概述

本文旨在简单介绍 StorSimple 存储管理设备采用 RAID 配置。 了解此 RAID 配置需要掌握 RAID 概念,并熟悉 OS 如何查看磁盘空间。 本文中包含的信息适用于所有 5000 和 7000 系列模型。

什么是 RAID?

RAID 代表独立磁盘的冗余阵列。 RAID 是一种在多个磁盘上存储信息的方法,与旧式存储解决方案一样,它提供卓越的性能、更高的存储容量和更高的可靠性。 具体而言,冗余数据的一个或多个副本在 RAID 中维护,以便发生磁盘故障时可以还原数据。

RAID 概念

本部分介绍与本文上下文中使用的 RAID 关联的术语。

  • 镜像 - 指将数据同时写入两个或多个磁盘。 即使一个磁盘完全失败,镜像也保留数据。 镜像分类为 RAID 1 级别。

  • 条带化/ 条带大小/区块大小 - 意味着将数据分解为区块,并连续将区块写入多个磁盘。 区块是写入设备的"原子"数据。 如果 RAID 中具有 4K 个区块和两个磁盘,区块 0 和 2 将写入第一个磁盘,区块 1 和区块 3 写入第二个磁盘。 如果区块很大,则大型文件的开销较低,但小文件受益于较小的区块。 区块大小或条带大小以 KB 为单位指定。 StorSimple 在当前软件版本使用 4MB 的区块大小。 条带占用的空间量在每个物理磁盘上是相同的。 但是,带区通过同时从多个磁盘获取数据来提高性能。 条带区被视为 RAID 0 级别。

  • 级别 - 不同的存储方法,可通过 RAID 使用,并且编号从 0 到 9。 可以通过组合上述两种或多种存储方法获取两位数 RAID 级别。 示例包括 RAID 10、RAID 50 等。每个 RAN 级别都有一组优点和缺点。

StorSimple RAID 设置

本部分介绍特定于 StorSimple 的各种 RAID 相关参数。 其中特别讨论了 RAID 级别、布局、类型、热备用设备,以及这些如何适用于 StorSimple 设备模型。

RAID 级别

各种 StorSimple 设备模型包含 HDD 和 SSD 的组合。 HDD 和 SSD 都受 RAID 10 保护。 RAID 10 或 RAID 1+0 阵列是结合 RAID 1 和 RAID 0 级别获得的两位数 RAID 级别。 下一部分将讨论 RAID 0、RAID 1 和 RAID 10 级别。

RAID 0

从技术上说,RAID 0 不是 RAID,因为它不提供任何数据冗余。 如果驱动器发生故障,则所有数据已损坏。 但是,RAID 0 实现了带区,以提高性能,如下所示。

备用文本

条带处理会占用一块数据,并跨多个磁盘进行分布。 相对于写入单个磁盘的相同数据,性能提高了三倍,在给定的时间帧中可以将数据写入到图中所示的磁盘。 总存储容量保持不变。

RAID 1

RAID 级别 1 通过创建数据镜像确保数据冗余,如图所示。

备用文本

发生磁盘故障时,存在的磁盘仍具有故障磁盘中存在的数据的完整副本。 但是,相对于独立使用磁盘的时间,此实现将整体存储容量减少一半。 性能没有改善。

RAID 10 或 RAID 1+0

在 RAID 10 中,数据镜像到两个磁盘上,然后跨多个磁盘条带传输。 RAID 10 提供完整的数据冗余、更快的读取和写入,以及发生磁盘故障时更快地重新生成,同时将性能降低到最小。 但是,RAID 的实际容量会减少为总存储容量的一半,从而增加成本。 此外,建议使用完全相同的磁盘。

RAID 布局

可以使用多种技术实现 RAID 10;StorSimple 实现了略有不同的方法,可保证相同级别的冗余和性能,称为 RAID 10"near"布局。 在此实现中,数据块的副本彼此靠近,即位于不同磁盘上的相同地址或可预测的偏移量。

例如,对于 3 个奇数 (,) 4 个 (个偶数驱动器) 布局如下所示:

3 个驱动器 (奇数) 4 个驱动器 (甚至)
---------- --------------
A1 A1 A2 A1 A1 A2
A2 A2 A3 A3 A3 A3 A4 A4
A4 A4 A5 A5 A5 A5 A6
A6 A5 A6 A6 A7 A7 A8 A8
.。  ..  ..               ..  ..  ..  ..

