存储设备的DDP功能详解

http://blog.csdn.net/u013394982/article/details/18259015

DDP功能，即Dynamic Disk Pool，它是除了现有的RAID0,1,10,5,6这些传统RAID磁盘组以外的，非常有效的存储管理技术。它可以极大地简化对于闲置空间，闲置存储资源的管理，当然对于现有RAID组，它也简化了管理工作。
在讨论DDP功能之前，我们需要理解以下两个基本的概念：
1。D-Piece：D-Piece是在一块物理硬盘上开出的一段连续的，大小为512MB的存储空间。其中，每个D-Piece包含了4096个存储段，通过计算：512MB/4096=128kb，即每个存储段就是128kb大小。在一个虚拟的存储池中，一个存储的volume是由分布在不同的10个物理硬盘上的D-Piece所组成。
2。D-Stripe：它是由10个分布在不同的物理硬盘上的D-Piece所组成的，大小为4GB。在D-Stripe内，存储数据是以类似于RAID6的条带和校验方式存储的，也就是说如果10个D-Piece组成一个Stripe的话，那么Piece的组织方式就是传统的8+2方式，8个Piece(4GB大小)是存储数据的，1个Piece保存校验信息，最后一个Piece保存RAID定义的Q值。

从虚拟磁盘和LUN的维度来理解，DDP就是一个虚拟磁盘池，这个池是由很多个按照用户需求来定义生成的4GB大小的D-Stripe组成的。

如图所示，如果一个DDP包含了12块物理硬盘，其中的任意10块物理盘中的D-Piece可以组成一个D-Stripe用于存储数据。这里需要注意的一点是D-Piece和D-Stripe是近似平均分配在12块硬盘上的，但是视实际使用情况和数据存储量来看，有可能会有一些出入。当系统管理员完成了对于DDP的存储的配置之后，就像传统的RAID6配置一样，存储就会创建相应的D-Piece和D-Stripe。这时候在应用侧，就会看见一个虚拟磁盘被创建了。这个虚拟磁盘的容量是由N个D-Stripe所组成，例如我需要一个大小为32GB的空间，那么包含在这个虚拟磁盘中的D-Stripe数量为 N（D-Stripe）= 定义空间大小/4GB。
例如：一个容量为500GB的虚拟磁盘，会包含500GB/4GB个，即125个D-Stripe，对于一个虚拟磁盘，数据的占用空间会从D-Piece的最低的LBA地址开始使用。

一个DDP磁盘池中，可以包含多个虚拟磁盘，当然在一套存储系统，也允许包含多个DDP磁盘池。对于系统管理员的需求，也可以把传统的RAID磁盘组和DDP磁盘池二者结合来使用。

和传统的RAID组类似，DDP可以通过DCE特性（动态扩容），动态增加硬盘的方式来对存储系统进行扩容，目前可以支持的最大动态扩容量为12块物理硬盘。当DCE功能初始化之后，保存在现有的D-Piece上的数据会有一小部分被迁移到新扩容的磁盘上来。

DDP的另一个优势是区别于传统意义上的RAID原理，它并没有专门指定的热备磁盘，这样当某一块硬盘存在失效风险的时候，它能提供一个所谓的“集成保护能力”这样不仅可以简化存储设备的管理，也能极大地提高重建的性能，节省时间。当DDP中的磁盘有失效的状态发生，类似于RAID6的重建机制是保存在D-Stripe中的，在重建的过程中，它可以保证在任意一块物理磁盘中不会保存同一个D-Stripe上的两个D-Piece。独立的D-Piece机制可以最小化LBA地址范围。

如图所示：6号盘失效，随后，之前保留在这块物理硬盘上的D-Piece数据会在其他的可用硬盘上进行重建。因为是由多块盘在进行写入操作，所以实际的重建时间要大大小于传统的RAID重建时间。当有多块盘失效之后，系统会优先重建那些包含丢失了两个D-Piece的D-Stripe所在的硬盘，以减少数据丢失的风险。当关键数据被重建之后，系统会继续将其他失效的数据进行修复，保证数据的持续可用。从控制器的资源分配角度来看，DDP提供了两种用户可以自由定义的重建优先级配置：

1。降级重建，只有失去一个D-Piece数据的物理硬盘会重建，失去两个的会暂时不可用。这个优先级默认为“高”
2。关键重建，重建失去两个D-Piece数据的物理硬盘，这个优先级默认为“最高”对于超大规模的磁盘池，如果有两块物理硬盘失效，这种情况发生的概率会随着磁盘数量的增大而降低，如之前讨论的内容，按照优先级的配置，关键重建仅仅会持续很小的一个时间窗口，使得数据可用，然后会非常快的进行降级重建，也就是说超大规模的磁盘池场景下，DDP可以保证一定的容错性。

例如，假设我们有一个192块物理硬盘组成的存储系统，当有两块物理硬盘失效之后，在1分钟之内，即可完成关键重建工作，在这1分钟之后，系统都是可以提供容错的工作状态的。从数学角度来看，这样规模的一个存储系统，仅仅有5.2%的概率会发生降级重建，关键重建场景发生的概率仅仅有0.52%，这意味着仅仅有5.2GB的数据会在关键场景下进行重建。

从图中可以看到，对比传统重建方式的持续时间的对比。对比传统的RAID组的工作模式，DDP大大简化了管理工作，从根本上说，对于存储系统的规划，系统管理员仅仅需要做一件事情，就是决定存储系统的硬盘数量。
当然，DDP功能也有一些限制，例如：
1。在虚拟磁盘中的数据段大小是128kb，这是固定的，不可以修改。
2。不支持动态的RAID组迁移功能
3。预读的冗余校验功能是不能基于虚拟磁盘来使用的。
4。DDP的最大容量是64TB
5。不支持SSD硬盘