V‑RAID: новый подход к размещению данных на СХД Qsan

Технология RAID уже настолько старая, что порой кажется, что она была всегда. И, несмотря на почтенный возраст, основные ее принципы работы остаются неизменными на протяжении многих десятилетий. И это при том, что как минимум дважды индустрия хранения меняла носители информации HDD → SSD → NVMe. Разумеется, все эти типы накопителей по‑прежнему актуальны, но именно с точки зрения прогресса и происходит обозначенный переход.

Между тем указанные типы накопителей имеют внутри себя совершенно разные принципы работы. И поэтому технология RAID, изначально разработанная для HDD, зачастую не вполне эффективна при работе с твердотельными дисками. В результате производители контроллеров и систем хранения данных оказываются перед выбором: либо продолжать использовать традиционный RAID, либо изобретать что‑то свое. Как показывает практика, вендоры All Flash массивов топ класса в данном вопросе идут именно своим путем, что подтверждается в том числе сверхвысокой стоимостью их продуктов. Большинство же производителей по‑прежнему остаются в стане поклонников традиционных ценностей чаще всего из‑за того, что классические алгоритмы RAID уже давно имеют качественную реализацию. Плюсом идет полная совместимость с накопителями любого типа. Все это, безусловно, благотворно сказывается на итоговой стоимости решения. А возможные недостатки технологии RAID пытаются нивелировать иными методами.

Одним из таких недостатков RAID является механизм работы с дисками hot spare. В случае запуска процесса rebuild скорость его завершения напрямую зависит от производительности диска spare, ведь на него устремляются многочисленные запросы на запись с остальных членов группы. При этом текущий ввод/вывод создает дополнительную нагрузку. Плюс в обычном режиме диск hot spare простаивает, не принося никакой пользы в плане производительности RAID группы.

Выход из этой ситуации уже давно был придуман. Необходимо использовать не отдельный диск hot spare, а равномерно распределить его емкость среди всех членов группы. Такой подход обозначается как RAID с распределенным spare и встречается у многих производителей СХД. Qsan здесь, разумеется, не исключение: технология RAID EE стала доступна еще в предыдущих поколениях СХД и по‑прежнему доступна сейчас.

Однако, начиная с версии FW 4.3.0 в Unified серии СХД Qsan, доступен еще один тип RAID — V‑RAID, являясь логичным продолжением хорошо зарекомендовавшего RAID EE, который также имеет поддержку распределенного диска spare. Но из‑за иного принципа работы данной технологии имеются существенные отличия.

V‑RAID может быть двух типов: с уровнем 5 и с уровнем 6. Это является очевидным эквивалентом классических RAID5 и RAID6. Т.е., V‑RAID5 может потерять не более одного диска, а V‑RAID6 — не более двух дисков в один и тот же момент времени. Внутри себя V‑RAID строится точно так же, как и классический RAID — блоки данных + блоки четности. Из‑за того, что вся работа основана на технологии thin provisioning, как таковой области spare не требуется. Все еще незанятые блоки данных на дисках могут использоваться в качестве spare. Однако, при создании V‑RAID как минимум один диск, емкость которого будет использоваться в качестве резервной, добавить все равно придется. Это — защита от ситуации, когда диски будут заполнены настолько, что свободных блоков окажется недостаточно, чтобы восполнить потерю отказавшего накопителя.

Такая реализация RAID с распределенной spare позволяет иметь потенциально гораздо больше spare области в случае не полностью заполненных дисков. Впрочем, никто не мешает добавить более одного накопителя, чтобы их суммарная емкость была резервной областью на случай отказа дисков.

Другой важной особенностью является легкость при добавлении новых накопителей в группу. В целом, такая операция поддерживается также для классических RAID групп и для RAID EE. Однако, в V‑RAID процесс перераспределения блоков с данными и пересчета четности происходит только для реально занятых областей, что для не полностью заполненных дисков значительно ускоряет процесс.

Стоит отметить, что использование V‑RAID в СХД Qsan практически не несет в себе каких‑либо ограничений в плане использования остального функционала. V‑RAID пул может содержать в себе несколько групп из разных типов накопителей для работы алгоритмов Auto Tiering. Тома V‑RAID пула могут работать с SSD кэшем, участвовать в репликации любого типа, иметь снапшоты, быть включены в механизмы QMetro и QScale. Пожалуй, единственное ограничение — это отсутствие возможности дедупликации на пулах V‑RAID из‑за того, что используется thin provisioning (дедупликация, напомним, работает в Qsan только на thick пулах).

Как мы уже отмечали ранее, сама идея RAID с распределенной spare, отнюдь, не уникальна. Однако, сравнивая аналогичные технологии других производителей с реализацией V‑RAID от Qsan, нельзя не отметить куда большую гибкость в настройках пулов. Все же большинство производителей СХД либо целиком полагаются на автоматику, либо предоставляют ограниченный набор возможных конфигураций. В СХД Qsan, напротив, полный простор для творчества. Пользователь волен создавать пулы почти любой сложности с учетом разумных ограничений.

С учетом того, что функционал V‑RAID не требует никаких финансовых затрат и будет доступен всем пользователям СХД после обновления FW, мы считаем его весьма полезным для широкого круга задач, кроме, пожалуй, требующих максимальной производительности и, соответственно, thick provisioning. Отметим, что мы здесь не голословно делимся своим мнением. Ведь наш опыт, как дистрибьютера Qsan с собственной технической поддержкой, основывается на большом количестве успешных инсталляций и позитивном отклике наших заказчиков. Поэтому мы всегда готовы взять на поддержку любые модели СХД Qsan, в том числе те, гарантия на которые уже истекла.