基于浪潮智能RAID技术的数据存储分析

随着数据存储量的爆发式增长，单块硬盘容量越来越大，传统RAID的缺陷也随之暴露出来，各大存储厂商纷纷推出应对之策。InRAID是浪潮存储针对传统RAID缺陷推出的智能RAID技术，其通过“2+1”数据虚拟化管理，进行硬盘资源池化，以实现重构效率提升10倍、扩容能力提升5倍以及闪存性能提升40%。

信息化时代各项科学技术飞速发展、日新月异，也许今天的新技术明天可能就会被更新的技术所代替或超越。1987年诞生的RAID 技术曾被誉为成熟、可靠的磁盘系统数据保护标准，但是近年来随着磁盘技术的发展，单块硬盘容量越来越大， 传统RAID的缺陷也随之出来，其主要表现在，第一，硬盘故障时重构所需时间长达十几小时甚至几天；第二，重构进程会占用系统的资源，导致应用系统整体性能下降；第三，在漫长的数据重构过程中，繁重的读写操作可能引起 RAID 组中其他磁盘也出现故障，极大地增加数据丢失的风险。

鉴于传统RAID所暴露出的缺陷，各大存储厂商纷纷推出了重构速度更快、扩容能力更高、闪存性能更强的新一代RAID技术。目前，成熟的新一代RAID技术有浪潮存储的InRAID、华为的Raid2.0+、富士通的Raid-FR、HPE 的FAST Raid等。

众所周知，传统的RAID架构，是由磁盘—RAID组—LUN—主机的4层组成，其选择一定数量的磁盘组成RAID组，指定一块硬盘作为热备盘（hot spare），然后根据自己的容量需求划分LUN大小，最后映射给主机使用。

据了解，新一代RAID技术在建立RAID之前，先将所有的磁盘空间切分为数个区块，然后，以这种虚拟磁盘块为单位，横跨所有磁盘组成具有容错能力、提供相当于RAID组的虚拟磁盘块组，最后在这些虚拟磁盘块组上划分出更小的extent，组成主机需要容量的LUN。

这种架构下，由于虚拟磁盘块横跨所有硬盘，同样热备盘空间也是由分散在所有磁盘上的空间虚拟磁盘块来提供，所以当一块磁盘故障、需要重构时，RAID组涉及的所有硬盘都会参与重建，并且写入数据也会分布在所有磁盘上，因此新一代RAID技术重构速度和性能比传统RAID技术均有显著提升。

逻辑磁盘示意图

浪潮存储InRAID 专为解决传统RAID缺陷而生

InRAID是浪潮存储针对传统RAID缺陷推出的智能RAID技术，InRAID将传统RAID的固定管理模式升级为2+1数据虚拟化管理模式（其中，1是指同一类型的硬盘进行1次RAID分组；2是指硬盘的两层虚拟化，第一层是硬盘切分为KB级逻辑块，第二层是不同类型硬盘的多个逻辑块构成一个LUN），通过“2+1”数据虚拟化管理（2次硬盘逻辑化+1次用户态虚拟化），实现硬盘资源池化。

InRAID技术的2+1数据虚拟化管理模式

InRAID的“2次硬盘逻辑化+1次用户态虚拟化”管理模式中2次硬盘逻辑化包括，一次硬盘RAID化：对于系统内部物理硬盘，按介质的性能不同分配不同的Disk&LUN，包括SAS SSD、RI SSD（读取密集型SSD）、SAS HDD、SAS NearLine HDD（SAS协议的近线磁盘）四类存储存储介质，将系统内部每种不同类型的存储介质按一定数量划分为逻辑上的RAID；以及一次KB级逻辑块：将不同硬盘上按RAID组成Mdisk，再将Mdisk切分成16MB-8GB，默认1GB（大小可配置）的更细粒度逻辑块（Extent）。1次用户态虚拟化是指，完成一次面向用户态的共享卷构建，按需将1-N个更细粒度逻辑块（Extent）组成卷（Volume）/文件（File）。因此，InRAID相比传统RAID，能够实现重构效率提升10倍、扩容能力提升5倍以及闪存性能提升40%。

重构效率提升10倍 降低重构期间的硬盘失效概率

当一个逻辑块故障时，重构的仅是一个逻辑块大小的数据，1-3秒即可完成重构。当一个物理硬盘故障时，RAID组内所有硬盘参加重构。以一块2TB 7.2K rpm盘重构为例，用浪潮存储的InRAID重构，每TB重构小于30分钟完成（传统RAID下每TB重构需要9小时），2TB重构时间缩短至1小时内，重构效率比传统RAID提升10倍以上，大大降低重构期间的硬盘失效概率。

浪潮存储的InRAID重构效率提升10倍

最多可承载128块硬盘 扩容能力提升5倍

InRAID和传统RAID相比，承载主机IO的硬盘数量发生了变化，最多可承载128块硬盘，比传统RAID容量提升5倍以上,此外InRAID不再配置闲置的热备盘，所有盘都在处理IO，减少闲置热备浪费。

多个线程处理I/O 闪存性能提升40%

InRAID技术有多个线程处理IO，具备混合工作负载处理能力，可针对不同IO大小进行并行处理，尤其对SSD的处理有很大的性能提升,写IOPS性能可提升40%。

IDC认为伴随着以数据为基础的物联网、人工智能、自然语言处理和深度学习等技术越来越改变我们的生活，到2025年，全球数据将暴涨至163ZB(1ZB =1万亿GB)，相当于2016年所产生 16.1ZB数据的十倍。为了满足数据增长的需求，磁盘设备制造商不断地提升技术来增加磁盘单位存储密度，高容量磁盘和高性能 SAS 磁盘如今已经非常普遍。当这些高容量磁盘出现磁盘故障需要进行数据重构时，传统 RAID显然已经不能从容应对，浪潮存储智能RAID技术InRAID专为解决传统RAID缺陷而生，通过“2+1”数据虚拟化管理，进行硬盘资源池化，以实现重构效率提升10倍、扩容能力提升5倍以及闪存性能提升40%，解决数据存储量爆发式增长传统RAID所暴露出的种种缺陷。