Panoramica
Lo scopo di questo articolo è di illustrare in breve la configurazione RAID impiegata da StorSimple Storage Management Appliance. Per comprendere questa configurazione, è necessario comprendere i concetti di RAID e conoscere il modo in cui il sistema operativo visualizza lo spazio su disco. Le informazioni contenute in questo articolo sono applicabili a tutti i modelli delle serie 5000 e 7000.
Che cos'è LA RAID?
RAID è l'acronimo di Redundant Array of Independent Disks. RAID è una metodologia per l'archiviazione delle informazioni su più dischi in modo da offrire prestazioni superiori, capacità di archiviazione aggiuntiva e maggiore affidabilità rispetto alle soluzioni di archiviazione precedenti. In particolare, una o più copie di dati ridondanti vengono mantenute in un sistema RAID in modo che i dati possano essere ripristinati in caso di errore del disco.
Concetti di RAID
Questa sezione illustra i termini associati a RAID usati nel contesto di questo articolo.
-
Mirroring: si riferisce alla scrittura di dati su due o più dischi contemporaneamente. Anche se un disco non riesce del tutto, il mirror mantiene i dati. Il mirroring è classificato come livello RAID 1.
-
Dimensione striping/stripe/dimensione blocco: implica la suddivisione dei dati in blocchi e la scrittura di blocchi in più dischi in successione. Un blocco è una massa "atomica" di dati scritti nei dispositivi. Se in RAID sono presenti 4 KB di blocchi e due dischi, i blocchi 0 e 2 vengono scritti nel primo disco e i blocchi 1 e 3 vengono scritti nel secondo disco. Il sovraccarico per i file di grandi dimensioni è inferiore se i blocchi sono grandi, ma i file di piccole dimensioni traggono vantaggio da blocchi più piccoli. Le dimensioni dei blocchi o dell'intervallo sono specificate in kilobyte. StorSimple usa una dimensione blocco di 4 MB nella versione corrente del software. La quantità di spazio utilizzato da uno stripe è la stessa in ogni disco fisico. L'elenco, tuttavia, migliora le prestazioni rimuovendo i dati da più dischi contemporaneamente. Striping è considerato come livello RAID 0.
-
Livelli: diversi metodi di archiviazione che possono essere utilizzati da un sistema RAID e numerati da 0 a 9. È possibile ottenere un livello RAID a due cifre combinando due o più dei metodi di archiviazione descritti sopra. Gli esempi includono RAID 10, RAID 50 e così via. Ogni livello RAN presenta un set di vantaggi e svantaggi specifici.
Configurazione di StorSimple RAID
Questa sezione illustra i vari parametri correlati a RAID specifici di StorSimple. In particolare, descrive il livello, il layout, il tipo, il ricambio a bolle e le modalità di applicazione di questi elementi a un modello di appliance StorSimple.
Livello RAID
I vari modelli di appliance StorSimple contengono una combinazione di HDD e SSD. Sia i dischi rigidi che gli SSD sono protetti con RAID 10. La matrice RAID 10 o RAID 1+0 è un livello RAID a due cifre ottenuto combinando i livelli RAID 1 e RAID 0. I livelli RAID 0, RAID 1 e RAID 10 sono illustrati nella sezione seguente.
RAID 0
RAID 0 non è tecnicamente un'unità RAID perché non fornisce ridondanza dei dati. Se un'unità non riesce, tutti i dati vengono danneggiati. RAID 0 implementa tuttavia l'elenco per migliorare le prestazioni, come illustrato di seguito.
L'elenco richiede un blocco di dati e lo estende su più dischi. Le prestazioni migliorano perché i dati possono essere scritti in un determinato intervallo di tempo sui dischi mostrati nella figura relativamente agli stessi dati scritti su un singolo disco. La capacità di archiviazione complessiva rimane la stessa.
RAID 1
IL livello 1 di RAID assicura la ridondanza dei dati creando un mirror dei dati come illustrato nella figura.
In caso di un errore del disco, il disco di copia di archivio continuerà a disporre di una copia completa dei dati presenti nel disco con errore. Tuttavia, questa implementazione riduce di metà la capacità di archiviazione complessiva rispetto a quando i dischi vengono usati in modo indipendente. Non sono stati apportati miglioramenti alle prestazioni.
RAID 10 o RAID 1+0
In RAID 10 i dati sono speculari su due dischi e quindi vengono es crittografati su più dischi. RAID 10 offre ridondanza dei dati completa, lettura e scrittura più veloci e ricostruzione più rapida in caso di un errore del disco con riduzione delle prestazioni minime. Tuttavia, la capacità effettiva del sistema RAID viene ridotta alla metà della capacità di archiviazione complessiva, così da ridurre i costi. È inoltre consigliabile usare dischi identici.
RAID Layout
RAID 10 può essere implementato con più tecniche; StorSimple ha implementato un approccio leggermente diverso che garantisce lo stesso livello di ridondanza e prestazioni denominato layout RAID 10 "near". In questa implementazione, le copie di un blocco di dati sono vicine tra loro, ad esempio allo stesso indirizzo su dischi diversi o con offset prevedibile.
Ad esempio, un layout simile a 3 (numero dispari) e 4 unità (numero pari) sarà simile al seguente:
3 unità (dispari) 4 unità (pari)
---------- --------------
A1 A1 A2 A1 A1 A2
A2 A2 A3 A3 A3 A3 A4
A4 A4 A4 A5 A5 A5 A5 A6 A6
A6 A6 A7 A7 A8
A8.. .. .. .. .. .. ..
