框級冗余策略的概念及實現(xiàn)原理

01什么是框級冗余策略

普通RAID模式(盤級冗余)是把CHUNK打散到不同的硬盤上，支持不超過RAID冗余能力的硬盤故障，不能直接支持硬盤框故障。

金融核心交易系統(tǒng)等核心業(yè)務(wù)場景對存儲系統(tǒng)的可靠性提出了更為苛刻的訴求，要求存儲設(shè)備能容忍單個硬盤框故障。

基于此，存儲系統(tǒng)的框級冗余策略應(yīng)運而生。當存儲池具備框級冗余能力時，可以實現(xiàn)：

RAID 6和RAID 10支持單硬盤框故障，業(yè)務(wù)不中斷、數(shù)據(jù)不丟失。

RAID-TP支持單硬盤框故障后，其他硬盤框再故障單塊硬盤，業(yè)務(wù)不中斷、數(shù)據(jù)不丟失。

故障的單盤在熱備重構(gòu)完成后，支持再故障單個硬盤框。

故障硬盤框恢復(fù)后，自動恢復(fù)框級冗余的能力。

02框級冗余策略的實現(xiàn)原理

框級冗余是在滿足盤級冗余的前提下，考慮硬盤和框的歸屬關(guān)系。這里，我們以系統(tǒng)配有4個框，每個框配置3塊硬盤為例進行介紹。

框級冗余策略的實現(xiàn)原理如圖1所示。圖中，相同顏色的CK組成一個CKG。

為了支持單硬盤框故障不斷業(yè)務(wù)，在選盤組RAID時，需要保證每個CKG的CK盡量來自于不同的框，并且來自每個框的CK列數(shù)不能超過RAID冗余。因此，配置RAID6時每框最多選2列，這樣即使框故障后，每個CKG只丟失2份數(shù)據(jù)，未超出CKG的冗余數(shù)量，業(yè)務(wù)不中斷。同時，為了使RAID-TP能支持單框故障后再故障單塊硬盤，我們讓RAID-TP每框最多也只能選2列。

即存儲系統(tǒng)在組CKG時會優(yōu)先跨框分配Block，保證CKG在每框選盤不超過2盤。

為了支持故障的單盤在重構(gòu)完成后不縮列，還能繼續(xù)支持單框故障，我們讓CKG的分條長度再減一，即RAID列數(shù)(N+M) = 2*K - 1。其中，K為組成存儲池的硬盤所屬的框(控制框+硬盤框)的個數(shù)。例如，上圖中的RAID列數(shù) = 2*4 - 1 = 7，即每個CKG的分條長度為7。

03存儲池的冗余能力

存儲池為框級冗余策略時，存儲池的冗余能力狀態(tài)可以是框級冗余、盤級冗余和無冗余。

框級冗余能力

框級冗余策略的存儲池在正常運行時，具備框級冗余能力，支持單硬盤框故障，業(yè)務(wù)不中斷、數(shù)據(jù)不丟失。

盤級冗余能力

由于框掉電、多盤故障等導(dǎo)致存儲池不能繼續(xù)保持框級冗余能力時，存儲池將變?yōu)楸P級冗余能力，此時支持不超過RAID冗余能力的盤故障。

當故障恢復(fù)且存儲系統(tǒng)完成冗余恢復(fù)后臺任務(wù)后，存儲池將恢復(fù)具備框級冗余能力，重新支持單硬盤框故障，業(yè)務(wù)不中斷、數(shù)據(jù)不丟失。

無冗余能力

處于盤級冗余能力的存儲池，若盤故障再超過RAID冗余能力，存儲池將變?yōu)闊o冗余能力。

原文標題：閃存存儲如何通過框級冗余策略提升設(shè)備可靠性

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審核編輯：湯梓紅