北京2017年(nian)12月18日電 /美通社/ -- 2017年(nian)11月在對(dui)未來科(ke)學的(de)(de)(de)探索(suo)中(zhong)，面(mian)對(dui)“天眼”探空、神舟飛天、墨子“傳信”等眾(zhong)多原創基礎(chu)科(ke)學對(dui)整(zheng)個產業帶來的(de)(de)(de)巨大(da)(da)(da)影響，科(ke)學界面(mian)提出了(le)中(zhong)國科(ke)學的(de)(de)(de)未來是星辰大(da)(da)(da)海(hai)(hai)(hai)的(de)(de)(de)觀點(dian)。同樣(yang)是基礎(chu)技術(shu)創新(xin)，在存(cun)儲(chu)領域，面(mian)對(dui)數據(ju)的(de)(de)(de)“星辰大(da)(da)(da)海(hai)(hai)(hai)”，浪(lang)潮智能存(cun)儲(chu)的(de)(de)(de)InRAID技術(shu)實(shi)(shi)現化(hua)繁為簡(jian)的(de)(de)(de)數據(ju)管理策略：以“2+1”的(de)(de)(de)硬盤(pan)虛擬(ni)化(hua)三板斧，實(shi)(shi)現了(le)存(cun)儲(chu)的(de)(de)(de)邏(luo)輯化(hua)，一舉管理數以浩如煙海(hai)(hai)(hai)的(de)(de)(de)億級(ji)KB級(ji)邏(luo)輯塊。
RAID，企業級存儲的基本功
“天眼”探空、神舟飛天、墨子“傳信”、高鐵奔馳、北斗組網、超算“發威”、大(da)(da)飛機首(shou)飛……中國科(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)學創(chuang)(chuang)新迎來前所未(wei)有的黃金時期(qi)。正如2017年11月未(wei)來科(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)學大(da)(da)獎頒獎典禮上，科(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)學界(jie)人(ren)士(shi)所表示的：中國科(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)學的征途是(shi)“星辰(chen)大(da)(da)海”，在基礎(chu)科(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)學研究(jiu)領域(yu)有大(da)(da)量創(chuang)(chuang)新等待(dai)被探索。事實上，基礎(chu)科(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)學做創(chuang)(chuang)新，在各(ge)個領域(yu)幾乎都是(shi)難題；但一旦做出創(chuang)(chuang)新了，就(jiu)會帶(dai)動業界(jie)技術進(jin)步。比(bi)如基因工(gong)程、量子計算、腦科(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)學研究(jiu)等等基礎(chu)科(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)學，已然成(cheng)為科(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)學界(jie)的“星辰(chen)大(da)(da)海”，這些基礎(chu)科(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)學的每一個成(cheng)就(jiu)對(dui)推動科(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)(ke)學技術進(jin)步產生(sheng)了巨大(da)(da)影響。
