Visão geral
O objetivo deste artigo é explicar em resumo a configuração RAID utilizada pelo StorSimple Storage Management Appliance. Compreender esta configuração RAID requer uma compreensão dos conceitos RAID, bem como familiaridade com a forma como o SO vê o espaço do disco. A informação contida neste artigo é aplicável a todos os modelos de série 5000 e 7000.
O que é RAID?
RAID significa Matriz Redundante de Discos Independentes. RAID é uma metodologia de armazenamento de informação em vários discos de uma forma que oferece um desempenho superior, capacidade de armazenamento adicional e uma maior fiabilidade sobre as soluções de armazenamento mais antigas. Especificamente, uma ou mais cópias de dados redundantes são mantidas num RAID para que os dados possam ser restaurados em caso de falha do disco.
Conceitos RAID
Esta secção explica os termos associados ao RAID utilizados no contexto deste artigo.
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Mirroring - refere-se a escrever os dados em dois ou mais discos ao mesmo tempo. Mesmo que um disco falhe completamente, o espelho preserva os dados. O espelhamento é classificado como nível RAID 1.
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Striping/Stripe Size/Size Chunk - implica dividir os dados em pedaços e escrever os pedaços em vários discos sucessivos. Um pedaço é uma massa "atómica" de dados que é escrita para os dispositivos. Se tivermos pedaços de 4K e dois discos num RAID, os pedaços 0 e 2 são escritos no primeiro disco, e os pedaços 1 e 3 são escritos para o segundo disco. A sobrecarga para ficheiros grandes é menor se os pedaços forem grandes, mas os ficheiros pequenos beneficiam de pedaços menores. O tamanho do pedaço ou do tamanho da risca é especificado em quilobytes. A StorSimple utiliza um tamanho de 4MB na versão atual do software. A quantidade de espaço consumida por uma risca é a mesma em cada disco físico. O striping, no entanto, melhora o desempenho, retirando os dados de mais do que um disco simultaneamente. O striping é considerado como nível RAID 0.
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Níveis - métodos de armazenamento distintos que podem ser utilizados por um RAID e são numerados de 0 a 9. Um nível RAID de dois dígitos pode ser obtido combinando dois ou mais dos métodos de armazenamento acima. Exemplos incluem RAID 10, RAID 50, etc. Cada nível RAN tem o seu conjunto de vantagens e desvantagens.
Configuração raid StorSimple
Esta secção explica os vários parâmetros relacionados com o RAID específicos do StorSimple. Em particular, discute o nível RAID, layout, tipo, sobressalente quente e como estes são aplicáveis a um modelo de aparelho StorSimple.
Nível RAID
Os vários modelos de aparelhos StorSimple contêm uma mistura de HDDs e SSDs. Tanto os HDDs como os SSDs estão protegidos raid 10. Raid 10 ou RAID 1+0 é um nível RAID de dois dígitos obtido através da combinação dos níveis RAID 1 e RAID 0. Os níveis RAID 0, RAID 1 e RAID 10 são discutidos na secção seguinte.
RAID 0
Raid 0 não é tecnicamente um RAID, uma vez que não fornece qualquer redundância de dados. Se uma unidade falhar, todos os dados estão danificados. Raid 0 implementa, no entanto, o striping para um melhor desempenho, como mostrado abaixo.
Striping pega um pedaço de dados e espalha-os por vários discos. O desempenho melhora o triplo dos dados podem ser escritos num determinado período de tempo para os discos mostrados na figura relativamente aos mesmos dados que estão a ser escritos num único disco. A capacidade de armazenamento global permanece a mesma.
RAID 1
O RAID nível 1 garante a redundância de dados criando um espelho de dados como mostrado na figura.
Em caso de falha do disco, o disco sobrevivente ainda terá uma cópia completa dos dados que existiam no disco falhado. No entanto, esta implementação reduz a capacidade global de armazenamento para metade em relação ao momento em que os discos são utilizados de forma independente. Não há melhorias no desempenho.
RAID 10 ou RAID 1+0
No RAID 10 os dados são espelhados em dois discos e depois listrados em vários discos. O RAID 10 oferece redundância completa de dados, leitura e escrita mais rápida e reconstrução mais rápida em caso de falha de disco com a mínima degradação do desempenho. No entanto, a capacidade real do RAID é reduzida para metade da capacidade de armazenamento global, aumentando assim o custo. Além disso, recomenda-se a utilização de discos idênticos.
RAID Layout
RAID 10 pode ser implementado com múltiplas técnicas; A StorSimple implementou uma abordagem ligeiramente diferente que garante o mesmo nível de redundância e desempenho chamado layout RAID 10 'near'. Nesta implementação, as cópias de um bloco de dados estão próximas umas das outras, ou seja, no mesmo endereço em diferentes discos ou previsivelmente compensadas.
Por exemplo, um layout próximo em 3 (número ímpar) e 4 (número par) unidades seria como:
3 unidades (ímpares) 4 unidades (par)
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A1 A1 A1 A1 A1 A2
A2 A3 A3 A3 A4
A4 A4 A4 A5 A5 A5 A6
A6 A6 A6 A7 A7 A8
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Os exemplos de 3 e 4 unidades podem ser mapeados para os vários modelos de aparelhos StorSimple. A implementação ímpar do disco de número único só pode suportar a falha do disco, enquanto no RAID 10 com um número par de discos, teoricamente a matriz funcionará enquanto um disco de cada conjunto espelhado estiver funcional. No entanto, a StorSimple recomenda que não retire mais do que um disco (HDD ou SSD) para manter a alta disponibilidade do aparelho.
