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

經(jīng)濟實惠的入門級存儲ME4

針對用戶需求，戴爾易安信持續(xù)創(chuàng)新，推出入門級存儲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)濟實惠、簡單易用、快速強大諸多特質(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、、簡化部署及擴展性方面的需求，帶來了諸多優(yōu)勢。

ADAPT基本概念：

ADAPT:Autonomic Distributed Allocation Protection Technology，是基于RAID的數(shù)據(jù)保護方案，提供內(nèi)置備盤容量，允許非?？焖俚闹亟ǎ笮痛鎯Τ睾秃喕臄U展。

作為傳統(tǒng)RAID類型（RAID 0、1、5、6等）的替代方案，ADAPT可將奇偶校驗分布在更大的一組HDD或SSD上，提供更好的數(shù)據(jù)保護、可擴展性和其他優(yōu)勢。ADAPT磁盤組中的所有磁盤必須是相同的類型（如企業(yè)級SAS）并且在同一層中（ME4上的層性能=SSD，標準=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RAID級別（如下圖▼）。

▲在WEB管理界面添加磁盤組——

ADAPT和RAID-1,5, 6 ,10在一個選項中

ADAPT技術(shù)原理：

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

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或多個磁盤成員發(fā)生故障時可以將其用作備用磁盤，ADAPT的默認備用容量是磁盤組中容量磁盤的2倍，由此可保證組內(nèi)任意兩個磁盤丟失而不影響數(shù)據(jù)的恢復(fù)，而備盤容量會根據(jù)磁盤組的創(chuàng)建、擴容或再平衡而發(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)認為該數(shù)據(jù)未采用平衡方式跨磁盤分布時，它會自動移動數(shù)據(jù)以便在整個磁盤組之間保持平衡。

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

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

一個塊512kb，條帶擴展為4Mib（任何虛擬模式卷的分配單位是一頁4Mib）。條帶在條帶區(qū)線性聚集，每個條帶區(qū)包含2048個相鄰的RAID6條帶，因此存儲了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問題：如果硬盤不出現(xiàn)故障，備用磁盤是不會被使用的；

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，但默認保留2個備用容量的磁盤，這就是ADAPT組的磁盤數(shù)為12且有2個備用磁盤數(shù)容量的原因，其余10個磁盤中的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”）。

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，這個備用空間以1Mib為單位保留，備用空間的數(shù)量與2個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
如果要補充當(dāng)前目標備用容量或增加可用容量，可通過擴展ADAPT磁盤組來實現(xiàn)。一個14磁盤ADAPT陣列可以增加6個磁盤升到20個磁盤ADAPT陣列，如果采取措施，控制器將進行平衡操作。在此操作中，當(dāng)前陣列將在新陣列的所有成員中旋轉(zhuǎn)，這個過程需要在后臺運行一段時間。
下圖顯示了如何添加多個成員到磁盤組及其擴展方式，并在控制器上重新對條帶進行條帶化。

▲磁盤組擴容重新條帶
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)進行重建，其優(yōu)點也相當(dāng)可觀的——重建速度更快，因為重建過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)小時或數(shù)天才能完成，具體多久取決于磁盤組的RAID級別和大小、磁盤速度、公用程序優(yōu)先級、主機I/O活動和存儲系統(tǒng)上運行的其他進程等因素。下表展示了RAID 6（8+2）磁盤組和ADAPT磁盤組（24、48和128個磁盤）的性能影響和重建時間的計算值，以10TB磁盤為例，讀寫并行，重建速率為50MB/秒/磁盤。

▲磁盤組擴容重新條帶
根據(jù)上表，對傳統(tǒng)RAID來說，整個過程就是將10TB磁盤進行重新條帶并數(shù)據(jù)重寫，重建時間就是10,000,000MB除以50MB/秒，再除以3600秒，大約為55.5小時；而對于ADAPT磁盤組，以無磁盤故障讀性能為基準，對比磁盤故障時的讀性能變化?？梢钥吹?，1塊磁盤故障時，磁盤數(shù)越多，ADAPT的讀性能影響越小，重建時間也越短；同時也能看出，2個磁盤故障雖然讀性能影響沒有優(yōu)化，但128個磁盤關(guān)鍵數(shù)據(jù)的重建時間已經(jīng)減少到了16分鐘——這樣的結(jié)果，無疑給海量存儲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個以上的磁盤成員出現(xiàn)故障時，某些條帶將丟失1個和其他2個塊，這取決于它們在陣列布局中的位置。丟失了2個成員的條帶比丟失了1個成員的條帶的風(fēng)險更大，因為該條帶中的任何進一步數(shù)據(jù)丟失都無法再得到糾正或保護。因此，重建過程中要優(yōu)先考慮丟失2個塊的條帶，這意味著重建有兩個關(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個成員丟失而重建的優(yōu)先級。