這一情況在存(cun)(cun)儲領域同樣得(de)到了驗(yan)證，RAID功能(neng)作(zuo)為基(ji)礎的(de)存(cun)(cun)儲介(jie)質虛(xu)擬化技(ji)術(shu)，關系著企業級存(cun)(cun)儲的(de)性(xing)能(neng)、可靠性(xing)和靈活性(xing)，一直(zhi)是(shi)考驗(yan)業界存(cun)(cun)儲廠商技(ji)術(shu)實力的(de)關鍵。浪潮智能(neng)存(cun)(cun)儲G2平臺(tai)如何通過(guo)InRAID技(ji)術(shu)創(chuang)新，獲得(de)比(bi)傳(chuan)統RAID較高10倍的(de)性(xing)能(neng)、重構效率和容(rong)量擴展提升呢？這得(de)從RAID的(de)演進說起。
RAID演進
RAID技(ji)術在存(cun)(cun)儲領域(yu)可以說是(shi)毋庸置疑的(de)基礎技(ji)術，很(hen)多IT從(cong)(cong)業(ye)者就是(shi)從(cong)(cong)RAID技(ji)術開始了解企業(ye)級存(cun)(cun)儲的(de)。RAID是(shi)什么呢(ni)？根(gen)據全(quan)球網絡(luo)存(cun)(cun)儲工業(ye)協會(hui)SNIA（the Storage Networking Industry Association）對RAID的(de)定(ding)義(yi)，RAID是(shi)英文Redundant Array of Independent Disks的(de)縮寫，中文意思是(shi)獨(du)立磁盤冗余陣列(lie)。
這里有個小插曲，RAID一詞較早出現在1987年加利福尼亞大學伯克利分校David Patterson等人的論文中，是指“廉價磁盤冗余陣列（A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks）”，研究的初衷是平衡當時CPU快速的性能，當時CPU效能每年大約增長30-50%，而硬(ying)磁機(ji)只(zhi)能(neng)(neng)增長約(yue)7%。研究小組(zu)(zu)希望能(neng)(neng)找出一種(zhong)新的(de)技(ji)術，于是RAID早(zao)期被用(yong)(yong)來整合(he)大(da)量廉價(jia)的(de)硬(ying)盤，在短期內，立即提升效能(neng)(neng)來平衡計算(suan)機(ji)的(de)運算(suan)能(neng)(neng)力(li)。但后來發現(xian)，大(da)量便宜磁盤組(zu)(zu)合(he)并不(bu)能(neng)(neng)適(shi)用(yong)(yong)于現(xian)實的(de)生產環(huan)境(jing)，后來Inexpensive被改為(wei)independent，RAID的(de)定義變為(wei)包含(han)許多獨立的(de)磁盤組(zu)(zu)的(de)冗余陣列，也就(jiu)是我們(men)如今看到(dao)的(de)樣(yang)子。
RAID技術有(you)什(shen)么好處呢？雖然RAID包(bao)含多塊硬盤(pan)(pan)，但是在操作系統下將其視為“一(yi)個”超級大盤(pan)(pan)。不(bu)難看出，RAID的(de)本(ben)質(zhi)就(jiu)是N個硬盤(pan)(pan)的(de)虛擬化，對下層硬盤(pan)(pan)進行扇區管理，對上層業務(wu)提供IO透(tou)明服務(wu)。
此時，傳(chuan)統RAID技術包含RAID0～RAID60等十多個規范，在實際(ji)應用中使用較多的是RAID0、1、5、6、10、50、60等等。
傳(chuan)統(tong)RAID誕(dan)生之初，曾給企業級存儲帶來巨大利(li)好，體現(xian)在(zai)提高(gao)(gao)傳(chuan)輸(shu)效率和(he)容錯(cuo)能力兩個方(fang)面(mian)。在(zai)提高(gao)(gao)傳(chuan)輸(shu)速率方(fang)面(mian)，傳(chuan)統(tong)RAID技術通過在(zai)多個硬(ying)盤(pan)上同時(shi)存儲和(he)讀(du)取數(shu)據(ju)來大幅提高(gao)(gao)存儲系統(tong)的(de)(de)數(shu)據(ju)吞吐(tu)量(liang)。在(zai)RAID中，可(ke)以讓很(hen)多硬(ying)盤(pan)同時(shi)傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)，所以使用RAID能達(da)到單(dan)個硬(ying)盤(pan)幾倍、幾十倍的(de)(de)速率。在(zai)數(shu)據(ju)容錯(cuo)方(fang)面(mian)，由于硬(ying)盤(pan)本(ben)身無法提供容錯(cuo)，RAID容錯(cuo)是可(ke)提供較(jiao)為(wei)完備(bei)的(de)(de)相互校驗(yan)/恢復/鏡像等措施，提高(gao)(gao)了容錯(cuo)度和(he)冗余性。
