基于輪轉部署的RAID6存儲系統(tǒng)擴容問題研究.pdf

1、近些年來，隨著云計算、大數(shù)據(jù)等技術與概念的廣泛興起與發(fā)展，用戶數(shù)據(jù)和新型應用以爆炸式的速度增長。這就給作為其基礎設施的存儲系統(tǒng)提出了越來越高的要求，其中包括數(shù)據(jù)的可靠性、I/O性能以及存儲能力等。為了應對存儲系統(tǒng)內部單磁盤可能在性能上帶來的瓶頸，RAID技術被廣泛地應用到各種實際的存儲系統(tǒng)中去。但是，隨著需求的不斷增加，一些存儲系統(tǒng)將遇到存儲空間不足的問題，這導致對原有系統(tǒng)的存儲容量進行擴容。為了滿足當前主流24小時無間斷服務的需要，當

2、今的系統(tǒng)擴容都要求在在線的場景下進行。在此前提下，傳統(tǒng)的做法是基于輪叫調度的擴容方案。雖然該方案能夠使得擴容后的系統(tǒng)訪問性能達到最優(yōu)，但是在擴容過程中幾乎要遷移所有的數(shù)據(jù)。由此帶來的大量數(shù)據(jù)遷移，將會對系統(tǒng)的訪問性能帶來影響并降低用戶體驗。所以為了減少擴容時遷移的數(shù)據(jù)量，人們提出了基于最小數(shù)據(jù)遷移量的新型擴容方案。
　　本文聚焦的是RAID6存儲系統(tǒng)的擴容問題，現(xiàn)有的RAID6存儲系統(tǒng)的新型擴容算法都是基于最小數(shù)據(jù)遷移量來設計的，

3、并且假定校驗塊部署在特定的2塊磁盤上。然而實際部署RAID6存儲系統(tǒng)時，為了均衡校驗盤負載，通常采用輪轉的方式將所有的校驗塊均勻地部署在所有磁盤中。而原有的擴容方案只考慮了數(shù)據(jù)塊的遷移而沒有考慮校驗塊的遷移，這就會導致在擴容后的系統(tǒng)中校驗塊的負載不均衡。針對校驗塊為輪轉部署的RAID6存儲系統(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容方案RSR。RSR在滿足數(shù)據(jù)最小遷移量的基礎上，通過多條帶間邏輯拼接的方

4、式，使得系統(tǒng)在擴容后數(shù)據(jù)塊與校驗塊均衡地部署在所有磁盤上。RSR還通過引入Piggyback技術減少了擴容后更新校驗塊所帶來的開銷。采用廣泛接受的磁盤模擬器DiskSim對RDP編碼和EVENODD編碼分別進行模擬實驗。為了比較不同擴容方案的性能，本文選取RSR、RS6、RR4、RR5這4種擴容方案，并對其擴容時間和擴容后的訪問性能進行對比模擬實驗。對于RDP編碼，實驗從6個磁盤擴容到18個磁盤，分4次分別增加2、4、2、4個磁盤。模擬

5、實驗結果表明，RSR在總體擴容時間上對比RR4和RR5減少了53.45％～76.75％，對比RS6減少了-0.74％～6.89％。RSR在寫主導的訪問記錄Finicial1下，在擴容后平均訪問時間上對比RR5增加了0.76％～15.92％，而RR4、RS6由于校驗塊不均衡的原因無法得出有效的平均訪問時間。對于EVENODD編碼，RSR在對比模擬實驗中有著相似的表現(xiàn)。所以RSR在多種算法中具有較低的擴容開銷，并在擴容后的系統(tǒng)訪問性能上接近