医疗行业数据存储RAID技术

范玉林

摘 要作为一种经过多年时间检验的的磁盘系统数据保护技术标准，RAID技术自出现以来一直作为存储系统的基础性技术，近些年来，随着整个社会信息化水平不断发展，数据趋势呈爆发式增长，数据已经取代计算成为信息系统的中心。这促使人们对数据越来重视。随着数据中心不断追求海量容量、性能、安全、可用、扩展、管理等等，传统RAID逐渐暴露出越来越多的问题。

【关键词】医疗行业 数据储存 RAID技术

1 前言

根据近年来医院存储系统的硬件故障问题统计发现，存储阵列中90%的硬件故障是磁盘故障，只有12%是完物理故障。现业界常用的RAID5组，在磁盘发生逻辑故障后，会立即将该磁盘踢出RAID组，虽然可以通過校验来进行数据恢复，但是在RAID重建期间，控制器的数据的处理能力严重下降，而且医院需要为100%的故障磁盘买单，还需要承担RIAD重建时同一RAID组中其他磁盘逻辑故障所造成的数据丢失风险。

2 CRAID技术的应用

CRAID技术的出现，基于Cell数据块的管理模式，解决了这一困扰。

Cell，称之为“细胞”，是指数据单元，是阵列资源管理的基本单位。引入Cell的基本单位后，在RAID具体的实现上，首先用磁盘创建RAID组，然后把RAID组的有效的可用空间根据指定大小（默认1GB，可以调节）划分为多个Cell，在创建LUN时，系统自动使用空闲Cell，破除了LUN到RAID，RAID到Disk之间的绑定关系，使RAID组的最小处理单元由原来的磁盘改变为更加灵活的Cell，完全实现了的存储的虚拟化架构。按照Cell健康状态，突破了传统RAID组容忍故障磁盘数目的限制。例如，传统的RAID组允许1块磁盘故障，第2块磁盘故障时，RAID组失效，数据不能使用。在CRAID组中，只要磁盘逻辑故障的区域不在同一个Cell内，CRAID中的数据仍然可以实现访问，即CRAID组内可实现多个磁盘发生逻辑错误（非同一Cell中），大大提高了存储阵列对磁盘的冗余性以及业务的连续性。

CRAID采用磁盘层管理和资源层管理，两层虚拟化的模式管理，每块磁盘空间被划分成小的Cell管理，在这些Cell的基础上来创建RAID组，使得数据平均分布到存储阵列的每一块磁盘上，同时，以为Cell单元来进行管理，有效提升了管理的效率。

每个磁盘被切分成固定大小的数据块（Chunk，也叫CK），每个Chunk为如：64MB等大小。存储系统将不同磁盘的Chunk（CK）按照RAID算法组成Chunk Group（DCG），如图1所示。

DCG被划分为固定大小的存储单元Cell，每个Cell的大小为如：1GB等，Cell是构成LUN的基本单位。一个存储池基于指定的一个磁盘域创建，可以从该磁盘域上动态的分配Chunk（CK）资源，并按照每个存储层的“RAID策略”组成DCG向应用提供具有RAID保护的存储资源。CRAID 技术原理图如图2。

CRAID的实现框架如图3所示。

同时，针对同一个Cell中多块磁盘发生故障的情况，采用基于物理隔离的方式进行处理，将磁盘错误隔离在当前Cell，其他Cell继续使用，最小限度的降低错误的影响范围。

而且，基于Cell的管理模式，在后续重建数据时也能极大的提升重建的效率，区别于传统RAID组，直接将磁盘踢出RAID组后进行重建，CRAID的快速重建只需要重建错误磁盘上有错误的Cell数据，没有错误的Cell数据直接使用复制的方式将Cell数据复制到热备盘，这种方式可以大大降低RAID组重建过程对RAID组计算性能的影响。

传统RAID组重建时，大量的性能和时间消耗在调用所有磁盘进行异或校验。快速重建只需将RAID组全部磁盘校验方式转换成了按Cell校验+磁盘复制的方式，其校验量只有传统RIAD组重建全盘重建校验量的几百分一或千分之一，校验时间大大减少，而磁盘复制可以利用磁盘本身的读写速度。以1TB的SATA磁盘为例，在15块盘的RAID组中，传统的全盘重建大约需要30小时时间，而快速重建最快6小时就可以重建完成。

CRAID还支持局部重建模式，适用于磁盘完好，但发生过人为误插拔。这种模式可恢复5分钟内磁盘被拔出过程中未写入磁盘的数据，提高了RAID组可靠性。

3 结语

基于CRAID技术创建的RAID组和传统RAID组相比较，继承了传统RAID组的优点，改良了传统RAID组的不足，实现了磁盘资源的按需分配，极大的提供了磁盘利用率，性能的负载分摊，提高了磁盘的使用寿命；在数据安全方面，基于Cell块的管理模式，安全可靠，提高了RAID组的安全想和容错率，在后续数据恢复，数据重建等方面也优于传统RAID组，减少了运维人员的工作量，也为医院数据中心建设添加了一层保障。

作者单位

浙江省人民医院信息中心 浙江省杭州市 310000