RAID存儲(chǔ)技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)之一就是重建故障磁盤所需的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，這增加了數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)，并威脅著那些歷史悠久的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的生存。

磁盤密度的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了性能和可靠性方面的改善，一些存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)行業(yè)人士甚至質(zhì)疑RAID能夠足夠快地恢復(fù)故障磁盤以維持企業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域的相 互關(guān)聯(lián)性。

但是一些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)廠商選擇了一種古老的方法來(lái)維持RAID的：分簇RAID（Declustered RAID），或者Parity Declustering，這是RAID先驅(qū)者Garth Gibson和Mark Holland在1992年的一份文件中提出的理念。

StorageIO Group創(chuàng)始人、高級(jí)分析師Greg Schulz表示：“我發(fā)現(xiàn)有趣的一點(diǎn)，如今RAID所面臨的一些難題與十幾年前是類似的。”

Schulz表示，這些問題包括：大容量磁盤驅(qū)動(dòng)器的重建、分布式數(shù)據(jù)保護(hù)、可用性、性能和易用性。

分簇RAID的定義

分簇最早是針對(duì)鏡像磁盤推出的，之后在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Gibson實(shí)驗(yàn)室中針對(duì)RAID 5陣列開發(fā)的。

高性能存儲(chǔ)公司Panasas共同創(chuàng)始人、首席技術(shù)官卡Gibson表示：“分簇技術(shù)將小簇磁盤集群的一個(gè)RAID控制器替代成多個(gè)RAID控制器 的集合，每一個(gè)都可以通過光纖通道或者iSCSI SAN訪問所有磁盤。”

分簇技術(shù)因RAID的替換而有所不同，這樣每個(gè)校驗(yàn)計(jì)算只涉及少數(shù)幾個(gè)磁盤，這些磁盤的設(shè)置會(huì)根據(jù)每個(gè)磁盤的字位而有所變化。結(jié)果是，分簇RAID 5中的每對(duì)磁盤都涉及相同數(shù)量的RAID替換。

不同的RAID有不同的分簇技術(shù)，因此每個(gè)校驗(yàn)計(jì)算只涉及少數(shù)幾個(gè)磁盤，

Gibson表示：“當(dāng)一個(gè)磁盤發(fā)生故障的時(shí)候，每個(gè)磁盤都承擔(dān)一部分恢復(fù)工作，分散到所有RAID控制器，而不是由一個(gè)RAID控制器和幾個(gè)磁盤 做所有恢復(fù)工作，而其他磁盤和RAID控制器不參與恢復(fù)工作。”

因?yàn)榉执丶夹g(shù)還會(huì)將在線冗余空間分配給所有磁盤——而不是有幾個(gè)在線冗余空間處于空閑狀態(tài)，因此即使是在恢復(fù)故障磁盤過程中的寫入操作也是分配到整 個(gè)陣列的。

Gibson表示：“最終結(jié)果是，從一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的一個(gè)應(yīng)用，到所有磁盤和所有控制器的并行計(jì)算和分布式計(jì)算，RAID都會(huì)有所變化。計(jì)算會(huì)完成的 更快，或者它在恢復(fù)期間對(duì)用戶性能的影響越來(lái)越小，或者兩者兼有。”

解決RAID重建難題

存儲(chǔ)、策略和系統(tǒng)資訊服務(wù)公司Silverton Consulting總裁Ray Lucchesi表示，驅(qū)動(dòng)器重建時(shí)間的難題在于，重建一個(gè)1TB或者更大的磁盤驅(qū)動(dòng)器所需的時(shí)間是按小時(shí)計(jì)算（如果不是按天的話），并且取決于存儲(chǔ)系統(tǒng) 和RAID組是否繁忙。

不過，通過創(chuàng)建更大的單校驗(yàn)RAID組（RAID條帶中有更多磁盤盤片）、交錯(cuò)耦合RAID組或者使用擁有更多盤片的RAID 6等方法可以縮短重建時(shí)間。

但是對(duì)于一個(gè)大型RAID組來(lái)說(shuō)，問題是數(shù)據(jù)覆寫可能會(huì)引發(fā)校驗(yàn)磁盤上的性能瓶頸，因此RAID用戶所面臨的難題就是如何將大型RAID組更短的驅(qū) 動(dòng)器重建時(shí)間與小型RAID組更小的寫懲罰兩個(gè)特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。

