A fost prezentat XRAID cu implementarea RAID pentru XFS

Christoph Hellwig, maintainer of the DMA, KVM, Slab Allocator subsystems and PowerPC architecture in the Linux kernel, introduced the first public release of XRAID, an implementation of declustered RAID with parity control, integrated into the XFS file system. The project aims to add RAID support on zoned storage devices, such as SMR (Shingled Magnetic Recording) disks, and to provide a high-performance RAID implementation to maintain data integrity. In addition to zoned devices, XRAID also operates on standard hard drives and SSDs, demonstrating a significant performance increase compared to mdraid (up to 20 times during writes).

XRAID employs a declustered parity control for distributing information across drives, similar to dRAID in OpenZFS, where no separate drives are allocated for hot spare; instead, data, parity information, and spare space are evenly distributed across all drives. The reading, writing, and recovery processes cover all available drives, which increases throughput, reduces the load on individual disks, avoids noticeable performance drops during failures, and significantly speeds up the array reconstruction after adding or replacing drives.

Declustered RAIDs also simplify the creation of fault-tolerant arrays with a very large number of disks. During recovery after failures, XRAID dynamically determines the order of drive reconstruction, prioritizing areas with greater loss of redundant information and reconstructing data zones before the parity information zones.

XRAID este dezvoltat inițial având în vedere utilizarea cu unități zonate, unde spațiul de stocare este împărțit în zone, constituind grupuri de blocuri sau sectoare. În astfel de dispozitive, se permite doar adăugarea secvențială a datelor cu actualizarea întregului grup de blocuri. De exemplu, zonarea înregistrării se aplică pe discurile SMR (Shingled Magnetic Recording), unde lățimea pistei este mai mică decât lățimea capului magnetic, iar înregistrarea se face cu suprapunerea parțială a pistei adiacente, adică orice rescriere conduce la necesitatea rescrierii întregului grup de piste.

Pentru a sprijini dispozitivele zonate, XRAID utilizează un alocatoare de blocuri implementat în XFS și în nucleul Linux, care utilizează subvolumul RT (RealTime subvolume) pentru a organiza stocarea separată a datelor și a metadatelor (în zonele cu înregistrare secvențială se stochează doar conținutul fișierelor, iar metadatele FS sunt plasate în zone obișnuite sau pe unități SSD suplimentare).

În XRAID, mecanismele de control al parității RAID se aplică doar conținutului fișierelor, iar redundanța pentru metadate este realizată prin utilizarea driverelor deja existente în nucleul Linux, de exemplu, prin mirroring cu ajutorul MD RAID, ceea ce este mai eficient pentru obiecte mici, actualizate la locație. Implementarea RAID este integrată în XFS până la handlerii de intrare/ieșire zonată, reprezentând zonele fizice ale unităților de stocare sub formă de zone logice, similar cu un dispozitiv de tip bloc stratificat.

Lucrările la XRAID se desfășoară de un an și jumătate, și deși implementarea nu este încă pregătită pentru integrarea în nucleul principal, este deja disponibilă pentru testare de către un public larg. În implementarea propusă se sprijină de la 0 la 2 niveluri de paritate (codul pentru sprijinirea a 3 sau mai multe niveluri este în dezvoltare). Pentru gestionarea XRAID, un nou utilitar numit "xraid" a fost adăugat în instrumentele xfsprogs și suportul XRAID a fost implementat în mkfs. În plus, utilitarul de inspectare a unităților zonate Zonar a fost îmbunătățit cu capacități de vizualizare a mapării zonelor logice pe zonele fizice.

Au fost publicate rezultatele testării performanței XRAID în comparație cu mdraid și btrfs, realizate pentru un RAID XRAID în configurație cu două SSD-uri WD DC-SN650 pentru metadate (oglindă bazată pe mdraid), șase discuri SATA obișnuite WD DC-HC590 de 26 TB și 6-21 discuri zonate WD DC-HC690 de 30 TB (SMR).

De asemenea, au fost efectuate teste XRAID pe SSD-uri obișnuite nezonate în configurație cu un Samsung PM9D3a de 4 TiB pentru metadate și cinci Samsung PM9D3a de 4 TiB pentru RAID (4 + 1).

Sursa: opennet.ro