北京2017年12月18日電 /美通社/ -- 2017年11月在對未來科學的探索中，面對“天眼”探空、神舟飛天、墨子“傳信”等眾多原創基礎科學對整個產業帶來的巨大影響，科學界面提出了中國科學的未來是星辰大海的觀點。同樣是基礎技術創新，在存儲領域，面對數據的“星辰大海”，浪潮智能存儲的InRAID技術實現化繁為簡的數據管理策略：以“2+1”的硬盤虛擬化三板斧，實現了存儲的邏輯化，一舉管理數以浩如煙海的億級KB級邏輯塊。
RAID，企業級存儲的基本功
“天眼”探空、神舟飛天、墨子“傳信”、高鐵奔馳、北斗組網、超算“發威”、大飛機首飛……中國科學創新迎來前所未有的黃金時期。正如2017年11月未來科學大獎頒獎典禮上，科學界人士所表示的：中國科學的征途是“星辰大海”，在基礎科學研究領域有大量創新等待被探索。事實上，基礎科學做創新，在各個領域幾乎都是難題；但一旦做出創新了，就會帶動業界技術進步。比如基因工程、量子計算、腦科學研究等等基礎科學，已然成為科學界的“星辰大海”，這些基礎科學的每一個成就對推動科學技術進步產生了巨大影響。
這一情況在存儲領域同樣得到了驗證，RAID功能作為基礎的存儲介質虛擬化技術，關系著企業級存儲的性能、可靠性和靈活性，一直是考驗業界存儲廠商技術實力的關鍵。浪潮智能存儲G2平臺如何通過InRAID技術創新，獲得比傳統RAID較高10倍的性能、重構效率和容量擴展提升呢？這得從RAID的演進說起。
RAID演進
RAID技術在存儲領域可以說是毋庸置疑的基礎技術，很多IT從業者就是從RAID技術開始了解企業級存儲的。RAID是什么呢？根據全球網絡存儲工業協會SNIA（the Storage Networking Industry Association）對RAID的定義，RAID是英文Redundant Array of Independent Disks的縮寫，中文意思是獨立磁盤冗余陣列。
這里有個小插曲，RAID一詞較早出現在1987年加利福尼亞大學伯克利分校David Patterson等人的論文中，是指“廉價磁盤冗余陣列（A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks）”，研究的初衷是平衡當時CPU快速的性能，當時CPU效能每年大約增長30-50%，而硬磁機只能增長約7%。研究小組希望能找出一種新的技術，于是RAID早期被用來整合大量廉價的硬盤，在短期內，立即提升效能來平衡計算機的運算能力。但后來發現，大量便宜磁盤組合并不能適用于現實的生產環境，后來Inexpensive被改為independent，RAID的定義變為包含許多獨立的磁盤組的冗余陣列，也就是我們如今看到的樣子。
RAID技術有什么好處呢？雖然RAID包含多塊硬盤，但是在操作系統下將其視為“一個”超級大盤。不難看出，RAID的本質就是N個硬盤的虛擬化，對下層硬盤進行扇區管理，對上層業務提供IO透明服務。
此時，傳統RAID技術包含RAID0～RAID60等十多個規范，在實際應用中使用較多的是RAID0、1、5、6、10、50、60等等。
傳統RAID誕生之初，曾給企業級存儲帶來巨大利好，體現在提高傳輸效率和容錯能力兩個方面。在提高傳輸速率方面，傳統RAID技術通過在多個硬盤上同時存儲和讀取數據來大幅提高存儲系統的數據吞吐量。在RAID中，可以讓很多硬盤同時傳輸數據，所以使用RAID能達到單個硬盤幾倍、幾十倍的速率。在數據容錯方面，由于硬盤本身無法提供容錯，RAID容錯是可提供較為完備的相互校驗/恢復/鏡像等措施，提高了容錯度和冗余性。
傳統RAID并不完美
傳統RAID技術重構時間長，重構期間數據可靠性保障差。在存儲系統正常運行時，傳統RAID技術的BUG并不明顯，但一旦遇到硬盤故障，需要數據重構時卻存在較大的數據丟失風險。傳統RAID是以物理硬盤為單元，RAID重構過程中數據沒有可靠性保障。這就是說，如果在傳統RAID重構完成前出現壞盤就將造成數據丟失，不可恢復。令這一缺陷雪上加霜的是，傳統硬盤重構的時間窗口比較大，進一步加大了數據丟失的風險。以一塊2TB 7.2K rpm盤為例，重構時平均寫入速度為30M/s左右，完成重構時間長達18個小時。
