基于輪轉(zhuǎn)部署的RAID6存儲(chǔ)系統(tǒng)擴(kuò)容問(wèn)題研究.pdf

1、近些年來(lái)，隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)與概念的廣泛興起與發(fā)展，用戶數(shù)據(jù)和新型應(yīng)用以爆炸式的速度增長(zhǎng)。這就給作為其基礎(chǔ)設(shè)施的存儲(chǔ)系統(tǒng)提出了越來(lái)越高的要求，其中包括數(shù)據(jù)的可靠性、I/O性能以及存儲(chǔ)能力等。為了應(yīng)對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)部單磁盤(pán)可能在性能上帶來(lái)的瓶頸，RAID技術(shù)被廣泛地應(yīng)用到各種實(shí)際的存儲(chǔ)系統(tǒng)中去。但是，隨著需求的不斷增加，一些存儲(chǔ)系統(tǒng)將遇到存儲(chǔ)空間不足的問(wèn)題，這導(dǎo)致對(duì)原有系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量進(jìn)行擴(kuò)容。為了滿足當(dāng)前主流24小時(shí)無(wú)間斷服務(wù)的需要，當(dāng)

2、今的系統(tǒng)擴(kuò)容都要求在在線的場(chǎng)景下進(jìn)行。在此前提下，傳統(tǒng)的做法是基于輪叫調(diào)度的擴(kuò)容方案。雖然該方案能夠使得擴(kuò)容后的系統(tǒng)訪問(wèn)性能達(dá)到最優(yōu)，但是在擴(kuò)容過(guò)程中幾乎要遷移所有的數(shù)據(jù)。由此帶來(lái)的大量數(shù)據(jù)遷移，將會(huì)對(duì)系統(tǒng)的訪問(wèn)性能帶來(lái)影響并降低用戶體驗(yàn)。所以為了減少擴(kuò)容時(shí)遷移的數(shù)據(jù)量，人們提出了基于最小數(shù)據(jù)遷移量的新型擴(kuò)容方案。
　　本文聚焦的是RAID6存儲(chǔ)系統(tǒng)的擴(kuò)容問(wèn)題，現(xiàn)有的RAID6存儲(chǔ)系統(tǒng)的新型擴(kuò)容算法都是基于最小數(shù)據(jù)遷移量來(lái)設(shè)計(jì)的，

3、并且假定校驗(yàn)塊部署在特定的2塊磁盤(pán)上。然而實(shí)際部署RAID6存儲(chǔ)系統(tǒng)時(shí)，為了均衡校驗(yàn)盤(pán)負(fù)載，通常采用輪轉(zhuǎn)的方式將所有的校驗(yàn)塊均勻地部署在所有磁盤(pán)中。而原有的擴(kuò)容方案只考慮了數(shù)據(jù)塊的遷移而沒(méi)有考慮校驗(yàn)塊的遷移，這就會(huì)導(dǎo)致在擴(kuò)容后的系統(tǒng)中校驗(yàn)塊的負(fù)載不均衡。針對(duì)校驗(yàn)塊為輪轉(zhuǎn)部署的RAID6存儲(chǔ)系統(tǒng)，本文就最常用的糾刪碼RDP編碼與EVENODD編碼，提出了一種新型的擴(kuò)容方案RSR。RSR在滿足數(shù)據(jù)最小遷移量的基礎(chǔ)上，通過(guò)多條帶間邏輯拼接的方

4、式，使得系統(tǒng)在擴(kuò)容后數(shù)據(jù)塊與校驗(yàn)塊均衡地部署在所有磁盤(pán)上。RSR還通過(guò)引入Piggyback技術(shù)減少了擴(kuò)容后更新校驗(yàn)塊所帶來(lái)的開(kāi)銷(xiāo)。采用廣泛接受的磁盤(pán)模擬器DiskSim對(duì)RDP編碼和EVENODD編碼分別進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。為了比較不同擴(kuò)容方案的性能，本文選取RSR、RS6、RR4、RR5這4種擴(kuò)容方案，并對(duì)其擴(kuò)容時(shí)間和擴(kuò)容后的訪問(wèn)性能進(jìn)行對(duì)比模擬實(shí)驗(yàn)。對(duì)于RDP編碼，實(shí)驗(yàn)從6個(gè)磁盤(pán)擴(kuò)容到18個(gè)磁盤(pán)，分4次分別增加2、4、2、4個(gè)磁盤(pán)。模擬

5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，RSR在總體擴(kuò)容時(shí)間上對(duì)比RR4和RR5減少了53.45％～76.75％，對(duì)比RS6減少了-0.74％～6.89％。RSR在寫(xiě)主導(dǎo)的訪問(wèn)記錄Finicial1下，在擴(kuò)容后平均訪問(wèn)時(shí)間上對(duì)比RR5增加了0.76％～15.92％，而RR4、RS6由于校驗(yàn)塊不均衡的原因無(wú)法得出有效的平均訪問(wèn)時(shí)間。對(duì)于EVENODD編碼，RSR在對(duì)比模擬實(shí)驗(yàn)中有著相似的表現(xiàn)。所以RSR在多種算法中具有較低的擴(kuò)容開(kāi)銷(xiāo)，并在擴(kuò)容后的系統(tǒng)訪問(wèn)性能上接近