StorSimple: Implementacja macierzy RAID dla urządzenia StorSimple

Omówienie

Celem tego artykułu jest objaśninie w skrócie konfiguracji macierzy RAID używanej przez urządzenie StorSimple Storage Management. Zrozumienie tej konfiguracji macierzy RAID wymaga zrozumienia koncepcji macierzy RAID, a także znajomości sposobu, w jaki system operacyjny widokuje miejsce na dysku. Informacje zawarte w tym artykule mają zastosowanie do wszystkich modeli z serii 5000 i 7000.

Co to jest MACIERZ.MACIERZY?

MACIERZ.MACIERZY to skrót od redundantnych tablic niezależnych dysków. MACIERZ.MACIERZY TO metody przechowywania informacji na wielu dyskach w sposób, który zapewnia wysoką wydajność, dodatkową pojemność magazynu i większą niezawodność w chmurze przed starszymi rozwiązaniami do magazynowania. W szczególności w macierzy RAID jest zachowywana jedna lub więcej kopii nadmiarowych danych, dzięki czemu można je przywrócić w razie awarii dysku.

Koncepcje macierzy RAID

W tej sekcji wyjaśniono terminy związane z macierzą RAID używaną w kontekście tego artykułu.

• Klonowanie — odwołuje się do zapisu danych na dwóch lub więcej dyskach jednocześnie. Nawet jeśli jeden dysk ulegnie awarii całkowicie, dane są zachowywane przez lustrzane odbicie. Klonowanie jest klasyfikowane jako poziom MACIERZY 1.

• Rozmiar pasków/pasków/fragmentów — oznacza podział danych na fragmenty i zapisywanie fragmentów kolejno na wiele dyskietek. Fragment jest "niepodzielną" masą danych zapisywaną dla urządzeń. Jeśli w macierzy MACIERZY DYSKOWEJ mamy fragmenty 4K i dwa dyski dyskowe, to fragmenty 0 i 2 są zapisywane na pierwszym dysku, a fragmenty 1 i 3 są zapisywane na drugim dysku. Obciążenie w przypadku dużych plików jest niższe, jeśli fragmenty są duże, ale małe pliki są korzystne w przypadku mniejszych fragmentów. Rozmiar fragmentu lub rozmiar paska jest określony w kilobajtach. W bieżącej wersji oprogramowania używany jest rozmiar fragmentu 4 MB. Ilość miejsca używanego przez pasek jest taka sama na każdym dysku fizycznym. Jednak podcięcie poprawia wydajność przez jednoczesne pobieranie danych z więcej niż jednego dysku. Pasowanie jest traktowane jako poziom MACIERZY 0.

• Poziomy — odrębne metody magazynowania, które mogą być stosowane przez macierz MACIERZ.MACIERZY i są po numerowane od 0 do 9. Dwucyfrowy poziom MACIERZY MOŻNA uzyskać, łącząc co najmniej dwie z powyższych metod przechowywania. Przykłady to: NAJAZD 10, NAJAZD 50 itp. Każdy poziom RAN ma zestaw zalet i wad.

Konfiguracja MACIERZY DYSKOWEJ

W tej sekcji wyjaśniono różne parametry związane z programem RAID specyficzne dla funkcji StorSimple. Omówiono w nim w szczególności poziom, układ, typ, zapas czasu oraz sposób ich zastosowania w modelu urządzeń StorSimple.

POZIOM NAJAZD

Różne modele urządzeń StorSimple zawierają kombinację dysków HD I DYSKÓW. Zarówno dyski HDD, jak i dyski SSD są chronione przez system MACIERZ.10. Tablica MACIERZ.10 lub NAJAZD 1+0 to dwucyfrowy poziom NAJAZD uzyskany przez połączenie poziomów RAID 1 i RAID 0. Poziomy RAID 0, RAID 1 i RAID 10 omówiono w następnej sekcji.

RAID 0

RAID 0 nie jest technicznie macierzą RAID, ponieważ nie zapewnia nadmiarowości danych. Jeśli dysk ulegnie awarii, wszystkie dane są uszkodzone. Jednak w przypadku macierzy RAID 0 paski są wdrażane w celu poprawy wydajności, jak pokazano poniżej.

Paski pobierają fragment danych i rozsuwają je na wiele dyskietek. Wydajność zwiększa się, ponieważ trzykrotnie dane można zapisywać w danym okresie czasu dla dysków pokazanych na rysunku względem tych samych danych, które są zapisywane na jednym dysku. Ogólna pojemność pamięci pozostaje taka sama.

