华为OceanStor-18000系列高端存储系统RAID2.0+技术白皮书

华为OceanStor18000系列高端存储系统RAID2.0+技术白皮书文档版本01发布日期2013-8-12华为技术有限公司OceanStor高端存储系统RAID2.0+技术白皮书华为专有和保密信息版权所有©华为技术有限公司ii版权所有©华为技术有限公司2013。保留一切权利。非经本公司书面许可，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本文档内容的部分或全部，并不得以任何形式传播。商标声明和其他华为商标均为华为技术有限公司的商标。本文档提及的其他所有商标或注册商标，由各自的所有人拥有。注意您购买的产品、服务或特性等应受华为公司商业合同和条款的约束，本文档中描述的全部或部分产品、服务或特性可能不在您的购买或使用范围之内。除非合同另有约定，华为公司对本文档内容不做任何明示或默示的声明或保证。由于产品版本升级或其他原因，本文档内容会不定期进行更新。除非另有约定，本文档仅作为使用指导，本文档中的所有陈述、信息和建议不构成任何明示或暗示的担保。华为技术有限公司地址：深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼邮编：518129网址：客户服务邮箱：[e-mail]客户服务电话：4008302118OceanStor高端存储系统RAID2.0+技术白皮书目录华为专有和保密信息版权所有©华为技术有限公司iii目录1RAID2.0+概述...........................................................................................................................11.1RAID技术演变........................................................................................................................................11.2华为RAID2.0+简介................................................................................................................................22RAID2.0+原理...........................................................................................................................32.1RAID2.0+基本原理..................................................................................................................................32.2RAID2.0+实现框架..................................................................................................................................42.3RAID2.0+逻辑对象..................................................................................................................................53RAID2.0+技术亮点...................................................................................................................13.1安全可信.................................................................................................................................................13.1.1自动负载均衡，降低整体故障率...................................................................................................13.1.2快速精简重构，改善双盘失效率...................................................................................................23.1.3故障自检自愈，保证系统可靠性...................................................................................................33.2弹性高效.................................................................................................................................................43.2.1虚拟池化设计，降低存储规划管理难度.......................................................................................43.2.2增加LUN所跨硬盘数，大幅提升单LUN性能............................................................................43.2.3空间动态分布，灵活适应业务变化...............................................................................................54附录A：RAID2.0+FAQ.........................................................................................................65附录B：RAID2.0+周边资源...................................................................................................96缩略语表/AcronymsandAbbreviations.............................................................................10OceanStor高端存储系统RAID2.0+技术白皮书修订记录/ChangeHistory华为专有和保密信息版权所有©华为技术有限公司iv修订记录/ChangeHistory日期修订版本描述作者20130802V1.0秦烜/20409120130830V1.1秦烜/20409120131014V1.2更名秦烜/20409120131112V1.3刷新FAQ秦烜/204091OceanStor高端存储系统RAID2.0+技术白皮书1RAID2.0+概述华为专有和保密信息版权所有©华为技术有限公司11RAID2.0+概述1.1RAID技术演变RAID（RedundantArrayofIndependentDisk，独立冗余磁盘阵列）技术诞生于1987年，最初由美国加州大学的伯克利分校提出，其基本思想是把多个独立的物理硬盘通过相关的算法组合成一个虚拟的逻辑硬盘，从而提供更大容量、更高性能，或更高的数据容错功能。作为一种成熟、可靠的磁盘系统数据保护标准，RAID技术自诞生以来一直作为存储系统的基础技术而存在，但是近年来随着数据存储需求的快速增长，高性能应用的不断涌现，传统RAID逐渐暴露出越来越多的问题。IDC预测，未来5年内存储市场将继续保持年平均增长10%以上的良好态势，全球存储总容量可能达到16840PB。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，如今，4TB的高容量磁盘和900GB的高性能SAS磁盘在企业和消费市场已经非常普遍，当这些高容量磁盘由于出现磁盘故障而需要进行数据重构时，传统RAID的弱点便会立即凸显。以7.2KRPM4TB磁盘为例，在传统的RAID5（8D+1P）中，其重构时间在40个小时左右。重构的进程会占用系统的资源，导致应用系统整体性能下降，当用户为了保证应用的及时响应而限制重构的优先级时，重构的时间还将进一步延长。此外，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或错误，导致故障概率大幅提升，极大地增加数据丢失的风险。另一方面，传统RAID受限于硬盘数量，在数据容量剧增的年代无法满足企业对资源统一灵活调配的需求，同时，随着硬盘容量的增大，以硬盘为单位对数据进行管理也显得越来越力不从心。为了解决传统RAID的上述问题，同时顺应虚拟化技术的发展趋势，众多存储厂商纷纷提出了传统RAID技术的替代方案：LUN虚拟化：以EMC和HDS为代表的存储厂商，在传统RAID基础之上将RAID组进行更细粒度地切分，再将切分的单元进行组合，构建主机可访问的空间。块虚拟化：以华为和HP3PAR为代表的存储厂商，将存储池中的硬盘划分成一个个小粒度的数据块，基于数据块来构建RAID组，使得数据均匀地分布到存储池的所有硬盘上，然后以数据块为单元来进行资源管理。OceanStor高端存储系统RAID2.0+技术白皮书1RAID2.0+概述华为专有和保密信息版权所有©华为技术有限公司2图1-1RAID技术发展1.2华为RAID2.0+简介OceanStor高端存储系统是华为技术有限公司（以下简称华为）根据存储产品应用现状和存储技术未来发展趋势，针对企业大中型数据中心，推出的聚焦于大中型企业核心业务的新一代（虚拟化、混合云、精简IT和低碳等）存储系统。OceanStor高端存储系统采用创新的SmartMatrix全交换式硬件架构，并结合专用的XVE(eXtremeVirtualEngine)存储操作系统，来满足大型数据中心对存储系统的各种需求。RAID2.0+技术是华为针对传统RAID的缺点，设计的一种满足存储技术虚拟化架构发展趋势的全新的RAID技术，其变传统固定管理模式为两层虚拟化管理模式，在底层块级虚拟化（VirtualforDisk）硬盘管理的基础之上，通过一系列Smart效率提升软件，实现了上层虚拟化（VirtualforPool）的高效资源管理。OceanStor高端存储系统RAID2.0+技术白皮书2RAID2.0+原理华为专有和保密信息版权所有©华为技术有限公司32RAID2.0+原理2.1RAID2.0+基本原理华为RAID2.0+采用底层硬盘管理和上层资源管理两层虚拟化管理模式，在系统内部，每个硬盘空间被划分成一个个小粒度的数据块，基于数据块来构建RAID组，使得数据均匀地分布到存储池的所有硬盘上，同时，以数据块为单元来进行资源管理，大大提高了资源管理的效率。1)OceanStor高端存储系统支持三种不同类型（SSD、SAS和NL-SAS）的硬盘，这些硬盘组成一个个的硬盘域（DiskDomain），在硬盘域中，同种类型的硬盘按照一定的规则被划分为一个个的Di