Raid DP à double parité

NetApp a introduit le RAID à double parité, nommé RAID-DP, en 2003, qui est devenu le RAID par défaut pour le stockage NetApp. L'objectif du Raid DP est d'augmenter la tolérance aux pannes de disques durs. Le RAID-DP permet à la fois au volume de continuer à servir des données tout en recréant les données perdues sur les deux disques défectueux.

Ce concept de la double parité est une des réponses à la question de la fiabilité décroissante des disques durs volumineux. Dans un précédent article, nous avons abordé l'effet des disques durs de grandes capacités sur le Raid.
Cette page fournit un aperçu sur le RAID-DP et son implémentation dans les système de stockage de données NetApp. Ce type de Raid permet une protection des données basée sur la double parité. On y verra le fonctionnement et les différents aspects du RAID-DP sont couverts, y compris la résilience par rapport aux autres technologies RAID, les performances et l'utilisation de les capacités disponibles des disques durs.

Protection de données du Raid DP

L'introduction rapide de disques durs plus volumineux crée des défis en matière de protection des données, les clients et les analystes ont exigé une meilleure stratégie pour une amélioration abordable de la fiabilité du RAID de la part des fournisseurs de stockage. Afin de répondre à cette demande, NetApp a lancé un nouveau type de protection RAID nommé RAID-DP.

RAID-DP signifie RAID à double Parité (Double Parity). Il augmente considérablement la tolérance aux pannes des lecteurs de disque défaillants par rapport au traditionnel RAID à parité unique. L'expérience montre que le Raid DP est largement beaucoup plus fiable que le Raid classique à parité unique. Avec cette fiabilité, RAID-DP dépasse même le RAID 10 pour la tolérance aux pannes, mais au prix du RAID 4. RAID-DP offre aux entreprises une option de coût total plus attractif sans exposer leurs données à un risque croissant.

Fonctionnement du Raid DP

Les niveaux traditionnels de la technologie RAID offrent une protection des données à travers diverses approches. Les Le RAID utilisé par NetApp, un RAID 4 modifié, stocke les données dans des rangées horizontales, calcule la parité des données dans le ligne, puis stocke la parité dans un disque de parité de ligne séparé. Cependant, tous les niveaux de Raids traditionnels, y compris le NetApp RAID 4 modifié, utilisent un schéma à parité unique, qui à son tour limite leur capacité de protection au-delà d'une seule panne de disque.

La parité améliore généralement la tolérance aux pannes et que le RAID à parité unique améliore la protection des données. Étant donné que le RAID traditionnel à parité unique a établi un très bon bilan à ce jour, le concept du RAID à double parité devrait certainement ressembler à un meilleur schéma de protection. Mais qu'est-ce que c'est exactement RAID-DP avec sa double parité ?

À la couche la plus basique, RAID-DP ajoute un deuxième disque de parité à chaque volume RAID traditionnel. Chaque groupe NetApp RAID 4 traditionnel a un certain nombre de disques de données et un disque de parité, avec des agrégats et des volumes contenant un ou plusieurs groupes RAID 4. Alors que le disque de parité dans un RAID 4 stocke la parité des lignes sur les disques, le disque de parité RAID-DP supplémentaire stocke une parité diagonale entre les disques d'un groupe RAID-DP. Avec ces deux bandes de parité en RAID-DP, l'une horizontale traditionnelle et l'autre diagonale, la protection des données est obtenue même en cas de des événements de défaillance sur deux disques, se produisant dans le même groupe RAID.

Le diagramme représente un groupe RAID 4 traditionnel utilisant la parité de ligne qui se compose de quatre disques de données "D", et le disque de parité "P". Les rangées représentent des blocs standard de 4 Ko utilisés par NetApp pour RAID 4. A titre d'exemple, la ligne de données est représentée par 3, 1, 2 , 3, et la méthode de calcul de la parité est une addition. La valeur de la parité de cette ligne devient donc : 3 + 1 + 2 + 3 = 9. Mais réellement, en pratique, la parité est calculée par un processus OU exclusif (XOR). En cas d'échec d'un disque (le premier par exemple), le Raid 4 recrée la valeur du bloc manquant par un processus inversé. C'est à dire : 9 – 3 – 2 – 1 = 3. Cette exemple de reconstruction avec RAID à parité unique devrait aider à la compréhension du concept de la protection de données contre un événement de défaillance d'un seul disque.

