)重構(gòu)的時(shí)間漫長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)故障或錯(cuò)誤，極大地增加數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，傳統(tǒng)RAID受限于硬盤數(shù)量，無法滿足企業(yè)對(duì)資源統(tǒng)一靈活調(diào)配的需求，同時(shí)數(shù)據(jù)重構(gòu)時(shí)影響數(shù)據(jù)的讀寫性能，那么怎么來提供數(shù)據(jù)的讀寫性能呢？

　　作為國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的能夠在技術(shù)上跟國(guó)外存儲(chǔ)廠商并駕齊驅(qū)的廠商，宏杉科技針對(duì)傳統(tǒng)RAID的以上問題，提出了全新的CRAID算法。
　
　一.獨(dú)具匠心的CRAID3.0

　　CRAID技術(shù)是宏杉科技針對(duì)傳統(tǒng)RAID的缺陷，在傳統(tǒng)RAID技術(shù)之上的革新。CRAID1.0提升了故障硬盤的重建效率；CRAID2.0允許RAID組中任意壞三塊盤，數(shù)據(jù)不丟失；CRAID3.0提升了數(shù)據(jù)讀寫性能和減少了重建時(shí)間。

　　CRAID1.0技術(shù)，主要是將組建好的RAID組分割為數(shù)千甚至上萬個(gè)小單元進(jìn)行精細(xì)化管理（也即是Cell），提升了故障硬盤的重建效率，提高了系統(tǒng)可靠性。在此基礎(chǔ)上，宏杉科技又推出了CRAID2.0技術(shù)，采用全新的RAID算法和三重校驗(yàn)機(jī)制，可以在一個(gè)RAID組中任意壞三塊盤的情況下保證數(shù)據(jù)的不丟失，業(yè)務(wù)不中斷。

2015年，宏杉科技又獨(dú)具匠心在CRAID1.0和CRAID2.0的基礎(chǔ)上，推出了最新的RAID概念–CRAID3.0技術(shù)。將CRAID1.0和CRAID2.0一層虛擬化管理的模式變?yōu)閮蓪犹摂M化管理模式，在具備前二種CRAID技術(shù)優(yōu)勢(shì)的前提下，以數(shù)據(jù)塊為單元管理數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)讀寫性能和減少重建時(shí)間。

圖1 CRAID 3.0

 
　　二.CRAID 3.0是這樣“煉成”的！

　　2.1 CRAID3.0基本原理

　　宏杉科技CRAID3.0采用底層硬盤管理和上層資源管理兩層虛擬化進(jìn)行管理的模式，每個(gè)硬盤空間被劃分成一個(gè)個(gè)小粒度的數(shù)據(jù)塊，在這些數(shù)據(jù)塊的基礎(chǔ)上來構(gòu)建RAID組，使得數(shù)據(jù)均勻地分布到存儲(chǔ)池的所有硬盤上，同時(shí)，以數(shù)據(jù)塊為單元來進(jìn)行資源管理，大大提高了資源管理的效率。

　　1) 每個(gè)硬盤被切分成固定大小的數(shù)據(jù)塊（Chunk，也叫CK）。存儲(chǔ)系統(tǒng)將不同硬盤的Chunk（CK）按照RAID算法組成Chunk Group（DCG）；

圖2 Chunk和DCG

　　2）DCG被劃分為固定大小的存儲(chǔ)單元Cell， Cell是構(gòu)成LUN的基本單位。一個(gè)存儲(chǔ)池基于指定的一個(gè)硬盤域創(chuàng)建，可以從該硬盤域上動(dòng)態(tài)的分配Chunk（CK）資源，并按照每個(gè)存儲(chǔ)層的"RAID策略"組成DCG向應(yīng)用提供具有RAID保護(hù)的存儲(chǔ)資源。

圖3 CRAID 3.0技術(shù)原理圖

 
3）支持RAID 0、1、5、6、10等RAID級(jí)別，但是必須是相同的RAID建立一個(gè)存儲(chǔ)池。
 
　　2.2 CRAID 3.0實(shí)現(xiàn)框架

　　CRAID 3.0的實(shí)現(xiàn)框架如下圖所示：

　　存儲(chǔ)系統(tǒng)層由同一類型硬盤組成，不同層級(jí)支持不同類型的硬盤：構(gòu)成高性能層的SSD硬盤，構(gòu)成性能層的SAS硬盤和構(gòu)成容量層的SATA硬盤。
 
　　每一個(gè)存儲(chǔ)層的Chunk按照用戶設(shè)置的"RAID策略"來組成Chunk Group（DCG），用戶可以為存儲(chǔ)池（Storage Pool）中的每一個(gè)存儲(chǔ)層分別設(shè)置"RAID策略"。
 
