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ReadyNAS 数据保护技术—— RAID与文件系统

NETGEAR ReadyNAS运行ReadyNASOS6操作系统,采用Btrfs文件系统,而Btrfs作为ReadyNAS独家5级数据保护的基石,其重要作用不言而喻。

五级数据保护分别为:

  1. X-RAID自动扩展RAID技术
  2. Bit-Rot位衰减保护
  3. 无限制次数的快照提供连续数据保护
  4. 免费实时防病毒软件
  5. ReadyDR功能实现灾备

一、Btrfs文件系统

ReadyNAS OS 6最明显的根本改变,就是文件系统采用了BTRFS(发音为“Butter FS”)。BTRFS最初由Oracle在2007年提出以解决现有文件系统的扩展性问题(EXT文件系统)。Btrfs是一个现代的写后复制(CoW)文件系统,其设计目标是实现众多高级特性的同时,关注容错性、维护性和管理轻松度。Btrfs由众多公司协同开发,其核心开发者为Chris Mason,来自Facebook,其背后厂商包括Oracle,Redhat,Facebook,Fujisu,Intel等巨头,Intel也是核心贡献厂商之一。就像其他多数文件系统一样,BTRFS是以GPL许可证分发,也就是,你可以得到源码、分发、贡献、优化,目前由活跃的社区开发者对核心代码进行维护和增强。

Btrfs 的高级特性包括:

特性 优势
内置数据完整性:数据和元数据(metadata)的校验和冗余 检测数据/元数据(metadata)和文件系统错误,提升整体稳定性
文件和子卷快照 以最少的附加硬盘空间创建轻量级的文件或者整个目录的备份/克隆。此特性在搭配虚拟化技术存储虚拟机镜像使用时尤其有用
在线碎片整理 避免由于创建许多小文件并且一次性删除时引起的磁盘碎片,因此可以通过减少硬盘寻道时间来改善文件系统的整体性能。
在线数据压缩 改善存储容量和降低硬盘IO操作
磁盘整理用于错误纠正 寻找并修复文件系统损坏
内置存储池 无需另加LVM,因此提升性能
供给 能扩展和收缩一个卷

文件系统技术将会不断的进步。目前行业正经历从EXT3到EXT4的转变;而现在创新的方向转变到BTRFS这边。就在我们一代又一代的转变过程中,用户得到了更好的数据保护,最高的扩展性和更好的性能。ReadyNAS加入Oracle和SUSE的行列成为采用BTRFS的第一个主要商业产品。目前Open

而OpenSUSE更是将Btrfs作为默认文件系统:
【图片】

NETGEAR是Btrfs文件系统的贡献代码厂商之一(图片截取自Btrfs官网):

二、RAID(MD-RAID/MDADM)

Btrfs支持RAID应用,其RAID0/1级别已经非常稳健,具备生产应用的需求。但是,作为一款很新的文件系统,其RAID5/6/10几个RAID级别功能目前仍处于快速发展之中,因此NETGEAR并未采用Btrfs作为底层RAID创建的工具。而且使用发展趋于稳定的MD-RAID/MDADM工具。

DADM作为一款几乎在所有的Linux发布版皆内置的RAID管理软件,自2001年发布,其采纳度稳步提升,经过10多年发展,其Bug已较少,结合NETGEAR的X-RAID自动扩展技术,可谓是最佳搭档。

RAID5示例

md126 : active raid5 sdj3[3] sde3[2] sdh3[1] sdc3[0]
8776250496 blocks super 1.2 level 5, 64k chunk, algorithm 2 [4/4] [UUUU]

NETGEAR ReadyNAS支持RAID50/60的创建,我们知道RAID50和60是RAID5/6和RAID0的嵌套,那么ReadyNAS的实现是通过MDADM来做RAID5,而通过btrfs来实现RAID0级别,如一个典型的8盘位RAID50,其RAID分别包括由两个RAID5组成的RAID50:

从后台系统看MDRAID打造底层RAID5:

MDRAID部分:
md125 : active raid5 sdi3[3] sdf3[2] sdg3[1] sdb3[0]
8776250496 blocks super 1.2 level 5, 64k chunk, algorithm 2 [4/4] [UUUU]

md126 : active raid5 sdj3[3] sde3[2] sdh3[1] sdc3[0]
8776250496 blocks super 1.2 level 5, 64k chunk, algorithm 2 [4/4] [UUUU]

Btrfs则形成RAID0:

Label: '2fe6f722:data2'  uuid: 29f304e6-c4e0-442c-a032-3b199569f053
Total devices 2 FS bytes used 352.00KiB
devid    1 size 8.17TiB used 2.03GiB path /dev/md126
devid    2 size 8.17TiB used 3.03GiB path /dev/md125

三、优点

良好的系统架构是整个系统稳定的前提,NETGEAR ReadyNAS的RAID架构和文件系统选择,充分利用了开源技术的稳定面,通过有所选择,实现独家数据保护。其优势主要体现在:
  1. 基于目前最具创新的文件系统Btrfs 拥有众多高级特性与容错机制
  2. 独家5重数据保护
  3. 使用MDADM作为底层RAID技术,稳定可靠
  4. 通过NETGEAR专利技术X-RAID,实现在线扩展(横向/纵向)