NAJAZD 1

Poziom MACIERZ.1 zapewnia nadmiarowość danych przez utworzenie odbicia lustrzanego danych, jak pokazano na ilustracji.

W przypadku awarii dysku dysk dyskowy będzie nadal miał pełną kopię danych, które istniały na dysku, który się nie powiódł. Jednak ta implementacja ogranicza ogólną pojemność magazynowania o połowę w stosunku do sytuacji, gdy dyskrybowanie jest używane niezależnie. Nie ma poprawy wydajności.

NAJAZD 10 lub NAJAZD 1+0

W przypadku macierzy RAID 10 dane są lustrzane na dwóch dyskietek, a następnie przesłonione przez wiele dyskietek. MACIERZ.MACIERZY 10 zapewnia pełną nadmiarowość danych, szybsze odczytywanie i pisanie oraz szybsze odbudowywanie w przypadku awarii dysku przy minimalnym pogorszeniu wydajności. Jednak rzeczywista pojemność macierzy RAID jest zmniejszona do połowy całkowitej pojemności magazynu, co zsunie koszty. Ponadto zalecane jest używanie identycznych dyskietek.

Układ MACIERZ.MACIERZY

MACIERZ.MACIERZY 10 można zaimplementować za pomocą wielu technik; Firma StorSimple wdrożyła nieco inne podejście, które gwarantuje ten sam poziom nadmiarowości i wydajności, nazywany "najbliższym" układem MACIERZ.10. W tej implementacji kopie bloku danych są obok siebie, to jest pod tym samym adresem na różnych dyskachtełach lub w przewidywalny sposób przesunięte.

Na przykład układ blisko 3 (liczba nieparzysta) i 4 (parzysta) dysków będzie wyglądał tak:

3 dyski (nieparzyste) 4 dyski (parzyste)
---------- --------------
A1 A1 A2 A1 A1 A2
A2 A2 A3 A3 A3 A3 A4
A4 A4 A4 A5 A5 A6 A6
A5 A6 A6 A7 A7 A7 A8 A8.
  ..  ..               ..  ..  ..  ..

Przykłady 3 i 4 dysków można zamapować na różne modele urządzeń StorSimple. Implementacja dysków na nieparzystych numerach może obsługiwać tylko w przypadku awarii dysku, natomiast w przypadku macierzy RAID 10 z parzystą liczbą dysków dysków tablica będzie działać, o ile jeden dysk każdego zestawu lustrzanego będzie funkcjonalny. Jednak firma StorSimple nie zaleca usuwania więcej niż jednego dysku (SSD lub SSD) w celu zachowania wysokiej dostępności urządzenia.

Zapasowe zapasowe dla macierzy MACIERZY (RAID)

System MACIERZ.MACIERZY może poradzić sobie z awarią 1 dysku z każdego zestawu MACIERZ.MACIERZY bez uszkodzenia danych. Jeśli jednak dysk, na którym nie powiodło się, nie zostanie zastąpiony, pojedynczy roboczy dysk twardy w tym zestawie stanie się wówczas pojedynczym punktem awarii dla całej tablicy. Jeśli ten pojedynczy dysk ulegnie awarii, wszystkie dane przechowywane w całej tablicy utracą się.

Firma StorSimple rozwiązuje ten problem, udostępniając "rezerwowy magazyn magazynowy" (dla wszystkich modeli) oraz jeden załącznik EBOD (na przykład 7520).  Zapasowe dyski są aktywowane, gdy jakikolwiek nadmiarowy dysk w tablicy MACIERZY MACIERZY ulegnie awarii.  Po aktywowaniu tej funkcji "zapasowe" staje się dyskem danych, a dysk zastępczy staje się nowym "wolnym".

W przypadku "zapasowego" procesu odbudowywania może być bardzo szybki.  Zmniejsza to średni czas odzyskiwania (MTTR, Mean Time To Recovery), zmniejszając tym samym prawdopodobieństwo wystąpienia drugiego błędu dysku i wynikowej utraty danych, która wystąpi w przypadku dowolnej bardzo nadmiarowej macierzy MACIERZ.MACIERZY.

Wybór dysku RAID

Wydajność i pojemność macierzy RAID są w dużej mierze zależne od dysków używanych w tablicy.  Ogólnie zalecane jest, aby dyskietki były o podobnej pojemności i wydajności.

