【分散式RAID技術的兩大主流】Seagate ADAPT與NetApp DDP

最普遍存在市場的2種分散式RAID技術，一個是源自LSI Engenio、目前屬於儲存系統廠商NetApp的Dynamic Disk Pools（DDP），另一個則是硬碟廠商Seagate發展的Autonomic Distributed Allocation Protection Technology（ADAPT），除了分別用在兩家廠商自身的產品，也透過OEM型式用在多家廠商的產品上，擁有跨品牌影響力，堪稱分散式RAID的兩大主流。

哪些儲存系統產品應用DDP技術？包括：NetApp自身的E與EF系列，聯想的ThinkSystem DE系列，富士通的Eternus AB與HB系列，還有Dell PowerVault早先的MD3系列。除通用型儲存陣列，Quantum的DXi系列備份儲存伺服器也採用DDP，IBM TS7700虛擬磁帶櫃的分散式RAID，應該也是源自DDP。

至於應用ADAPT技術的產品，則有Seagate自身的Exos與Nytro系列，以及Dell的PowerVault ME4與ME5系列，導入的產品雖然相對較少，但其中包含儲存界龍頭Dell，因而影響力不可小覷。

而在發展脈絡上，兩者正好是一老一新，DDP是2012年NetApp因併購LSI Engenio的E系列磁碟陣列產品線引進，是當前最老牌的分散式RAID技術之一。而Seagate ADAPT大約2019年才開始應用在儲存產品上，算是較晚近的分散式RAID技術。

因此，我們若能比較DDP與ADAPT之間的異同，也就等同於了解當前分散式RAID技術的主流架構型態與演變。

ADAPT的基本架構

ADAPT的基本運作單位是磁碟群組（Disk group），每個磁碟群組可包含最少12臺，最多128臺磁碟，群組中的磁碟必須是相同類型，但容量可有不同。

磁碟群組內所有磁碟的空間，都切為512KB大小的區塊（Chunk），以8個資料區塊+2個Parity區塊，構成1個4MB的Stripe，每個Stripe等同於1個8D+2P的RAID 6群組，擁有雙parity保護，每個區塊都分散在磁碟群組不同磁碟。而備用空間以1MB為單位，散布在磁碟群組所有磁碟的邏輯區塊定址（LBA）空間，提供相當於2臺磁碟容量的保留空間。接下來，再由連續的2,048個Stripe，組成1個Stripe zone。

最後，再將多個磁碟群組構成儲存池（Pool），用於提供給用戶端的Volume儲存區。

ADAPT在建立磁碟群組時，提供了兩種映射（mapping）模式：Linear、Virtual，前者是以固定區塊型式，由所有磁碟群組成員共同提供Volume空間；後者則是以虛擬的Page為單位來構成Volume，Page的最小單位為4 MB，等於1個Stripe的大小。

ADAPT的基本架構
ADAPT將磁碟群組中所有磁碟空間，切分為512KB的Chunk區塊，然後將每10個Chunk組成一個Stripe，接下來，以每2048個Stripe組成一個Stripe Zone。備用空間則以1MB為單位平均散布於所有磁碟。磁碟群組再以Page虛擬區塊形式，構成提供給用戶端的Volume。圖片來源／Dell

DDP的基本架構

DDP的基本運作單位則是儲存池（Pool），最小組態需求是11臺硬碟，無最大數量的限制，可向既有儲存池加入更多硬碟，但不能減少，而且儲存池中的磁碟，必須是相同類型與容量。

儲存池中的所有磁碟空間，都會畫分為一個個512 MB大小的D-Pieces區塊，由4,096個128KB連續的實體磁碟區段（segment）組成，其中一部分D-Piece區塊，會保留作為系統與Spare空間使用。接下來系統再以每10個D-Piece區塊為單位，組成1個D-Stripe，其中2個D-Piece作為Parity，剩餘8個D-Stripe用於存放資料，所以，每1個D-Stripe就相當於1個8D+2P的RAID 6群組。

DDP會透過演算法將每個D-Stripe所包含的D-Piece區塊，盡可能散布在不同硬碟上，以便提高效能與可靠性。

最後則是以D-Stripe為單位，來組成主機端需要的Volume，例如1個200 GB的Volume，便是由50個D-Stripe組成。

DDP的基本架構
DDP會將儲存池所有硬碟的空間，分為一個個512 MB大小的D-Piece區塊，每臺磁碟都會保留部分D-Piece作為備用空間，然後將散布在不同硬碟上的D-Piece，以每10個D-Piece為單位組成1個D-Stripe區塊群組，然後再以D-Stripe區塊群組構成供用戶端使用的Volume。圖片來源／Dell

兩種技術的差異

ADAPT與DDP的基本概念是一致的，能夠將所有群組包含的全部磁碟機空間分割為小區塊型式，所有資料、Parity與Spare空間，都以小區塊的形式分散到整個群組的所有磁碟機，如此不僅可以提升存取效能，對於磁碟機損壞時的資料重建效率，也能有效改善。

兩者的底層也同樣以8個資料區塊+2個Parity區塊，構成8D+2P的RAID 6 Stripe架構，都能提供等同於RAID 6、容許損壞2臺磁碟的容錯能力，有效空間比率也相當。

在重建的效率方面，依照兩家原廠提供的測試數據來看，比起傳統RAID 6，ADAPT與DDP都可提供10倍以上的重建速度。兩者的主要差別如下：

區塊虛擬化精細度不同

ADAPT虛擬化區塊切分得更精細、粒度更小，以512KB的Chunk為基本單位，而且，從底層實體磁碟，到最上層提供給用戶的Volume之間，區分為更多的虛擬化層級，包括Chunk、Stripe、Stripe Zone與Page等4層。

DDP最基本的虛擬化區塊則是512MB的D-Piece，比起ADAPT的Chunk，大了1,000倍。而且，從底層到Volume儲存區之間的虛擬化層級也較少，只有D-Piece與D-Stripe等2層。

ADAPT透過更精細、更小的虛擬化區塊，可減少磁碟失效時需要重建的資料量，加快重建速度；而更多層級的區塊虛擬化，可提供更彈性、效率更佳的空間運用，但架構也更複雜，對於控制器的運算處理負擔更大。在這樣的對比之下，DDP的架構則相對簡單許多。

擴展能力的差異

如前所述，DDP的儲存池最小門檻是11臺磁碟，最大磁碟數量無上限，有些文件也列出可擴充到384臺，甚至480臺磁碟以上的數字，但實際應用中的磁碟擴充上限，則與不同儲存陣列規格有關，儲存池的最大容量也依不同機型，而有2 PB、6 PB到12 PB的上限之分。

ADAPT的磁碟群組最小門檻是12臺磁碟，最大上限是128臺磁碟，儲存池容量上限為1PB，擴展上限較低。

不過，ADAPT的磁碟群組更具彈性，只要相同類型，但能允許不同容量，即使新增磁碟容量大於群組中原有磁碟，ADAPT也能充份使用這些額外容量。

整體來說，憑藉問世時間晚了7、8年的後發優勢，ADAPT區塊虛擬化技術比DDP更進步，使用上具有更大彈性，也能因應擴充時需混用不同容量磁碟的需求。

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