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、可靠、大容量的戴爾易安信入門級(jí)存儲(chǔ)——PowerVault ME4了解一下

經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的入門級(jí)存儲(chǔ)ME4

針對(duì)用戶需求，戴爾易安信持續(xù)創(chuàng)新，推出入門級(jí)存儲(chǔ)ME4，作為熱門的PowerVault MD3陣列的下一代產(chǎn)品，全新的PowerVault ME4專為SAN和DAS構(gòu)建優(yōu)化，憑借著經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、簡(jiǎn)單易用、快速?gòu)?qiáng)大諸多特質(zhì)，深受客戶青睞。

其中，ME4控制器軟件新發(fā)布的ADAPT軟件，可滿足擁有海量數(shù)據(jù)的客戶在重建速度、、簡(jiǎn)化部署及擴(kuò)展性方面的需求，帶來了諸多優(yōu)勢(shì)。

ADAPT基本概念：

ADAPT:Autonomic Distributed Allocation Protection Technology，是基于RAID的數(shù)據(jù)保護(hù)方案，提供內(nèi)置備盤容量，允許非?？焖俚闹亟ǎ笮痛鎯?chǔ)池和簡(jiǎn)化的擴(kuò)展。

作為傳統(tǒng)RAID類型（RAID 0、1、5、6等）的替代方案，ADAPT可將奇偶校驗(yàn)分布在更大的一組HDD或SSD上，提供更好的數(shù)據(jù)保護(hù)、可擴(kuò)展性和其他優(yōu)勢(shì)。ADAPT磁盤組中的所有磁盤必須是相同的類型（如企業(yè)級(jí)SAS）并且在同一層中（ME4上的層性能=SSD，標(biāo)準(zhǔn)=10K/15K，存檔=7.2K），但可以具有不同的容量。

在管理界面中，ADAPT顯示為一個(gè)RAID級(jí)別（如下圖▼）。

▲在WEB管理界面添加磁盤組——

ADAPT和RAID-1,5, 6 ,10在一個(gè)選項(xiàng)中

ADAPT技術(shù)原理：

通常，傳統(tǒng)熱備盤在磁盤組成員發(fā)生故障時(shí)保持備用狀態(tài)，但熱備盤是被動(dòng)的；

而ADAPT通過在陣列中保留備用容量（而不是備用磁盤）來解決此問題，這意味著ADAPT磁盤組有保留容量且在一個(gè)或多個(gè)磁盤成員發(fā)生故障時(shí)可以將其用作備用磁盤，ADAPT的默認(rèn)備用容量是磁盤組中容量磁盤的2倍，由此可保證組內(nèi)任意兩個(gè)磁盤丟失而不影響數(shù)據(jù)的恢復(fù)，而備盤容量會(huì)根據(jù)磁盤組的創(chuàng)建、擴(kuò)容或再平衡而發(fā)生變化。

ADAPT的物理排列調(diào)整磁盤組使用所有可用空間來保持容錯(cuò)性，數(shù)據(jù)跨所有磁盤均勻分布，當(dāng)添加新數(shù)據(jù)、新磁盤，或系統(tǒng)認(rèn)為該數(shù)據(jù)未采用平衡方式跨磁盤分布時(shí)，它會(huì)自動(dòng)移動(dòng)數(shù)據(jù)以便在整個(gè)磁盤組之間保持平衡。

ADAPT由8個(gè)數(shù)據(jù)塊+2個(gè)奇偶校驗(yàn)塊組成的條帶進(jìn)行操作，提供了比RAID6更優(yōu)化的順寫性能，因此不會(huì)在寫入之前，對(duì)磁盤組的做大量的完整條帶化而導(dǎo)致性能下降。

一個(gè)條帶由磁盤組的10個(gè)成員組成，其中8個(gè)數(shù)據(jù)塊和2個(gè)奇偶校驗(yàn)塊。塊是構(gòu)成條帶組件的相鄰空間的每個(gè)磁盤的單位，這可能包含數(shù)據(jù)或奇偶校驗(yàn)信息以保護(hù)條帶的其他數(shù)據(jù)塊，采用里德-所羅門編碼的RAID6雙奇偶校驗(yàn)保護(hù)技術(shù)來保護(hù)數(shù)據(jù)。

