醫療行業數據存儲RAID技術

范玉林

摘 要作為一種經過多年時間檢驗的的磁盤系統數據保護技術標準，RAID技術自出現以來一直作為存儲系統的基礎性技術，近些年來，隨著整個社會信息化水平不斷發展，數據趨勢呈爆發式增長，數據已經取代計算成為信息系統的中心。這促使人們對數據越來重視。隨著數據中心不斷追求海量容量、性能、安全、可用、擴展、管理等等，傳統RAID逐漸暴露出越來越多的問題。

【關鍵詞】醫療行業 數據儲存 RAID技術

1 前言

根據近年來醫院存儲系統的硬件故障問題統計發現，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。現業界常用的RAID5組，在磁盤發生邏輯故障后，會立即將該磁盤踢出RAID組，雖然可以通過校驗來進行數據恢復，但是在RAID重建期間，控制器的數據的處理能力嚴重下降，而且醫院需要為100%的故障磁盤買單，還需要承擔RIAD重建時同一RAID組中其他磁盤邏輯故障所造成的數據丟失風險。

2 CRAID技術的應用

CRAID技術的出現，基于Cell數據塊的管理模式，解決了這一困擾。

Cell，稱之為“細胞”，是指數據單元，是陣列資源管理的基本單位。引入Cell的基本單位后，在RAID具體的實現上，首先用磁盤創建RAID組，然后把RAID組的有效的可用空間根據指定大小（默認1GB，可以調節）劃分為多個Cell，在創建LUN時，系統自動使用空閑Cell，破除了LUN到RAID，RAID到Disk之間的綁定關系，使RAID組的最小處理單元由原來的磁盤改變為更加靈活的Cell，完全實現了的存儲的虛擬化架構。按照Cell健康狀態，突破了傳統RAID組容忍故障磁盤數目的限制。例如，傳統的RAID組允許1塊磁盤故障，第2塊磁盤故障時，RAID組失效，數據不能使用。在CRAID組中，只要磁盤邏輯故障的區域不在同一個Cell內，CRAID中的數據仍然可以實現訪問，即CRAID組內可實現多個磁盤發生邏輯錯誤（非同一Cell中），大大提高了存儲陣列對磁盤的冗余性以及業務的連續性。

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的基礎上來創建RAID組，使得數據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據塊（Chunk，也叫CK），每個Chunk為如：64MB等大小。存儲系統將不同磁盤的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是構成LUN的基本單位。一個存儲池基于指定的一個磁盤域創建，可以從該磁盤域上動態的分配Chunk（CK）資源，并按照每個存儲層的“RAID策略”組成DCG向應用提供具有RAID保護的存儲資源。CRAID 技術原理圖如圖2。

CRAID的實現框架如圖3所示。

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

而且，基于Cell的管理模式，在后續重建數據時也能極大的提升重建的效率，區別于傳統RAID組，直接將磁盤踢出RAID組后進行重建，CRAID的快速重建只需要重建錯誤磁盤上有錯誤的Cell數據，沒有錯誤的Cell數據直接使用復制的方式將Cell數據復制到熱備盤，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RAID組重建時，大量的性能和時間消耗在調用所有磁盤進行異或校驗。快速重建只需將RAID組全部磁盤校驗方式轉換成了按Cell校驗+磁盤復制的方式，其校驗量只有傳統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，但發生過人為誤插拔。這種模式可恢復5分鐘內磁盤被拔出過程中未寫入磁盤的數據，提高了RAID組可靠性。

3 結語

基于CRAID技術創建的RAID組和傳統RAID組相比較，繼承了傳統RAID組的優點，改良了傳統RAID組的不足，實現了磁盤資源的按需分配，極大的提供了磁盤利用率，性能的負載分攤，提高了磁盤的使用壽命；在數據安全方面，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，在后續數據恢復，數據重建等方面也優于傳統RAID組，減少了運維人員的工作量，也為醫院數據中心建設添加了一層保障。

作者單位

浙江省人民醫院信息中心 浙江省杭州市 310000