Predstavljen je XRAID s implementacijo RAID za XFS

Christoph Hellwig, maintainer of the DMA subsystem, KVM, Slab Allocator, and PowerPC architecture in the Linux kernel, has 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 functionality on zoned storage devices, such as SMR (Shingled Magnetic Recording) disks, and to provide a high-performance RAID implementation for maintaining data integrity. Besides zoned devices, XRAID also supports operation on standard hard drives and SSDs, showcasing a significant performance increase on the latter compared to mdraid (up to 20 times during writes).

XRAID employs declustered parity control for distributing information across drives, similar to dRAID in OpenZFS, where no separate drives are allocated for hot spares; instead, data, parity information, and spare space are evenly distributed across all drives. The read, write, and recovery processes in case of failures encompass all available drives, boosting bandwidth, reducing load on individual disks, avoiding noticeable performance drops during failures, and significantly accelerating the rebuild process after adding or replacing drives.

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

XRAID je prvotno razvit s obzirom na mogućnost korišćenja sa zoniranim uređajima, gde se prostor za skladištenje deli na zone koje čine grupe blokova ili sektora. U ovim uređajima je dopušteno samo sekvencijalno dodavanje podataka s obnovom cele grupe blokova. Na primer, zoniranje zapisa se primenjuje na SMR (Shingled Magnetic Recording) diskovima, gde je širina staze manja od širine magnetske glave, a zapis se vrši delimičnim preklapanjem susedne staze, tj. svaka ponovna registracija dovodi do potrebe ponovnog zapisivanja cele grupe staza.

Za podršku zoniranim uređajima u XRAID-u koristi se alokator blokova za zonirane uređaje (zoned allocator) implementiran u XFS-u i jezgru Linuxa, koji koristi RT-podvolumen (RealTime subvolume) za organizaciju odvojenog skladištenja podataka i metapodataka (u zonama sa sekvencijalnim zapisom skladišti se samo sadržaj datoteka, dok se metapodaci datotečnog sistema nalaze u običnim zonama ili na dodatnim SSD-ovima).

U XRAID-u mehanizmi provere pariteta RAID se primenjuju samo na sadržaj datoteka, dok se redundancija za metapodatke ostvaruje korišćenjem već postojećih drajvera u jezgru Linuxa, na primer, putem mirroringa kroz MD RAID, što je efikasnije za male objekte koji se ažuriraju na mestu. Implementacija RAID-a se integriše u XFS do drajvera za zonirano ulazno/izlazno poslovanje, predstavljajući fizičke zone donjih uređaja u obliku logičkih zona, slično višeslojevskom blok uređaju.

Rad na XRAID-u traje već godinu i po, i iako implementacija trenutno nije spremna za integraciju u glavni deo jezgra, već je pogodna za testiranje široke publike. U predložnoj implementaciji podržava se od 0 do 2 nivoa paritete (kod za podršku 3 i više nivoa je u razvoju). Za upravljanje XRAID-om, u alatniku xfsprogs dodata je nova utilita "xraid" i implementirana je podrška za XRAID u mkfs-u. Pored toga, u utiliti za inspekciju zoniranih uređaja Zonar dodate su mogućnosti za vizualizaciju mapiranja logičkih zona na fizičke zone.

Objavljeni so rezultati testiranja zmogljivosti XRAID v primerjavi z mdraid in btrfs, izvedenih za XRAID-nabor v konfiguraciji s dva SSD-diska WD DC-SN650 za podatke (zrcaljenje na osnovi mdraid), šest navadnih SATA-diskov WD DC-HC590 26 TB in 6-21 zoniranih diskov WD DC-HC690 30 TB (SMR).

Prav tako je bilo izvedeno testiranje XRAID na običajnih nezoniranih SSD-diskih v konfiguraciji z enim 4 TiB Samsung PM9D3a za podatke in petimi 4 TiB Samsung PM9D3a za RAID (4 + 1).

Izvor: opennet.ru