Ajout de blocs de parité double au Raid DP

L'image dessous montre l'ajout d'une bande de parité diagonale, indiquée par les blocs bleus, et un deuxième disque de parité désigné par "DP" dans la sixième colonne, au groupe RAID 4 existant de la section précédente. Cela montre la construction RAID-DP qui est un sur-ensemble de la solution de parité de rangée horizontale RAID 4.

La bande de parité diagonale a été calculée en utilisant l'approche d'addition pour cet exemple plutôt que l'opération XOR utilisé en réellement pratique. Comme discuté précédemment, et stocké sur le deuxième disque de parité (1 + 2 + 2 + 7 = 12). L'un des éléments les plus importants à noter à ce stade est que la bande de parité diagonale comprend dans sa somme un élément de la parité de ligne. RAID-DP traite tous les disques dans le RAID 4 d'origine construire, y compris les disques de parité de données et de ligne, de la même manière. L'image suivante illustre le contenu du disque de parité double "DP".

Pour plus d'informations sur la reconstruction des blocs de données perdus du Raid DP en cas de panne de deux disques, merci de suivre ce lien.

Particularités du RAID-DP

RAID-DP peut être facilement mis en application sans exigences matérielles lourdes. Ses avantages sont intéressants. En voici quelques uns.

Niveaux de protection avec RAID-DP

Au niveau le plus bas, RAID-DP offre une protection contre deux disques défaillants au sein du même groupe RAID ou d'une panne de disque unique suivie d'une erreur de bloc ou de bit défectueux avant la fin de la reconstruction. Un niveau de protection plus élevé est disponible en utilisant RAID-DP en conjonction avec la technologie SyncMirror. Dans cette configuration, le niveau de protection est jusqu'à cinq défaillances de disque simultanées, quatre défaillances de disque simultanées suivi d'un mauvais bloc ou d'une erreur de bit avant que la reconstruction ne soit terminée.

Gestion des volumes RAID-DP

Du point de vue de la gestion et de l'exploitation, une fois créés, le RAID-DP agrège et les volumes traditionnels fonctionnent exactement comme leurs homologues RAID 4. Les mêmes pratiques et directives fonctionnent à la fois pour RAID 4 et RAID-DP, donc peu ou pas de changements sont nécessaires pour un fonctionnement standard et procédures utilisés par les administrateurs. Bien qu'un contrôleur de stockage puisse contenir n'importe quel mélange d'agrégats RAID 4 et RAID-DP ou de volumes traditionnels, les commandes qu'un administrateur utiliserait pour les activités de gestion sur le contrôleur de stockage sont les mêmes.

Performances RAID-DP

Les performances des volumes RAID-DP sont comparables à celles de RAID 4. Les performances de lecture sont exactement le même pour chaque type de groupe RAID. Selon le type d'écriture, les performances sur RAID-DP peut être environ 2% à 3% plus lent que celui de RAID 4. La raison de cette petite différence de performances est qu'une écriture supplémentaire se produise sur le deuxième disque de parité diagonale sur les volumes RAID-DP. Il n'y a pas effet perceptible sur l'utilisation du processeur de l'exécution de RAID-DP par rapport à RAID 4.

Conclusion

RAID-DP offre des améliorations spectaculaires de la protection des données qui répondent aux défis du RAID classique mise en œuvre provoquée par la croissance rapide de la taille des disques de grandes capacités. Contrairement à d'autres approches pour les doubles pannes de disque, RAID-DP les performances sont comparables à celles de RAID 4 et ne nécessitent pas de ressources de stockage supplémentaires comme les autres approches.