Gli esempi di 3 e 4 unità possono essere mappati ai vari modelli di appliance StorSimple. L'implementazione del disco con numero dispari può supportare solo in caso di errore del disco, mentre in RAID 10 con un numero pari di dischi, in teoria la matrice funzionerà purché sia funzionante un disco di ogni set di mirroring. Tuttavia, StorSimple consiglia di non rimuovere più di un disco (HDD o SSD) per mantenere la disponibilità elevata dell'appliance.
Hot Spare per RAID
RAID può gestire l'errore di 1 disco da ogni set RAID senza danneggiare i dati. Se tuttavia il disco non è stato sostituito, il singolo disco rigido funzionante in questo set diventerà un singolo punto di errore per l'intera matrice. Se si verifica un errore nel disco singolo, tutti i dati archiviati nell'intera matrice vengono persi.
StorSimple si rivolge a questo problema fornendo un'unità disco rigido "hot spare" corrispondente per l'unità di testa (per tutti i modelli) e un hdd per l'allegato EBOD (nel caso di un'unità 7520). Il riserva rapida viene attivato quando uno dei dischi ridondanti nell'array RAID ha esito negativo. Il "riserva a scelta rapida" attivato diventa l'unità dati e l'unità sostitutiva diventa il nuovo "riserva a caldo".
Con una soluzione di riserva rapida, il processo di ricostruzione può essere molto rapido. In questo modo si riduce il valore Mean Time To Recovery (MTTR), riducendo così la probabilità di un secondo errore del disco e la perdita di dati risultante che si verificherebbe in un'operazione RAID ridondante.
Selezione disco RAID
Le prestazioni e la capacità di un sistema RAID dipendono in larga parte dai dischi usati nella matrice. In generale, è consigliabile che i dischi presentino livelli di capacità e prestazioni simili.
Si consideri il modello 7520 dell'appliance StorSimple. Questo modello ha un'unità di testa e un allegato EBOD. L'unità di testa contiene 7 HDD e 5 SSD. Tutti gli HDD hanno capacità di 3 TB e sono di tipo abbinato (marchio e modello). Gli SSD, d'altra parte, hanno una capacità di 400 GB e corrispondono.
Il modello 7520 include anche un allegato EBOD con altri 12 HDD corrispondenti con una capacità di archiviazione di 3 TB ciascuno.
Layout RAID per StorSimple Appliance
Verrà descritto il layout RAID per l'appliance StorSimple 7520. Questo modello riguarda sia le configurazioni pari che dispari.
Per l'unità di testa, è implementata una configurazione RAID 10 per 6 HDD (su 7) e la 7a funge da "riserva rapida". Per i 5 SSD è stata impiegata una configurazione RAID 10. Per l'allegato EBOD, gli 11 HDD (su 12) hanno un layout RAID 10, mentre il 12° funge da "hot spare". In ogni caso in modalità operativo, lo "riserva a scelta rapida" rimane inutilizzato finché non si verifica un errore del disco quando viene attivato.
I dettagli del layout sono come illustrato nel diagramma seguente.
StorSimple RAID Status
Questa sezione illustra i vari componenti associati a RAID che possono essere monitorati tramite l'interfaccia utente Web.
Stato DI RAID nell'interfaccia utente Web
Quando si usa l'interfaccia utente Web per accedere all'appliance StorSimple, la pagina "Hardware" sotto il cassetto "Gestisci" visualizza lo stato di tutti gli elementi associati a RAID. Gli elementi seguenti sono correlati allo stato di RAID.
Componenti DI RAID
Per l'unità di testa di tutti i modelli, gli elementi RAID si trovano sotto "Componenti condivisi", come illustrato di seguito.
Nello screenshot precedente, lo spazio di archiviazione locale (HDD) mostra lo stato del pool di archiviazione logico creato dai dischi rigidi presenti nell'unità di testa. Lo spazio di archiviazione locale, invece, visualizza lo stato del pool di archiviazione logico creato dai file SSD presenti nell'unità di testa.
Per l'simbolo EBOD (quando si usa il codice 7520), lo stato RAID può essere visualizzato sotto il simbolo EBOD Shared Components, come illustrato di seguito.
Stato componente RAID
Gli elementi RAID nell'interfaccia utente Web possono avere lo stato "Integro" (verde), "Recupero in corso" (giallo), "Degradato" (giallo) o "Non riuscito" (rosso).
-
Operazione non riuscita: questo stato indica che non è stato possibile eseguire più di un disco in RAID.
-
Degrado: si riferisce allo stato in cui un disco in RAID ha avuto esito negativo.
-
Ripristino: questo stato viene visualizzato quando il servizio RAID è in modalità "Ripristino" o "Risincronizzazione".
La modalità di ripristino si riferisce allo stato che segue un arresto imprevisto del sistema/matrice. L'intera matrice viene quindi ris scritta di nuovo per assicurarsi che tutti i dati ridondanti siano corretti.
'Resync' si riferisce allo scenario in cui un disco ha avuto esito negativo in un sistema altrimenti sincronizzato. Il riserva rapida è ora attivato e i dati da altre unità verranno ora scritti nel riserva per portarlo in modalità di sincronizzazione.
È possibile che la funzionalità "Ripristino" sia seguita da una "Risincronizzazione" quando un sistema presenta un arresto e una sostituzione dell'unità in stato di arresto e sostituzione dell'unità. In ognuno dei casi precedenti, l'interfaccia utente Web segnala lo stato DI RAID come "Recupero in corso".
La durata della ricostruzione in ognuno dei casi precedenti può durare diverse ore ed è una funzione del modello dell'appliance e del carico complessivo sul sistema. Si noti che il processo di ripristino/risincronizzazione può diventare lento quando è in concorrenza con l'attività I/O dell'host e con l'utilizzo di risorse pesanti (CPU, memoria o disco).