Rozważ model storSimple z urządzeniem 7520. Ten model ma jednostkęgłową i załącznik EBOD.  Jednostkagłowa zawiera 7 dysków HDD i 5 dysków SSD.  Wszystkie dyski HDD mają pojemność 3 TB i są dopasowanego typu (marki i modelu).  Z kolei dyski SSD mają pojemność 400 GB i są również dopasowane.

Ten 7520 ma również załącznik EBOD z 12 dodatkowymi, dopasowaną dyskami HDD o pojemności 3 TB każda.

Układ RAID dla urządzenia StorSimple

Wyjaśnimy układ macierzy RAID dla urządzenia StorSimple 7520. Ten model obejmuje zarówno konfiguracje nieparzyste, jak i parzyste.

W przypadku jednostki nagłowej zaimplementowano konfigurację MACIERZ.10 dla 6 (z 7) dysków HDD, a 7. działa jako "zapasowe".  W przypadku 5 dysków SSD jest zatrudniona konfiguracja MACIERZ.10. W przypadku załączników EBOD 11 dysków HDD (z 12) ma układ MACIERZ.10, a 12.  W każdym przypadku w trybie operacyjnym "hot spare" pozostaje nieużywane do momentu awarii dysku po jego aktywowaniu.

Szczegóły układu przedstawiono na poniższym diagramie.

StorSimple RAID Status

W tej sekcji wyjaśniono różne składniki związane z macierzą RAID, które można monitorować za pośrednictwem interfejsu użytkownika sieci Web.

Stan macierzy MACIERZY w interfejsie użytkownika sieci Web

Podczas korzystania z interfejsu użytkownika sieci Web w celu uzyskania dostępu do urządzenia StorSimple na stronie "Sprzęt" w szufladzie zarządzania będzie wyświetlany stan wszystkich elementów skojarzonych z macierzą MACIERZY.  Następujące elementy są związane ze stanem macierzy MACIERZYSZEJ.

Składniki RAID

W przypadku jednostek nagłówek wszystkich modeli elementy MACIERZY SĄ umieszczone w obszarze "Współużytkowe składniki", jak pokazano poniżej.

Na powyższym zrzucie ekranu stan puli logicznej magazynu utworzonej na podstawie dysków HDD jest wyświetlany w jednostce head.  Natomiast w pamięci lokalnej (SSDS) jest wyświetlany stan puli logicznej magazynu utworzonej na podstawie dysków SSD obecnych w jednostce head unit.

W przypadku załączników EBOD (w przypadku używania wartości 7520) stan macierzy MACIERZY można wyświetlić w obszarze "Składniki udostępnione załączników EBOD", jak pokazano poniżej.

Stan składnika RAID

Elementy MACIERZY W interfejsie użytkownika sieci Web mogą mieć stan "W dobrej kondycji" (zielony), "Odzyskiwanie" (żółty), "Obniżony" (żółty) lub "Niepowodzenie" (czerwony).

• Niepowodzenie — ten stan oznacza, że więcej niż jeden dysk w macierzy MACIERZ.MACIERZY nie powiódł się.

• Obniżona — dotyczy stanu, w którym jeden dysk w macierzy MACIERZ.MACIERZY zakończył się niepowodzeniem.

• Odzyskiwanie — ten stan jest wyświetlany, gdy w trybie MACIERZ.MACIERZY jest w trybie odzyskiwania lub ponownej synchronizacji.

Tryb odzyskiwania oznacza stan po nieczystym zamknięciu systemu/tablicy. Następnie cała tablica jest zapisywana ponownie, aby zagwarantować, że wszystkie nadmiarowe dane są poprawne.

"Ponowna synchronizacja" odwołuje się do scenariusza, w którym dysk nie powiódł się w systemie synchronizacji. Teraz jest aktywowana poprawka aktywna, a dane z innych dysków zostaną zapisane na dysku, który pozwoli na synchronizację.

Może na przykład na przykład nasyć błąd "Odzyskiwanie", a po nim "Ponowna synchronizacja", gdy system zostanie zamknięty i nastąpi zamiana dysku. W każdym z powyższych przypadków interfejs użytkownika sieci Web będzie raportuje stan najazdów jako "Odzyskiwanie".

Czas trwania odbudowy w każdym z powyższych przypadków może trwać kilka godzin i jest funkcją modelu urządzenia oraz ogólnego obciążenia systemu.  Pamiętaj, że proces odzyskiwania/ponownej synchronizacji może spowolnić, gdy będzie konkurować z aktywnością hosta we/wy i obciążeniem zasobów ciężkiego (procesora, pamięci, dysku).

Podsumowanie