另外，傳統RAID一旦配置完成，組內硬盤會鎖死，擴容可能停機且較大擴容盤數受限。在做存儲系統規劃時，要求管理員準確的計算出當前每個單元業務的容量、IO需求，并評估每個單元業務未來發展的容量、性能要求；否則要么設計不足，存儲不能完全滿足業務需求，要么過度設計導致資源浪費。配置完成后，RAID組內硬盤鎖死。如果因為各種未預測到的變化需要調整原分配，那么只能通過手動配置刪除和重新分配，以及復雜的數據遷入遷出來實現。值得一提的是，這一手動調整RAID的過程，很多時候需要中斷業務。
浪潮InRAID：2+1數據虛擬化管理
浪潮智能存儲G2平臺基于InRAID技術變傳統RAID的固定管理模式為2+1數據虛擬化管理模式：1是指同一類型的硬進行1次RAID分組；2是指硬盤的兩層虛擬化，第一層是硬盤切分為KB級邏輯塊，第二層是不同類型硬盤的多個邏輯塊構成一個LUN。通過“2+1”數據虛擬化管理（2次硬盤邏輯化+1次用戶態虛擬化），實現硬盤資源池化。
首先，2是指完成兩次硬盤的邏輯化和虛擬化。
第一次：硬盤RD化
1) 對于系統內部物理硬盤，按介質的性能不同分配不同的Disk&LUN，包括SAS SSD、RI SSD（讀取密集型SSD）、SAS HDD、SAS NearLine HDD（SAS協議的近線磁盤）四類存儲存儲介質。
2) 將系統內部每種不同類型的存儲介質按一定數量劃分為邏輯上的RD（RAID）。
第二次：KB級邏輯塊
3) 將不同硬盤上按RAID組成Mdisk。
4) 將Mdisk切分成16MB-8GB，默認1GB（大小可配置）的更細粒度邏輯塊（Extent）。
其次，1是指完成一次面向用戶態的共享卷構建。
5) 按需將1-N個更細粒度邏輯塊（Extent）組成卷（Volume）/文件（File）。
這里打個形象的比方，上述過程可以用包餃子做個簡單生動的解釋。1-4步驟是剁餡兒，包括一系列備料、切、剁等流程，提供對硬盤的邏輯化和虛擬化；步驟5是拌餡兒，提供面向用戶態的數據服務。
InRAID的價值：重構快10X、擴容增5X、閃存優化快40%
相比傳統RAID，浪潮InRAID技術帶來的好處顯而易見。
首先，重構效率提升10X。
當一個邏輯塊故障時，重構的僅是一個邏輯塊大小的數據，1-3秒即可完成重構。
當一個物理硬盤故障時，RAID組內所有硬盤參加重構。還以上邊的2TB 7.2K rpm盤重構為例，用浪潮InRAID重構，每TB重構小于30分鐘完成（傳統RAID下每TB重構需要9小時），2TB重構時間縮短至1小時內，重構效率比傳統RAID提升10倍以上，大大降低重構期間的硬盤失效概率。
其次，擴容能力提升5X+。
InRAID和傳統RAID相比，承載主機IO的硬盤數量發生了變化，最多可承載128塊硬盤，比傳統RAID容量提升5倍以上。
此外InRAID不再配置閑置的熱備盤，所有盤都在處理IO，減少閑置熱備浪費。
最后，基于InRAID的多線程，可提升閃存介質性能。
浪潮G2 InRAID技術有多個線程處理IO，具備混合工作負載處理能力，可針對不同IO大小進行并行處理，尤其對SSD的處理有很大的性能提升。寫IOPS性能可提升40%。
加載InRAID，助力浪潮智能存儲G2賣出2億+
自2017年2月發布后，僅半年多時間，浪潮智能存儲G2上市半年銷售額近2億，還獲得了兩個單項目千萬元級的大單，浪潮在企業級SAN存儲方面可以說遇到了過去幾年中發展較好的階段。能夠取得這一突破，一部分原因要歸因于浪潮在InRAID等一系列存儲技術上的創新。
“InRAID穩定性已經歷市場充分驗證，是G2產品默認RAID配置。”浪潮資深產品經理翟爽表示，“目前浪潮在統一存儲，以及全固態存儲市場中是很有競爭優勢的。我們擁有IT領域唯一設在企業的國家重點實驗室 -- 浪潮高效能服務器和存儲技術國家重點實驗室，并擁有上百項存儲技術自主知識產權，可根據用戶業務場景和需求進行開發設計，增加產品和應用之間的結合度，這意味著我們的產品靈活性更高，更符合應用實際需求，為用戶業務保駕護航。”
