分布式存儲的技術(shù)趨勢（三）：雙重RAID機制與三副本對比

作者：佚名 2021-03-09 09:55:30

存儲

分布式 雙重RAID究竟能否有效解決三副本的缺陷?讓我們從二者之間的對比開始。在前面我們分析了三副本的潛在隱患，也介紹了雙重RAID架構(gòu)的工作原理與技術(shù)特點。雙重RAID究竟能否有效解決三副本的缺陷?讓我們從二者之間的對比開始。

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 雙重RAID究竟能否有效解決三副本的缺陷?讓我們從二者之間的對比開始。在前面我們分析了三副本的潛在隱患，也介紹了雙重RAID架構(gòu)的工作原理與技術(shù)特點。雙重RAID究竟能否有效解決三副本的缺陷?讓我們從二者之間的對比開始。

故障修復(fù)時間更短，業(yè)務(wù)影響更小

硬盤損壞時，雙重RAID機制優(yōu)先通過節(jié)點內(nèi)RAID恢復(fù)數(shù)據(jù)，該恢復(fù)機制可自動調(diào)節(jié)速度以避讓工作負載，前端業(yè)務(wù)無感知。無需觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)重建，從而有效地避免了網(wǎng)絡(luò)重建風(fēng)暴。

節(jié)點故障時，可通過遷移磁盤到另一臺物理服務(wù)器，實現(xiàn)節(jié)點遷移(無需拷貝或重建數(shù)據(jù))。SVM存儲池上每個磁盤記載關(guān)于存儲池構(gòu)成的全部信息，分布式存儲的vOSD的ID號及用戶數(shù)據(jù)，保存在SVM存儲池的虛擬卷上，自動隨著SVM存儲池的遷移從一臺物理服務(wù)器遷移到另一臺物理服務(wù)器，主機名及vOSD的ID號保存不變，實現(xiàn)快速節(jié)點修復(fù)。

容錯性更強，可允許多節(jié)點同時有磁盤損壞

三副本分布式存儲通過跨節(jié)點的副本保護，可有效防止單個或兩個磁盤損壞對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的影響，但是容錯性受到限制，如在三副本的情況下，不同故障域內(nèi)之間，最多只能允許2個節(jié)點有磁盤損壞，超出2個節(jié)點出現(xiàn)磁盤故障，則極有可能發(fā)生數(shù)據(jù)丟失，如圖1所示。

圖 1 三副本分布式存儲多節(jié)點硬盤損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失

鐵力士分布式存儲通過雙重RAID 機制，能夠?qū)⑷蒎e性提升一個數(shù)量級。如圖2所示，以節(jié)點內(nèi)RAID 10+節(jié)點間2副本為例，當每個節(jié)點都出現(xiàn)磁盤故障的時候，可以通過節(jié)點內(nèi)RAID 分別修復(fù)，保障整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)無丟失，業(yè)務(wù)無中斷。

圖 2 雙重RAID容忍多節(jié)點磁盤損壞

數(shù)據(jù)持久性(Durability)高出一個數(shù)量級

下面通過具體數(shù)值來比較三副本與雙重RAID的數(shù)據(jù)持久性(可靠性)。數(shù)據(jù)持久性指標可通過存儲系統(tǒng)的AFR(Annual Failure Rate)來衡量。考慮一個1000個6TB硬盤的存儲集群，每個機械硬盤的MTTF(Mean Time to Failure)為1000，000小時。在計算中需要運用兩個著名的MTTF公式，一個是關(guān)于RAID6，其MTTF=(MTTF)*(MTTF)*(MTTF)/(N*(N-1)*(N-2)*MTTR), 另一個是關(guān)于RAID5，其MTTF=(MTTF)*(MTTF)/(N*(N-1)MTTR), 其中MTTR(Mean Time to Repair)是硬盤平均修復(fù)時間。

在三副本條件下，存儲系統(tǒng)共有333組三副本，每組三副本的MTTF相當于N=3的RAID6，在分布式并發(fā)修復(fù)的條件下，MTTR通常為3小時(每半小時修復(fù)1TB數(shù)據(jù))，因此每組三副本的MTTF =1000000*1000000*1000000/(3*2*1*3)=5.56x 1016 小時，而整個系統(tǒng)的MTTF = 5.56x 1016 /333 =1.67x 1014 小時。折算為AFR(一年共8760小時)，AFR=8760/(1.67x 1014) =5.2x 10-11。

在雙重RAID情況下，考慮節(jié)點內(nèi)采用(2+1) RAID5，存儲系統(tǒng)共有333組RAID5，為簡化計算，考慮每組RAID對應(yīng)于兩個vOSD，12TB數(shù)據(jù)。據(jù)測算，RAID5的MTTR為30小時，每組RAID5 (vOSD)的MTTF=1000000*1000000/(3*2*30)=5.56x 109 小時。當一個RAID5組損壞時，由于vOSD在跨節(jié)點之間有鏡像保護(其可靠性相當于N=2 RAID5)，采用分布式并發(fā)修復(fù)12TB數(shù)據(jù)，每半小時修復(fù)1TB數(shù)據(jù)，需6小時，因此，其MTTR=(5.56x 109 )* (5.56x 109 )/(2*1*6)=2.58x 1018 小時?？紤]到整個存儲系統(tǒng)有333組RAID5, 因此整個系統(tǒng)的MTTF=2.58x 1018/333 =7,75x 1015 小時，相當于三副本MTTF的46倍。折算為AFR，雙重RAID的AFR=8760/(7.75x 1015)= 1.1x 10-12 。

對比三副本和雙重RAID的數(shù)據(jù)持久性，可見雙重RAID的數(shù)據(jù)可靠性高于三副本一個數(shù)量級以上。

總結(jié)

鐵力士分布式存儲將傳統(tǒng)磁盤陣列的RAID技術(shù)、存儲虛擬化管理技術(shù)與分布式存儲技術(shù)相結(jié)合，有效地解決了普通分布式存儲面臨的IO分布不均勻和木桶效應(yīng)導(dǎo)致的性能缺陷，大幅度提升系統(tǒng)IOPS性能，并避免了普通分布式存儲因網(wǎng)絡(luò)重建風(fēng)暴而可能導(dǎo)致的穩(wěn)定性隱患。同時，雙重RAID架構(gòu)的數(shù)據(jù)可靠性高于三副本分布式存儲一個數(shù)量級以上。

當前名稱：分布式存儲的技術(shù)趨勢（三）：雙重RAID機制與三副本對比
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