Lucchesi認(rèn)為，可以把校驗(yàn)分簇作為一種解決方案，因?yàn)樗鼤?huì)在多個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器之間分布校驗(yàn)和數(shù)據(jù)，因此不會(huì)有一個(gè)磁盤來(lái)承擔(dān)所有驅(qū)動(dòng)器的校 驗(yàn)。

這么做可以消除熱驅(qū)動(dòng)器現(xiàn)象，而這一般審核通過使用更小的RAID組來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

Gibson表示：“問題的核心是，讀取整個(gè)磁盤所花費(fèi)的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，每年增加大約20%。磁盤數(shù)據(jù)速率的增長(zhǎng)速度逐漸落后于容量的增長(zhǎng)，因此讀 取容量更大的磁盤就要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。”

由于磁盤容量越來(lái)越大，所以RAID系統(tǒng)恢復(fù)一個(gè)故障磁盤就需要更長(zhǎng)時(shí)間。傳統(tǒng)RAID系統(tǒng)通過從頭到尾讀取所有剩余磁盤、將缺失數(shù)據(jù)寫入到在線冗 余磁盤中來(lái)實(shí)現(xiàn)磁盤恢復(fù)。

Gibson表示，需要更長(zhǎng)時(shí)間恢復(fù)故障磁盤和被取代磁盤是一件糟糕的事，這有兩方面的原因。

首先，這意味著會(huì)危險(xiǎn)期——更換故障磁盤和恢復(fù)其中內(nèi)容的一段時(shí)間——變得越來(lái)越長(zhǎng)。在這期間，可能會(huì)有更多故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。而危險(xiǎn)期的加長(zhǎng)意味 著數(shù)據(jù)可靠性降低。

其次，恢復(fù)是一項(xiàng)繁重的工作。這期間，有用的磁盤訪問減少，用戶工作負(fù)載的磁盤性能降低。恢復(fù)期越長(zhǎng)，用戶“事倍功半”的時(shí)間就越長(zhǎng)。

結(jié)果就是，RAID系統(tǒng)需要更長(zhǎng)時(shí)間恢復(fù)到全面保護(hù)狀態(tài)，發(fā)生其他故障的幾率和數(shù)據(jù)丟失的可能性也有所增加。

Gibson表示，Panasas的校驗(yàn)分簇技術(shù)將RAID從一個(gè)控制器和幾個(gè)磁盤的本地操作轉(zhuǎn)變成使用存儲(chǔ)池中所有控制器和磁盤的并行算法。

通過由上萬(wàn)個(gè)單個(gè)磁盤陣列所組成的存儲(chǔ)池，校驗(yàn)分簇技術(shù)能夠?qū)⒒謴?fù)速度提高十幾倍甚至幾百倍。它將工作細(xì)微地分配到每個(gè)磁盤中，減少恢復(fù)流程對(duì)并發(fā) 用戶工作的干擾。

將所有數(shù)據(jù)分布到多個(gè)磁盤中的方法并非Panasas獨(dú)有的。其他掌握這項(xiàng)技術(shù)的廠商還包括EMC、Google、日立、惠普、IBM和 Isilon。

IBM XIV和RAID-X

IBM XIV是一款基于網(wǎng)格、不使用傳統(tǒng)RAID的存儲(chǔ)系統(tǒng)。

IBM系統(tǒng)存儲(chǔ)高級(jí)存儲(chǔ)咨詢師Tony Pearson表示：“數(shù)據(jù)被分布到松散連接的數(shù)據(jù)模塊中，這些模塊被當(dāng)作是獨(dú)立的構(gòu)建塊。”

他說(shuō)：“XIV將每個(gè)LUN分割成1MB的塊，將每個(gè)塊的兩個(gè)副本保存在彼此分開的模塊中的單獨(dú)驅(qū)動(dòng)器上。我們稱其為RAID-X。”

有趣的是，描述這種分簇技術(shù)的術(shù)語(yǔ)五花八門，例如RAID-X、寬條帶、metavolume、區(qū)間池、條帶間條帶（stripes across stripes）、格條帶（plaid stripes）和RAID 500，每一種叫法都證明了RAID持續(xù)創(chuàng)新的獨(dú)特方式——即使每種創(chuàng)新并不都命名為RAID。