醫(yī)療行業(yè)數(shù)據(jù)存儲RAID技術(shù)

范玉林

摘 要作為一種經(jīng)過多年時間檢驗的的磁盤系統(tǒng)數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，RAID技術(shù)自出現(xiàn)以來一直作為存儲系統(tǒng)的基礎(chǔ)性技術(shù)，近些年來，隨著整個社會信息化水平不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)趨勢呈爆發(fā)式增長，數(shù)據(jù)已經(jīng)取代計算成為信息系統(tǒng)的中心。這促使人們對數(shù)據(jù)越來重視。隨著數(shù)據(jù)中心不斷追求海量容量、性能、安全、可用、擴(kuò)展、管理等等，傳統(tǒng)RAID逐漸暴露出越來越多的問題。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)療行業(yè) 數(shù)據(jù)儲存 RAID技術(shù)

1 前言

根據(jù)近年來醫(yī)院存儲系統(tǒng)的硬件故障問題統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，存儲陣列中90%的硬件故障是磁盤故障，只有12%是完物理故障?，F(xiàn)業(yè)界常用的RAID5組，在磁盤發(fā)生邏輯故障后，會立即將該磁盤踢出RAID組，雖然可以通過校驗來進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，但是在RAID重建期間，控制器的數(shù)據(jù)的處理能力嚴(yán)重下降，而且醫(yī)院需要為100%的故障磁盤買單，還需要承擔(dān)RIAD重建時同一RAID組中其他磁盤邏輯故障所造成的數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險。

2 CRAID技術(shù)的應(yīng)用

CRAID技術(shù)的出現(xiàn)，基于Cell數(shù)據(jù)塊的管理模式，解決了這一困擾。

Cell，稱之為“細(xì)胞”，是指數(shù)據(jù)單元，是陣列資源管理的基本單位。引入Cell的基本單位后，在RAID具體的實現(xiàn)上，首先用磁盤創(chuàng)建RAID組，然后把RAID組的有效的可用空間根據(jù)指定大?。J(rèn)1GB，可以調(diào)節(jié)）劃分為多個Cell，在創(chuàng)建LUN時，系統(tǒng)自動使用空閑Cell，破除了LUN到RAID，RAID到Disk之間的綁定關(guān)系，使RAID組的最小處理單元由原來的磁盤改變?yōu)楦屿`活的Cell，完全實現(xiàn)了的存儲的虛擬化架構(gòu)。按照Cell健康狀態(tài)，突破了傳統(tǒng)RAID組容忍故障磁盤數(shù)目的限制。例如，傳統(tǒng)的RAID組允許1塊磁盤故障，第2塊磁盤故障時，RAID組失效，數(shù)據(jù)不能使用。在CRAID組中，只要磁盤邏輯故障的區(qū)域不在同一個Cell內(nèi)，CRAID中的數(shù)據(jù)仍然可以實現(xiàn)訪問，即CRAID組內(nèi)可實現(xiàn)多個磁盤發(fā)生邏輯錯誤（非同一Cell中），大大提高了存儲陣列對磁盤的冗余性以及業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

CRAID采用磁盤層管理和資源層管理，兩層虛擬化的模式管理，每塊磁盤空間被劃分成小的Cell管理，在這些Cell的基礎(chǔ)上來創(chuàng)建RAID組，使得數(shù)據(jù)平均分布到存儲陣列的每一塊磁盤上，同時，以為Cell單元來進(jìn)行管理，有效提升了管理的效率。

每個磁盤被切分成固定大小的數(shù)據(jù)塊（Chunk，也叫CK），每個Chunk為如：64MB等大小。存儲系統(tǒng)將不同磁盤的Chunk（CK）按照RAID算法組成Chunk Group（DCG），如圖1所示。

DCG被劃分為固定大小的存儲單元Cell，每個Cell的大小為如：1GB等，Cell是構(gòu)成LUN的基本單位。一個存儲池基于指定的一個磁盤域創(chuàng)建，可以從該磁盤域上動態(tài)的分配Chunk（CK）資源，并按照每個存儲層的“RAID策略”組成DCG向應(yīng)用提供具有RAID保護(hù)的存儲資源。CRAID 技術(shù)原理圖如圖2。

CRAID的實現(xiàn)框架如圖3所示。

同時，針對同一個Cell中多塊磁盤發(fā)生故障的情況，采用基于物理隔離的方式進(jìn)行處理，將磁盤錯誤隔離在當(dāng)前Cell，其他Cell繼續(xù)使用，最小限度的降低錯誤的影響范圍。

而且，基于Cell的管理模式，在后續(xù)重建數(shù)據(jù)時也能極大的提升重建的效率，區(qū)別于傳統(tǒng)RAID組，直接將磁盤踢出RAID組后進(jìn)行重建，CRAID的快速重建只需要重建錯誤磁盤上有錯誤的Cell數(shù)據(jù)，沒有錯誤的Cell數(shù)據(jù)直接使用復(fù)制的方式將Cell數(shù)據(jù)復(fù)制到熱備盤，這種方式可以大大降低RAID組重建過程對RAID組計算性能的影響。

傳統(tǒng)RAID組重建時，大量的性能和時間消耗在調(diào)用所有磁盤進(jìn)行異或校驗?？焖僦亟ㄖ恍鑼AID組全部磁盤校驗方式轉(zhuǎn)換成了按Cell校驗+磁盤復(fù)制的方式，其校驗量只有傳統(tǒng)RIAD組重建全盤重建校驗量的幾百分一或千分之一，校驗時間大大減少，而磁盤復(fù)制可以利用磁盤本身的讀寫速度。以1TB的SATA磁盤為例，在15塊盤的RAID組中，傳統(tǒng)的全盤重建大約需要30小時時間，而快速重建最快6小時就可以重建完成。

CRAID還支持局部重建模式，適用于磁盤完好，但發(fā)生過人為誤插拔。這種模式可恢復(fù)5分鐘內(nèi)磁盤被拔出過程中未寫入磁盤的數(shù)據(jù)，提高了RAID組可靠性。

3 結(jié)語

基于CRAID技術(shù)創(chuàng)建的RAID組和傳統(tǒng)RAID組相比較，繼承了傳統(tǒng)RAID組的優(yōu)點，改良了傳統(tǒng)RAID組的不足，實現(xiàn)了磁盤資源的按需分配，極大的提供了磁盤利用率，性能的負(fù)載分?jǐn)?，提高了磁盤的使用壽命；在數(shù)據(jù)安全方面，基于Cell塊的管理模式，安全可靠，提高了RAID組的安全想和容錯率，在后續(xù)數(shù)據(jù)恢復(fù)，數(shù)據(jù)重建等方面也優(yōu)于傳統(tǒng)RAID組，減少了運維人員的工作量，也為醫(yī)院數(shù)據(jù)中心建設(shè)添加了一層保障。

作者單位

浙江省人民醫(yī)院信息中心 浙江省杭州市 310000