▲條帶重建優(yōu)先級
ADAPT只需對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，對每個成員的數(shù)據(jù)量貢獻也會減少，因此隨著陣列磁盤變多，重建時間的改進也會提升。另一個關(guān)鍵指標是當(dāng)磁盤丟失時對性能的影響。在傳統(tǒng)的RAID中，需要奇偶校驗信息來重新構(gòu)造因磁盤丟失而丟失的數(shù)據(jù)；ADAPT方面，為了適應(yīng)更多磁盤的陣列擴展，任何1個磁盤損耗的影響都會減小。此外，由于預(yù)留容量，并非所有條帶都會受到影響。因此，與許多傳統(tǒng)陣列相比，ADAPT在1或2個磁盤故障的情況下對性能的影響較小。

ADAPT建議

ME4存儲順序?qū)懭霝?500MB/s，順序讀為7000MB/s，讀取IOPS高達32萬。綜上，除了極速重建，在有一定的性能需求時，RAID組的平衡設(shè)計也是很重要的，特別是組數(shù)的平衡考慮。ADAPT和傳統(tǒng)RAID組之間的一個關(guān)鍵區(qū)別是可以構(gòu)建陣列的擴展，RAID5和6最多可應(yīng)用于16個磁盤的擴展。雖然ADAPT組為12，但可達128個磁盤，所以磁盤組擴展能力遠遠大于傳統(tǒng)的RAID 6。這具有重要意義，尤其是考慮到ME4084的潛在拓撲結(jié)構(gòu)時，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個磁盤組和4個備用磁盤。ADAPT：2*42個磁盤組為或6*14個磁盤組。5U機箱上構(gòu)建的陣列的一些關(guān)鍵屬性，下圖以單盤8T硬盤，極速重建場景為例。

▲ME4084構(gòu)建陣列參數(shù)示例
如上表所示，2*ADAPT 42個磁盤組，當(dāng)2塊磁盤故障后，恢復(fù)容錯的速度比RAID 6快了近9倍，這意味著以這種方式配置的存儲模塊具有更高的可用性和可靠性。這里說明一下，建議每個控制器擁有1個磁盤組，1組84個磁盤雖然不是的，但在技術(shù)上是可行的。如果對帶寬性能有要求，可以將ME4084配置為6*14磁盤的ADAPT組，每個控制器擁有3個磁盤組。讀帶寬可達7.3GB/sreads，寫帶寬可達5.6GB/s。
 對于關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為什么會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進行的，專用于備盤的磁盤空間跨系統(tǒng)中的所有磁盤自動分布。在出現(xiàn)磁盤故障的情況下，數(shù)據(jù)將移動到磁盤組中的許多磁盤，從而允許快速重建并盡量降低對I/O的影響。
因此，在做ADAPT組時，建議每個控制器做平衡組，以確保性能的平衡，并要結(jié)合應(yīng)用特點，針對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)；重建時間要求短，則組內(nèi)磁盤數(shù)多點為佳。

大包大攬——

ME4存儲的多緯度特性

有時對于入門級存儲的需求，業(yè)務(wù)部門在方案階段通常以價格和容量為選購條件，往往不喜歡深入研究。其實從經(jīng)驗來看，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)在選購存儲時做好前期評估，包括實施細節(jié)、方案優(yōu)劣勢、產(chǎn)品擴展性以及其它附加功能，多考慮幾個維度，才能無后顧之憂。
ADAPT是戴爾易安信系統(tǒng)軟件中的增強功能，默認情況下，除了更傳統(tǒng)的RAID數(shù)據(jù)保護方案外，每個PowerVault ME4陣列都可以使用ADAPT，而ME4存儲除了ADAPT軟件功能外，還另有幾個特點——
1.大包大攬，所有功能軟件均不再額外付費，全部隨機內(nèi)置！

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