磁盤陣列快速重構(gòu),擴容及性能優(yōu)化研究.pdf

1、信息爆炸時代來臨使得作為主要信息存儲媒介的磁盤陣列得到了突飛猛進的發(fā)展，且被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模的存儲系統(tǒng)中，但其自身也存在一些影響其性能和可靠性的問題。首先，磁盤的失效問題會導致磁盤陣列需要進行頻繁的數(shù)據(jù)重構(gòu)操作，而面對在線存儲應(yīng)用的增多和磁盤單盤容量的不斷增大，這種重構(gòu)操作的時間會變得非常漫長，從而使得存儲系統(tǒng)的可用性和數(shù)據(jù)的可靠性都面臨著考驗，發(fā)展快速陣列重構(gòu)技術(shù)勢在必行。其次，面對當前不斷增加的數(shù)據(jù)量和對存儲性能的要求，磁盤陣列原有

2、的容量和帶寬已不適應(yīng)目前的存儲趨勢，如何對磁盤陣列進行快速擴容也成為了一個亟需解決的問題。與此同時，隨著云存儲的應(yīng)用發(fā)展，磁盤陣列也越來越多的被應(yīng)用于多種存儲場景，特別是共享存儲場景。由于在共享存儲場景下的磁盤陣列性能會隨著前端應(yīng)用的增多而導致性能下降，因此共享存儲環(huán)境下的陣列優(yōu)化技術(shù)也被人們也關(guān)注。鑒于此，分析并提出了針對磁盤陣列的重構(gòu)、擴容和性能優(yōu)化三個方面的優(yōu)化方法。
　　針對于目前磁盤陣列串行化重構(gòu)導致的重構(gòu)時間長的問題，

3、提出一種采用并行重構(gòu)思想的進行數(shù)據(jù)分布的RAID，稱之為S2-RAID。該方法以并行化方式組織磁盤分區(qū)并創(chuàng)建subRAID結(jié)構(gòu)，保證了磁盤失效時的數(shù)據(jù)重構(gòu)流的并行無沖突I/O操作，大大縮短了重構(gòu)時間。同時S2-RAID還可以在特定條件下容許多盤失效，且在多盤失效情況下，同樣可以進行低粒度方式的并行重構(gòu)。測試結(jié)果表明，S2-RAID可以比傳統(tǒng)RAID重構(gòu)方法縮短重構(gòu)時間2-4倍，同時重構(gòu)期間的前臺響應(yīng)性能也能得到較好的保證。
　　而

4、面對當前陣列擴容時間長導致的系統(tǒng)可靠性降低問題，提出一種采用混合式條帶分布的快速陣列擴容方法，H-Scale。該方法可以大量減小擴容過程帶來的數(shù)據(jù)遷移量，磁盤I/O次數(shù)以及校驗更新次數(shù)。其基本思想是利用了寬度不同的條帶的分布特點，將擴容前后的新老陣列映射為一個統(tǒng)一的RAID空間，并借助相應(yīng)的映射算法，進行數(shù)據(jù)塊的尋址操作。同時H-Scale可以支持多種RAID級別的擴容以及多次擴容等理想擴容方法所具備的特征。通過對實現(xiàn)的原型的測試結(jié)果表

5、明，H-Scale 比傳統(tǒng)擴容方法至少縮短了50％的擴容時間，同時前端性能平均提高了20％以上。該方法在擴容時間和前端性能兩方面得到了很好的均衡。
　　考慮到共享存儲環(huán)境的廣泛應(yīng)用，梳理了共享存儲環(huán)境中磁盤陣列所面臨問題并結(jié)合實際數(shù)據(jù)集進行了詳細分析，提出一種RAID cache方法DROP，用于緩解陣列整體性能下降。DROP方法通過利用磁盤空閑區(qū)域構(gòu)建一個RAID分布的Cache緩沖池，并結(jié)合共享存儲環(huán)境下各個應(yīng)用下數(shù)