传统RAID的性能瓶颈点在哪里?

传统RAID的性能瓶颈点在哪里?

原创作品，允许转载，转载时请务必以超链接形式标明文章 原始出处 、作者信息和本声明。否则将追究法律责任。http://alanwu.blog.51cto.com/3652632/1541408众所周知，传统RAID在数据重构方面表现极差，当一块盘发生故障之后，需要几十个小时才能将故障盘中的数据恢复。特别在数据重构的过程中，上层文件系统的性能也会受到极大的影响。并且在应用数据压力的情况下，数据重构的IO和应用的IO交错在一起，导致恶性循环，使得数据重构和应用IO性能都表现极差。

 大容量磁盘对传统RAID的最大挑战就在于此。两年前或者更早，存储界的很多公司开始寻找下一代磁盘RAID的技术，其中最有可能和新意的就是DDP（Dynamic Disk Pool），国内的华为将这种技术称之为RAID2.0。DDP最大的特征在于将RAID构建在一系列随意的CHUNK之上，而不是将若干个磁盘做成RAID。这些CHUNK是磁盘中的资源块，可以是1GB或者更大的容量。在DDP中普遍会存在Storage Pool的概念，这个概念会将这些CHUNK资源块组织起来，池化。在这个池中通过一定的算法获取一些资源块CHUNK，然后在这些CHUNK的基础上组建RAID。目前，应该有很多的存储公司都在研发这种新型的RAID。咋看一眼，这种技术好像很简单，其实在现象的表面隐藏了很多的技术问题，并且不是很容易解决的。

 

本文不想过多的讨论DDP的技术细节，最主要想讨论一下为什么采用DDP就能解决传统磁盘RAID的问题，到底磁盘RAID的性能瓶颈点在哪里？

 

为了分析得出这个问题的答案，先来看一下磁盘RAID数据重构的过程。

 

通过上图我们可以看到，当一块磁盘发生故障以后，处于同一个Disk Group中的其他盘将会存在大量的读操作，去获取条带数据，然后生成故障盘上的数据，最后写入Spare盘。这是一个完整的数据重构过程。所有的读发生在故障盘所处的Disk Group中，写操作只存在Spare上。因此，我们很容易的发现两个性能瓶颈点：

• Spare盘是写操作性能瓶颈点。如果单盘写入，那么对于SAS盘，其最大的写入带宽可以达到130MB/s左右

• Disk Group中的幸存盘是读操作性能瓶颈点。由于所有的数据都是从一个Disk Group中的幸存盘上读取，所以，条带的最大读取带宽只能达到130MB/s左右

 

由于上述两大性能瓶颈点的存在，传统RAID的数据重构带宽理论上限只能达到130MB/s。要想突破这个理论上限值，只能破除这两个性能瓶颈点。

 

DDP就能破除这两个性能瓶颈点。为什么呢？因为DDP是基于CHUNK来做RAID的，CHUNK又是从一个Storage Pool中获取的。因此，RAID中的CHUNK在磁盘上的布局不再像传统RAID的Disk Group那样非常的规整。也就是说，DDP可以达到：

• Spare CHUNK的数据写入操作不再局限在一块盘上面，而是可以在整个Storage Pool中任意布局。这样，就不再存在单盘写入性能瓶颈的问题了

• 重构条带数据读操作也不再局限在一个Disk Pool中了，而是分布在整个Storage Pool上，当Storage Pool中的磁盘数量足够多时，条带读性能将不再局限在单盘性能上了

 

通过上述两点，DDP完全破除了传统RAID的两大性能瓶颈点，从而可以使得数据重构的性能大幅度提升。下图就是采用DDP技术之后，每块磁盘上的读写IO分布。

 

从上图可以看出，在数据重构的过程中，每块磁盘上同时存在读和写操作，而不像传统RAID那样，只有若干块盘存在读操作，一块盘存在写操作。并且由于读写混合之后，磁盘会存在抖动，因此，从单盘的角度来看，无论是读还是写操作性能都大大降低了。但是，从总体来看，由于参与数据重构的磁盘数量增加了，因此，总体的数据重构性能增强了。从这句话里我们也可以理解出来，DDP技术的应用是有局限的，当磁盘数量不是很多的情况下，DDP技术无法发挥性能优势，发而会导致性能下降。当前，SSD技术正在悄然兴起，并且其没有读写混合的性能问题，因此， DDP技术在SSD上面就显得非常合适了。

 

引入DDP技术之后最大的好处是可以提升RAID的数据重构性能，并且可以做到随者系统中磁盘数量的增加，数据重构性能可以线性扩展。而传统的RAID是没有办法做到这一点的。

 

在Flash存储如火如荼开展的今天，磁盘存储依然会存在。在未来，很多人估计其存在的最大理由就是在于容量（价格），因此可以通过组建混合存储的方式架构存储系统。在大容量磁盘存储中，我们有理由相信DDP技术会大发光彩，推动着传统RAID技术继续前进。

 

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