傳統RAID并不完美
傳統RAID技術重構時間長，重構期間數據可靠性保障差。在存儲系統正常運行時，傳統RAID技術的BUG并不明顯，但一旦遇到硬盤故障，需要數據重構時卻存在較大的數據丟失風險。傳統RAID是以物理硬盤為單元，RAID重構過程中數據沒有可靠性保障。這就是說，如果在傳統RAID重構完成前出現壞盤就將造成數據丟失，不可恢復。令這一缺陷雪上加霜的是，傳統硬盤重構的時間窗口比較大，進一步加大了數據丟失的風險。以一塊2TB 7.2K rpm盤(pan)為例，重構時(shi)平(ping)均寫入速度為30M/s左右，完成重構時(shi)間長達18個小時(shi)。
另外，傳(chuan)統RAID一旦配(pei)置(zhi)完成，組內硬盤會鎖死，擴容(rong)可能(neng)停機且(qie)較(jiao)大(da)擴容(rong)盤數受限。在做存儲系統規劃時，要(yao)求(qiu)管(guan)理(li)員準確的(de)(de)計算出當前每個單元業務的(de)(de)容(rong)量、IO需(xu)求(qiu)，并評估每個單元業務未來發(fa)展的(de)(de)容(rong)量、性能(neng)要(yao)求(qiu)；否(fou)則要(yao)么設計不足，存儲不能(neng)完全滿(man)足業務需(xu)求(qiu)，要(yao)么過(guo)度設計導致資源(yuan)浪費(fei)。配(pei)置(zhi)完成后，RAID組內硬盤鎖死。如果因為各種(zhong)未預測到的(de)(de)變(bian)化需(xu)要(yao)調(diao)整原(yuan)分(fen)配(pei)，那(nei)么只能(neng)通過(guo)手動(dong)(dong)配(pei)置(zhi)刪除和(he)重新分(fen)配(pei)，以及復雜的(de)(de)數據(ju)遷入遷出來實(shi)現。值(zhi)得一提的(de)(de)是，這一手動(dong)(dong)調(diao)整RAID的(de)(de)過(guo)程，很多時候需(xu)要(yao)中斷業務。
浪潮InRAID：2+1數據虛擬化管理
浪潮智能存(cun)儲G2平(ping)臺基于(yu)InRAID技術變傳統(tong)RAID的固定管理(li)(li)模式(shi)為2+1數據虛擬(ni)(ni)化(hua)管理(li)(li)模式(shi)：1是指(zhi)同一(yi)類(lei)型(xing)的硬(ying)(ying)(ying)進行1次(ci)(ci)RAID分組；2是指(zhi)硬(ying)(ying)(ying)盤的兩層(ceng)(ceng)虛擬(ni)(ni)化(hua)，第(di)一(yi)層(ceng)(ceng)是硬(ying)(ying)(ying)盤切分為KB級邏(luo)輯(ji)塊，第(di)二層(ceng)(ceng)是不同類(lei)型(xing)硬(ying)(ying)(ying)盤的多個邏(luo)輯(ji)塊構成一(yi)個LUN。通過“2+1”數據虛擬(ni)(ni)化(hua)管理(li)(li)（2次(ci)(ci)硬(ying)(ying)(ying)盤邏(luo)輯(ji)化(hua)+1次(ci)(ci)用戶態虛擬(ni)(ni)化(hua)），實現硬(ying)(ying)(ying)盤資源(yuan)池化(hua)。
首先，2是指完成兩次硬盤的邏輯化和虛擬化。
第一次：硬盤RD化
1) 對(dui)于系統內部物理(li)硬盤，按介(jie)質的(de)性能(neng)不同分配不同的(de)Disk&LUN，包括SAS SSD、RI SSD（讀(du)取密集(ji)型SSD）、SAS HDD、SAS NearLine HDD（SAS協(xie)議的(de)近線磁盤）四(si)類存(cun)儲存(cun)儲介(jie)質。
2) 將系統內(nei)部每(mei)種(zhong)不同類型的存儲介質按(an)一(yi)定數量劃分為邏輯上的RD（RAID）。
第二次(ci)：KB級邏輯塊
3) 將不同硬盤上(shang)按RAID組成Mdisk。
4) 將Mdisk切分成16MB-8GB，默認1GB（大(da)小可配置）的更細粒度邏輯塊（Extent）。