3 和 4 驱动器示例可以映射到各种 StorSimple 设备模型。 奇数磁盘实现只能支持磁盘故障,而在磁盘数偶数的 RAID 10 中,从理论上讲,只要每个镜像集的一个磁盘正常运行,该数组就会正常工作。 但是,StorSimple 建议不要从 HDD 或 SSD (多个磁盘) ,以保留设备的高可用性。

RAID 热备用

RAID 可以处理每个 RAID 集的 1 个磁盘故障,而不会损坏数据。 但是,如果未替换发生故障的磁盘,则此集合中的单个工作硬盘将成为整个阵列的单一故障点。 如果该单个磁盘随后发生故障,则存储在整个数组的所有数据将丢失。

StorSimple 通过针对所有型号) 的头单元 (提供匹配的"热备用"HDD,并为 EBOD 机箱提供一个 HDD(对于 7520 ()来) 。  RAID 阵列中任何冗余磁盘发生故障时,热备份会激活。  激活时,"热备份"将成为数据驱动器,而更换驱动器将成为新的"热备用"。

使用"热备用项",重新生成过程可以非常快速。  这减少了 MTTR (平均恢复) ,从而减少了第二次磁盘故障以及任何 Sing 冗余 RAID 中发生的数据丢失的可能性。

RAID 磁盘选择

RAID 的性能和容量严重依赖于阵列中使用的磁盘。  通常,建议磁盘具有类似的容量和性能级别。

请考虑 StorSimple 设备型号 7520。 此模型有一个头单元和一个 EBOD 机箱。  头单元包含 7 个 HDD 和 5 个 SSD。  所有 HDD 都有 3TB 的容量,并且其类型与品牌和 (匹配) 。  另一方面,这些 SSD 具有 400GB 容量,并且也匹配。

7520 还有一个 EBOD 机箱,有 12 个附加的匹配 HDD,每个 HDD 的存储容量为 3TB。

StorSimple 设备的 RAID 布局

我们将介绍 StorSimple 7520 设备的 RAID 布局。 此模型涵盖奇数和偶数配置。

对于头单元,RAID 10 配置针对 7 (HDD 中的 6) ,第 7 个充当"热备用"。  对于 5 个 SSD,采用 RAID 10 配置。 对于 EBOD 机箱,12 (中的 11 个 HDD) RAID 10 布局,而第 12 个则充当"热备用"。  在操作模式下,"热备份"在激活磁盘失败之前都保持未使用状态。

布局的详细信息如下图所示。

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StorSimple RAID 状态

本部分介绍与 RAID 关联的各种组件,这些组件可通过 Web UI 进行监视。

Web UI 中的 RAID 状态

使用 Web UI 访问 StorSimple 设备时,"管理"抽屉下的"硬件"页会显示与 RAID 关联的所有元素的状态。  以下元素与 RAID 的状态相关。

RAID 组件

对于所有模型的头单元,RAID 元素位于"共享组件"下,如下所示。

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在以上屏幕截图中,本地存储 (HDD) 显示从头单位中的 HDD 创建的逻辑存储池的状态。  另一 (本地存储) ,显示从头单位中的 SSD 创建的逻辑存储池的状态。

对于 EBOD 机箱 (7520) ,可以在"EBOD 机箱共享组件"下查看 RAID 状态,如下所示。

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RAID 组件状态

Web UI 中的 RAID 元素的状态可以是"正常" (绿色) 、"正在恢复" (黄色) 、"已降级" (黄色) 或"失败" () 。

  • 失败 – 此状态表示 RAID 中的多个磁盘已失败。

  • 已降级 - 这是指 RAID 中的一个磁盘发生故障时的状态。

  • 正在恢复 - 当 RAID 为"恢复"或"重新同步"模式时,会显示此状态。

"恢复"模式是指系统/阵列意外关闭后的状态。 然后重新写入整个数组,以确保所有冗余数据正确。

"重新同步"是指磁盘在其他同步系统中发生故障的情况。 热备份现已激活,来自其他驱动器的数据现在将写入热备份,以同步。

当系统发生意外关闭和驱动器更换时,可以有"恢复"后跟"重新同步"。 在以上每个情况下,Web UI 都会将 RAID 状态报告为"正在恢复"。

上述每种情况下的重新生成持续时间可能持续几个小时,取决于设备型号和系统的总体负载。  请注意,如果恢复/重新同步进程与主机 I/O 活动竞争,并且 CPU、内存、磁盘使用率 (资源不足,则恢复/重新) 变慢。

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