　　存儲(chǔ)系統(tǒng)會(huì)將Chunk Group（DCG）切分為更小的Cell。Cell作為數(shù)據(jù)遷移的最小粒度和構(gòu)成LUN的基本單位。
 
　　若干Cell組成對(duì)外體現(xiàn)為主機(jī)訪問的LUN。在處理用戶的讀寫請(qǐng)求以及進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移時(shí)，LUN向存儲(chǔ)系統(tǒng)申請(qǐng)空間、釋放空間、遷移數(shù)據(jù)都是以Cell為單位進(jìn)行的。
 
　　三、看看CRAID 3.0優(yōu)勢(shì)都有啥？
 
　　相比傳統(tǒng)RAID技術(shù)，CRAID技術(shù)在數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)性能和空間利用率方面都有了明顯提高，主要體現(xiàn)如下幾方面：
 
　　允許任意三塊盤故障：CRAID技術(shù)不拘泥于傳統(tǒng)，采用全新的算法和三重?cái)?shù)據(jù)校驗(yàn)機(jī)制，提供更高的數(shù)據(jù)安全機(jī)制，允許在同一個(gè)硬盤組中任意三塊硬盤同時(shí)發(fā)生完全物理故障，數(shù)據(jù)不丟失，業(yè)務(wù)不中斷。在更換三塊新硬盤后，支持并行重建。
 

RAID類型 硬盤物理故障 說 明
RAID1/10/01 壞指定硬盤的1/2 鏡像對(duì)硬盤不能同時(shí)故障，不能壞任意兩塊盤
RAID5 壞一塊盤 不能同時(shí)壞兩塊物理盤
RAID6 壞兩塊盤 不能同時(shí)壞三塊物理盤
CRAID 壞任意三塊盤 同時(shí)可任意壞三塊物理盤，數(shù)據(jù)不丟失

 

       性能負(fù)載分?jǐn)偅?/strong>CRAID技術(shù)采用分散數(shù)據(jù)塊技術(shù)，前端主機(jī)上的邏輯卷來自于硬盤組中所有硬盤，數(shù)據(jù)的IO讀寫壓力在硬盤組中實(shí)現(xiàn)了所有硬盤均衡分?jǐn)?，不存在硬盤熱點(diǎn)，大幅提升IO讀寫性能。
　　空間利用率高：傳統(tǒng)的RAID5/6技術(shù)僅含1/2塊校驗(yàn)盤。RAID1/10技術(shù)通過鏡像原理，可允許RAID組中一半硬盤發(fā)生故障，數(shù)據(jù)不丟失，但硬盤空間利用率只有50%。CRAID技術(shù)采用N+1/2/3模式，用戶可自由指定校驗(yàn)盤的數(shù)量，在提升了數(shù)據(jù)安全的同時(shí)，也提高了硬盤空間利用率。
 
　　快速重建：針對(duì)小塊數(shù)據(jù)的損壞，直接利用資源池中預(yù)留的空白Chunk進(jìn)行快速重建。當(dāng)預(yù)留的空白Chunk使用完以后，仍有數(shù)據(jù)塊發(fā)生故障，系統(tǒng)將發(fā)生故障的Cell數(shù)據(jù)直接替換到預(yù)留的空白Cell單元上，瞬間完成Cell的替換，保障數(shù)據(jù)不丟失。同時(shí)，基于分散數(shù)據(jù)塊技術(shù)，當(dāng)硬盤組中一塊硬盤發(fā)生故障，硬盤組中所有硬盤參與并發(fā)重建，重建數(shù)據(jù)流的寫帶寬不再是性能瓶頸，重建速度進(jìn)一步提升。
 
　　局部重建：不采用熱備盤頂替，只對(duì)原盤發(fā)生變化的部分進(jìn)行重建。這適用于硬盤未損壞，但發(fā)生過閃斷或人為誤操作造成的短暫硬盤失效。比如硬盤在短時(shí)間內(nèi)被拔出又插回，可只重建硬盤不在位時(shí)所變化的數(shù)據(jù)，重建時(shí)間短。這種方式，相比于傳統(tǒng)RAID機(jī)制，極大降低RAID組性能受影響程度。
 
　　優(yōu)化重建：僅重建被LUN使用的Cell，未使用的Cell不重建。重建調(diào)度時(shí)，優(yōu)先重建存在介質(zhì)錯(cuò)誤的Cell，然后再使用拷貝的方式重建其他Cell，以盡可能的避免該Cell所處的其它硬盤發(fā)生故障導(dǎo)致的Cell損壞。支持多重重建，可同時(shí)重建多個(gè)故障硬盤，提高重建總體效率。

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