其次，1是指完成一次面向用戶態的共享卷構建。
5) 按需將1-N個(ge)更(geng)細(xi)粒(li)度邏輯(ji)塊（Extent）組成卷(juan)（Volume）/文件（File）。
這里打個形(xing)象的比(bi)方，上述過程可以用包餃子做個簡(jian)單生動的解釋。1-4步(bu)驟是剁餡兒，包(bao)括一系(xi)列備料、切、剁等(deng)流程，提供對硬盤的邏輯(ji)化(hua)和虛擬化(hua)；步(bu)驟5是拌餡兒，提供面向用戶態的數據服(fu)務。
InRAID的價值：重構快10X、擴容增5X、閃存優化快40%
相比(bi)傳統RAID，浪潮InRAID技術帶來的(de)好處顯(xian)而易見。
首(shou)先(xian)，重構效(xiao)率提升10X。
當一(yi)個邏輯(ji)塊故障時(shi)，重構的僅(jin)是一(yi)個邏輯(ji)塊大小(xiao)的數(shu)據，1-3秒即(ji)可完成(cheng)重構。
當一個物理硬盤故障時，RAID組內所有硬盤參加重構。還以上邊的2TB 7.2K rpm盤重(zhong)構(gou)為例，用浪潮(chao)InRAID重(zhong)構(gou)，每(mei)TB重(zhong)構(gou)小(xiao)于(yu)30分鐘完(wan)成（傳(chuan)統RAID下每(mei)TB重(zhong)構(gou)需要9小(xiao)時(shi)），2TB重(zhong)構(gou)時(shi)間縮短至1小(xiao)時(shi)內(nei)，重(zhong)構(gou)效率比傳(chuan)統RAID提升10倍以上(shang)，大(da)大(da)降低(di)重(zhong)構(gou)期間的(de)硬盤失(shi)效概率。
其次(ci)，擴容能力提升5X+。
InRAID和傳(chuan)統RAID相比，承(cheng)載主機(ji)IO的硬盤數量(liang)發(fa)生了變化，最(zui)多可承(cheng)載128塊硬盤，比傳(chuan)統RAID容量(liang)提(ti)升5倍以上。
此外InRAID不再配置閑置的熱備盤(pan)，所有盤(pan)都在處理(li)IO，減(jian)少閑置熱備浪費。
最(zui)后，基于InRAID的多線程，可提升閃(shan)存(cun)介質性能(neng)。
浪潮(chao)G2 InRAID技術有多個(ge)線程處(chu)理(li)(li)IO，具(ju)備混合工作(zuo)負載處(chu)理(li)(li)能(neng)力(li)，可針對不同IO大(da)(da)小進行(xing)并行(xing)處(chu)理(li)(li)，尤其對SSD的處(chu)理(li)(li)有很大(da)(da)的性能(neng)提升(sheng)。寫(xie)IOPS性能(neng)可提升(sheng)40%。
加載InRAID，助力浪潮智能存儲G2賣出2億+
自2017年2月發布后(hou)，僅半年多時間，浪潮智(zhi)能(neng)存儲(chu)(chu)G2上市半年銷售額近2億，還獲得(de)了兩個單項目千萬(wan)元級的大(da)單，浪潮在企業(ye)級SAN存儲(chu)(chu)方面可以說遇(yu)到了過去幾(ji)年中發展較好的階段。能(neng)夠(gou)取得(de)這一(yi)突破，一(yi)部分(fen)原(yuan)因要歸因于浪潮在InRAID等一(yi)系列存儲(chu)(chu)技術上的創新(xin)。
“InRAID穩定性已經歷市場充分驗證，是G2產品默認RAID配置。”浪潮資深產品經理翟爽表示，“目前(qian)浪潮(chao)在(zai)統一存(cun)(cun)儲，以及全固態存(cun)(cun)儲市場中是很有競爭優(you)勢的(de)。我(wo)們擁(yong)有IT領(ling)域唯一設在(zai)企(qi)業的(de)國(guo)(guo)家(jia)重點實(shi)驗(yan)室 -- 浪潮(chao)高(gao)效能服務(wu)器和存(cun)(cun)儲技術國(guo)(guo)家(jia)重點實(shi)驗(yan)室，并擁(yong)有上(shang)百(bai)項存(cun)(cun)儲技術自主知(zhi)識產(chan)權，可根據用戶業務(wu)場景(jing)和需(xu)求進行開發設計，增加產(chan)品和應用之(zhi)間的(de)結合度，這意味著我(wo)們的(de)產(chan)品靈活性更高(gao)，更符合應用實(shi)際需(xu)求，為用戶業務(wu)保(bao)駕護航。”