一個(gè)塊512kb，條帶擴(kuò)展為4Mib（任何虛擬模式卷的分配單位是一頁(yè)4Mib）。條帶在條帶區(qū)線性聚集，每個(gè)條帶區(qū)包含2048個(gè)相鄰的RAID6條帶，因此存儲(chǔ)了8GB的用戶數(shù)據(jù)在條帶區(qū)內(nèi)（如圖所示）。

▲條帶區(qū)跨越一個(gè)磁盤組

ADAPT采用與傳統(tǒng)RAID6不同的方式處理備用磁盤。

在傳統(tǒng)的RAID6中，你分配一個(gè)數(shù)字，如果磁盤出現(xiàn)故障，就開始使用備用磁盤。這種方法就帶來一個(gè)問題：如果硬盤不出現(xiàn)故障，備用磁盤是不會(huì)被使用的；

而ADAPT的方法是使用所有磁盤，通過磁盤組提供空間，并且陣列重建也很方便，盡管可以更改，但默認(rèn)保留2個(gè)備用容量的磁盤，這就是ADAPT組的磁盤數(shù)為12且有2個(gè)備用磁盤數(shù)容量的原因，其余10個(gè)磁盤中的80%用于用戶數(shù)據(jù)，20%用于里德-所羅門編碼的冗余（“奇偶校驗(yàn)”）。

備用容量均勻分布在所有磁盤的邏輯塊地址(Logical Block Addressing)空間中，這個(gè)備用空間以1Mib為單位保留，備用空間的數(shù)量與2個(gè)相同磁盤的容量是等同的，均勻分布在磁盤組成員和磁盤組每個(gè)成員的邏輯塊地址，下圖就顯示了備用空間均勻地分布在磁盤組空間中的狀態(tài)。

▲硬盤組的備用容量分配
如果要補(bǔ)充當(dāng)前目標(biāo)備用容量或增加可用容量，可通過擴(kuò)展ADAPT磁盤組來實(shí)現(xiàn)。一個(gè)14磁盤ADAPT陣列可以增加6個(gè)磁盤升到20個(gè)磁盤ADAPT陣列，如果采取措施，控制器將進(jìn)行平衡操作。在此操作中，當(dāng)前陣列將在新陣列的所有成員中旋轉(zhuǎn)，這個(gè)過程需要在后臺(tái)運(yùn)行一段時(shí)間。
下圖顯示了如何添加多個(gè)成員到磁盤組及其擴(kuò)展方式，并在控制器上重新對(duì)條帶進(jìn)行條帶化。

▲磁盤組擴(kuò)容重新條帶
從構(gòu)造的可用空間中提取備用磁盤容量，這允許在陣列內(nèi)進(jìn)行重建，其優(yōu)點(diǎn)也相當(dāng)可觀的——重建速度更快，因?yàn)橹亟ㄟ^程中磁盤組的所有成員都參與此過程。
ADAPT示例：
PowerVault ME4系列的ADAPT可利用大容量磁盤降低重建時(shí)間，并提高系統(tǒng)的整體可靠性和性能。重建往往需要數(shù)小時(shí)或數(shù)天才能完成，具體多久取決于磁盤組的RAID級(jí)別和大小、磁盤速度、公用程序優(yōu)先級(jí)、主機(jī)I/O活動(dòng)和存儲(chǔ)系統(tǒng)上運(yùn)行的其他進(jìn)程等因素。下表展示了RAID 6（8+2）磁盤組和ADAPT磁盤組（24、48和128個(gè)磁盤）的性能影響和重建時(shí)間的計(jì)算值，以10TB磁盤為例，讀寫并行，重建速率為50MB/秒/磁盤。