Spare quente para RAID
O RAID pode lidar com a falha de 1 disco de cada conjunto RAID sem danificar os dados. No entanto, se o disco falhado não for substituído, o disco rígido único neste conjunto tornar-se-á então um único ponto de falha para toda a matriz. Se o disco falhar, todos os dados armazenados em toda a matriz serão perdidos.
A StorSimple aborda esta questão fornecendo um HDD 'hot spare' combinado para a unidade da cabeça (para todos os modelos) bem como um HDD para o recinto EBOD (no caso de um 7520). A sobressalente quente é ativada quando qualquer um dos discos redundantes da matriz RAID falha. A 'sobressalente quente' quando ativada torna-se a unidade de dados e a unidade de substituição torna-se a nova 'sobressalente quente'.
Com um 'sobressalente quente', o processo de reconstrução pode ser muito rápido. Isto reduz o Tempo Médio para a Recuperação (MTTR), reduzindo assim a probabilidade de uma segunda falha do disco e a perda de dados resultante que ocorreria em qualquer RAID sem sentido.
Seleção de discos RAID
O desempenho e a capacidade de um RAID dependem fortemente dos discos utilizados na matriz. Em geral, recomenda-se que os discos tenham capacidade e níveis de desempenho semelhantes.
Considere o Modelo de Eletrodoméstico StorSimple 7520. Este modelo tem uma unidade de cabeça e um recinto EBOD. A unidade principal contém 7 HDDs e 5 SSDs. Todos os HDDs têm capacidade de 3TB e são de tipo combinado (marca e modelo). Os SSDs, por outro lado, têm capacidade de 400GB e também são compatíveis.
O 7520 também tem um recinto EBOD com 12 HDDs combinados adicionais que têm uma capacidade de armazenamento de 3TB cada.
Layout RAID para aparelho StorSimple
Explicaremos o layout RAID para o aparelho StorSimple 7520. Este modelo cobre tanto as configurações ímpares como as par.
Para a unidade principal, uma configuração RAID 10 é implementada para 6 (em 7) HDDs e a 7ª atua como a 'sobressalente quente'. Para os 5 SSDs, é utilizada uma configuração RAID 10. Para o recinto EBOD, os 11 HDDs (em 12) têm um layout RAID 10 enquanto o 12º age como o 'spare'. Em cada caso no modo de funcionamento, a 'sobressalente quente' permanece inusível até que haja uma falha do disco quando é ativada.
Os detalhes do layout são como mostrado no diagrama seguinte.
Estado de RAID StorSimple
Esta secção explica os vários componentes associados ao RAID que podem ser monitorizados através da UI Web.
Estado do RAID na Web UI
Ao utilizar o UI Web para aceder ao seu aparelho StorSimple, a página 'Hardware' debaixo da gaveta 'Gerir' apresentará o estado de todos os elementos associados ao RAID. Os seguintes elementos estão relacionados com o estado de RAID.
Componentes RAID
Para a unidade principal de todos os modelos, os elementos RAID estão localizados sob os "Componentes Partilhados", como mostrado abaixo.
Na imagem acima, o Armazenamento Local (HDDs) exibe o estado da piscina de armazenamento lógica criada a partir de HDDs presentes na unidade principal. O Armazenamento Local (SSDs) por outro lado, exibe o estado da piscina de armazenamento lógica criada a partir de SSDs presentes na unidade principal.
Para o recinto EBOD (quando utilizar o 7520), o estado RAID pode ser visto sob os "Componentes Partilhados do Recinto EBOD", conforme mostrado abaixo.
Estado do componente RAID
Os elementos RAID na Web UI podem ter um estatuto de 'Healthy' (verde), 'Recuperação' (amarelo), 'Degradado' (amarelo) ou 'Falhado' (vermelho).
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Falha – Este estado implica que mais de um disco em RAID falhou.
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Degradado - Isto refere-se ao estado quando um disco em RAID falhou.
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Recuperação - Este estado é apresentado quando o RAID está no modo 'Recovery' ou 'Resync'.
O modo 'Recuperação' refere-se ao estado após uma paragem imaculada do sistema/matriz. Toda a matriz é então reescrita para garantir que todos os dados redundantes estão corretos.
O 'Resync' refere-se ao cenário quando um disco falhou num sistema de outra forma em sincronização. A sobressalente quente está agora ativada e os dados de outras unidades serão agora escritos para o sobressalente quente para o trazer em sincronização.
É possível ter "Recuperação" seguida de um 'Resync' quando um sistema tem uma paragem imaculada e ocorre uma substituição de unidade. Em cada um dos casos acima referidos, o Web UI reportará o estado de RAID como 'Recuperação'.
A duração de reconstrução em cada um dos casos acima pode durar várias horas e é uma função do seu modelo de aparelho e da carga geral no sistema. Note que o processo de recuperação/resync pode tornar-se lento quando está a competir com a atividade de I/O do hospedeiro e o uso de recursos pesados (CPU, memória, disco).
