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傳統磁碟陣列（RAID）的衰落與新一代檔案系統 ZFS 之興起

fakeman1999 · 2015-04-02T03:37:33+08:00

在自行組合 storage 時（不論分開購買或買 Dell/HP/IBM），很常見的就是陣列卡作 HBA 去建立磁碟陣列 RAID，用以建立一個更大或更高容錯能力的儲存系統，而這技術廿多年前已經開發出來。經歷時間洗禮，現存主要會用到的 RAID level 就是：0/1/5/6/10/50/60，除了 "0" 以外全部都有不同程度容錯能力，維基對此有詳細解說，我不在此重覆。使用 "0" 以外的模式，當然是為了減低 server 的下線時間（down time），平常單獨使用硬碟，它掛了你的 server 也得停機，但是 RAID 的出現容許若干硬碟損壞但又能繼續保持 server 運作，並可及時換碟重新組合，確是一個很好的做法。但隨著時間轉變，以及硬碟技術發展迅速，傳統陣列面對的問題逐漸浮現，可以簡單地歸納一下：1. 陣列建立時間（rebuild time）：磁碟陣列的組合時間是與硬碟的大小，以及 HBA 的速度（如軟件 RAID 則與處理器能力有關）有關，數據多寡並不重要，因為陣列組成時即使是空白位置也照樣處理，如果有硬碟 bad sector 的話也會對陣列有影響。現時 SATA 硬碟都已經發展到單碟 6TB，使用大容量硬碟就要極大量時間去組陣列，以 4TB 為例，組一個大型陣列慢一點的話隨時超過 24 小時才完成，好像在 RAID 5 有硬碟損壞後，重組期間如發生第二顆硬碟損壞整組陣列會立即報廢！可是出現第二顆硬碟問題的機會很大，同一批次硬碟特性接近，此外硬碟重組時整個陣列內的硬碟會出現超乎想像的讀寫壓力，令損壞機會大增。Dell 在 2012 年已經建議用戶不要使用 > 1TB 硬碟作以及不要再用 RAID 5 即為此原因。2. RAID 6 或更高 level 是針對 RAID 5 問題而來，容許陣列中最多壞 2 顆硬碟，但隨著硬碟容量增加，專家估計 2019 年時 RAID 6 也會與現在的 RAID 5 有同一命運。但 2019 年之前....先別開心，有另一更大問題出現，就是不可回復的讀取錯誤（unrecoverable read error，URE）。前面提到，重組是包括有數據及無數據的部份，硬碟越大，碟中出現有不可存取的位置的機會也會增加，假設重組時其中一顆硬碟某空白位置有 bad sector 令讀取失敗，即使明知這部份應該無數據但也不能重組下去！此刻你的 RAID 陣列可以拿去報銷了！！這些都是企業常見問題，原本為了減低下線時間的陣列變得無作用...3. 非同步寫入問題：RAID 寫入數據時同時也寫校驗碼（parity），傳統 RAID 都是先寫數據再寫 parity，那麼如果寫入數據後， parity 還未寫入時停電會如何？於是陣列中會出現不知是否正確的資料，陣列重組時所有錯資料都會拿來使用，這就麻煩了。而這個就是著名的 write hole 問題，所有容錯的 RAID 都要面對這問題.....（所以才有 RAID 專用電池）大約十年前 Solaris 系統上出現了 ZFS 檔案系統（可於 OpenSolaris 及 *BSD 上使用），嚴格來說不應與 RAID 作比較，因為磁碟陣列並非檔案系統，陣列上你還要建立如 NTFS/EXT4/XFS/HPFS 等等檔案系統才可用。不過 ZFS 內置類似磁碟陣列的模式，可以討論這部份....ZFS 檔案系統精髓之一就是 copy on write 技術：所有寫入操作，不會直接覆蓋原有數據，先讀原有位置的數據到記憶體，要寫入的資料寫到另一磁碟空間，再以重新調整指標（pointer

EluSiOn

EluSiOn
個人積分：351分
文章編號：57710451

351分

81樓

2015-10-06 8:03

BigMac4Diet wrote:
SATA SSD並...(恕刪)

http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=494&t=4434344&p=5#57710370

我最近一個 zfs pool vs ext4 pool 在相同的 cpu 跟 ram 下面的比較, 只是 zpool 有安裝 ssd cache 加速, ext4 的沒有

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