▲磁盤組擴(kuò)容重新條帶
根據(jù)上表，對(duì)傳統(tǒng)RAID來說，整個(gè)過程就是將10TB磁盤進(jìn)行重新條帶并數(shù)據(jù)重寫，重建時(shí)間就是10,000,000MB除以50MB/秒，再除以3600秒，大約為55.5小時(shí)；而對(duì)于ADAPT磁盤組，以無磁盤故障讀性能為基準(zhǔn)，對(duì)比磁盤故障時(shí)的讀性能變化?？梢钥吹?，1塊磁盤故障時(shí)，磁盤數(shù)越多，ADAPT的讀性能影響越小，重建時(shí)間也越短；同時(shí)也能看出，2個(gè)磁盤故障雖然讀性能影響沒有優(yōu)化，但128個(gè)磁盤關(guān)鍵數(shù)據(jù)的重建時(shí)間已經(jīng)減少到了16分鐘——這樣的結(jié)果，無疑給海量存儲(chǔ)的客戶提供了良好的性能，以及數(shù)據(jù)方面的更高保障。當(dāng)陣列中有1個(gè)以上的磁盤成員出現(xiàn)故障時(shí)，某些條帶將丟失1個(gè)和其他2個(gè)塊，這取決于它們?cè)陉嚵胁季种械奈恢谩?/span>丟失了2個(gè)成員的條帶比丟失了1個(gè)成員的條帶的風(fēng)險(xiǎn)更大，因?yàn)樵摋l帶中的任何進(jìn)一步數(shù)據(jù)丟失都無法再得到糾正或保護(hù)。因此，重建過程中要優(yōu)先考慮丟失2個(gè)塊的條帶，這意味著重建有兩個(gè)關(guān)鍵的維度：一是重回冗余，二是完成重建并返回狀態(tài)。
下圖展示了由于磁盤陣列的2個(gè)成員丟失而重建的優(yōu)先級(jí)。

▲條帶重建優(yōu)先級(jí)
ADAPT只需對(duì)受磁盤丟失影響的條帶執(zhí)行此過程，這將減少需要重新生成的數(shù)據(jù)。此外，隨著陣列變得更寬，對(duì)每個(gè)成員的數(shù)據(jù)量貢獻(xiàn)也會(huì)減少，因此隨著陣列磁盤變多，重建時(shí)間的改進(jìn)也會(huì)提升。另一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是當(dāng)磁盤丟失時(shí)對(duì)性能的影響。在傳統(tǒng)的RAID中，需要奇偶校驗(yàn)信息來重新構(gòu)造因磁盤丟失而丟失的數(shù)據(jù)；ADAPT方面，為了適應(yīng)更多磁盤的陣列擴(kuò)展，任何1個(gè)磁盤損耗的影響都會(huì)減小。此外，由于預(yù)留容量，并非所有條帶都會(huì)受到影響。因此，與許多傳統(tǒng)陣列相比，ADAPT在1或2個(gè)磁盤故障的情況下對(duì)性能的影響較小。

ADAPT建議

ME4存儲(chǔ)順序?qū)懭霝?500MB/s，順序讀為7000MB/s，讀取IOPS高達(dá)32萬。綜上，除了極速重建，在有一定的性能需求時(shí)，RAID組的平衡設(shè)計(jì)也是很重要的，特別是組數(shù)的平衡考慮。ADAPT和傳統(tǒng)RAID組之間的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別是可以構(gòu)建陣列的擴(kuò)展，RAID5和6最多可應(yīng)用于16個(gè)磁盤的擴(kuò)展。雖然ADAPT組為12，但可達(dá)128個(gè)磁盤，所以磁盤組擴(kuò)展能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的RAID 6。這具有重要意義，尤其是考慮到ME4084的潛在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，使用此功能，可以考慮如何在ME4084上布局磁盤組。RAID6將提供5*16個(gè)磁盤組和4個(gè)備用磁盤。ADAPT：2*42個(gè)磁盤組為或6*14個(gè)磁盤組。5U機(jī)箱上構(gòu)建的陣列的一些關(guān)鍵屬性，下圖以單盤8T硬盤，極速重建場(chǎng)景為例。

▲ME4084構(gòu)建陣列參數(shù)示例
如上表所示，2*ADAPT 42個(gè)磁盤組，當(dāng)2塊磁盤故障后，恢復(fù)容錯(cuò)的速度比RAID 6快了近9倍，這意味著以這種方式配置的存儲(chǔ)模塊具有更高的可用性和可靠性。這里說明一下，建議每個(gè)控制器擁有1個(gè)磁盤組，1組84個(gè)磁盤雖然不是的，但在技術(shù)上是可行的。如果對(duì)帶寬性能有要求，可以將ME4084配置為6*14磁盤的ADAPT組，每個(gè)控制器擁有3個(gè)磁盤組。讀帶寬可達(dá)7.3GB/sreads，寫帶寬可達(dá)5.6GB/s。
 對(duì)于關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為什么會(huì)有如此快的重建速度呢？原因在于為ADAPT磁盤組保留備盤容量是自動(dòng)進(jìn)行的，專用于備盤的磁盤空間跨系統(tǒng)中的所有磁盤自動(dòng)分布。在出現(xiàn)磁盤故障的情況下，數(shù)據(jù)將移動(dòng)到磁盤組中的許多磁盤，從而允許快速重建并盡量降低對(duì)I/O的影響。
因此，在做ADAPT組時(shí)，建議每個(gè)控制器做平衡組，以確保性能的平衡，并要結(jié)合應(yīng)用特點(diǎn)，針對(duì)不同的重建和性能需求，配置ADAPT的組數(shù)：性能要求越高，建議多組數(shù)；重建時(shí)間要求短，則組內(nèi)磁盤數(shù)多點(diǎn)為佳。

大包大攬——

ME4存儲(chǔ)的多緯度特性

有時(shí)對(duì)于入門級(jí)存儲(chǔ)的需求，業(yè)務(wù)部門在方案階段通常以價(jià)格和容量為選購(gòu)條件，往往不喜歡深入研究。其實(shí)從經(jīng)驗(yàn)來看，需求是隨著業(yè)務(wù)而變化的，而業(yè)務(wù)是變化多端的，所以建議企業(yè)在選購(gòu)存儲(chǔ)時(shí)做好前期評(píng)估，包括實(shí)施細(xì)節(jié)、方案優(yōu)劣勢(shì)、產(chǎn)品擴(kuò)展性以及其它附加功能，多考慮幾個(gè)維度，才能無后顧之憂。
ADAPT是戴爾易安信系統(tǒng)軟件中的增強(qiáng)功能，默認(rèn)情況下，除了更傳統(tǒng)的RAID數(shù)據(jù)保護(hù)方案外，每個(gè)PowerVault ME4陣列都可以使用ADAPT，而ME4存儲(chǔ)除了ADAPT軟件功能外，還另有幾個(gè)特點(diǎn)——
1.大包大攬，所有功能軟件均不再額外付費(fèi)，全部隨機(jī)內(nèi)置！

所有軟件內(nèi)置隨機(jī)自帶全免費(fèi)，對(duì)于存儲(chǔ)常用的分層、快照、復(fù)制等增值功能，業(yè)內(nèi)的采購(gòu)費(fèi)用普遍不低，配合起來利用的話，就相當(dāng)于“賺錢”了。
2高擴(kuò)展性。
我們來看看ME4存儲(chǔ)的擴(kuò)展能力：
支持磁盤數(shù)：5U84控制器機(jī)柜+三個(gè)5U84擴(kuò)展機(jī)柜=336磁盤，也就是說ME4可在20U高度支持336個(gè)磁盤，而ADAPT可以一次添加多達(dá)68個(gè)磁盤，這樣的擴(kuò)展能力對(duì)于入門級(jí)存儲(chǔ)來說，也算是的了！
容量：原始容量高達(dá)4PB，單個(gè)ADAPT磁盤組支持1PB，每個(gè)控制器支持4個(gè)ADAPT組。以視頻監(jiān)控為例，分辨率1080P，碼流小大4Mbps，30天存儲(chǔ)空間為1.236TB（存儲(chǔ)容量計(jì)算：攝像頭路數(shù)×碼流4Mbps×3600秒×24小時(shí)×30天÷1024÷1024÷8），支持1000路的攝像頭也是So Easy了！