体验Raid 6—Highpoint RR 3522阵列卡

BEAREYES.COM 北京 [ 原创 ] 作者:小熊在线—Asimove 日期:2008年03月28日

Highpoint RocketRAID 3520，IOP341称王

RocketRAID 3520 是HighPoint最新推出的一款PCI-E X8的IOP产品，是RocketRAID 3000系列的新成员。它有两个内置MINI-SAS接口，可以连接8块SATA II磁盘（兼容SATA一代磁盘），此款产品是HighPoint针对中、高端存储市场需求开发推出；RocketRAID 3520采用Intel架构的IOP341处理器，以绝对的运算优势超越同等八盘位RAID卡，使RAID6、RAID5有各自单独的处理单元，大幅度提升写性能，可适用于非编存储系统，硬盘备份，NAS存储系统，视频编辑和近线存储系统等；

HighPoint的CEO Dr. Michael Whang自豪的宣布：HighPoint和Intel®合作开发的RocketRAID 3520，为世界上速度最快的以Intel® IOP341为主处理器的8通道SATA RAID卡。

Intel服务器平台集团存储事业总经理Mike Wall说：“Intel强大的IOP存储处理器提供多协议支持和跨多种平台的高级数据保护，包括运行RAID 5、RAID6时速度的提升，势必产生出具有突出优势的解决方案。借助 Intel® IOP341 为其主控芯片RR3520体现出的强大功能优势。”

HighPoint总部设在Milpitas CA，北京微辰信息技术有限公司做为HighPoint 在中国的唯一子公司。小熊在线www.beareyes.com.cn

RocketRAID 3522的包装中除了卡、用户手册、CD光盘之外，还有两根Mini-SAS to SATA线缆和矮PCI挡板。小熊在线www.beareyes.com.cn

RocketRAID 3520 最为显著的一个特点是内置两个MINI-SAS接口，支持在一台机器上插接4块RocketRAID 3520，这样，总的容量就能达到32TB，非常适用于大容量存储的行业。小熊在线www.beareyes.com.cn

RoeketRAID 3520支持RAID 0, 1, 10, 5, 50和JBOD，当然还有最为重要的RAID 6。其他支持的功能包括在线扩容（Online Capacity Expansion，OCE）和在线RAID 迁移（Online RAID Level Migration，ORLM），可以快速和背景初始化以方便RAID立刻投入使用，热交换和热备援（hot spare）硬盘驱动器用于自动RAID重建。硬盘驱动器交错启动（Staggered Spin-up）和活动/失败灯（HDD Activity/Failed LED）设计等Serial ATA Ⅱ定义的功能都无需多说， BIOS启动（硬盘或硬盘组）和SAF-TE管理功能也获得支持。小熊在线www.beareyes.com.cn

Raid6 简介

可能家庭用户和PC玩家接触最多的还是Raid 0和Raid 1，而且一般是两块硬盘组建的阵列，而这块定位于企业级服务器应用的Highpoint RocketRAID 3520最大的特点在于支持Raid 6。小熊在线www.beareyes.com.cn

RAID 6是由一些大型企业提出来的私有RAID级别标准，它的全称叫“Independent Data disks with two independent distributed parity schemes（带有两个独立分布式校验方案的独立数据磁盘）”。这种RAID级别是在RAID 5的基础上发展而成，因此它的工作模式与RAID 5有异曲同工之妙，不同的是RAID 5将校验码写入到一个驱动器里面，而RAID 6将校验码写入到两个驱动器里面，这样就增强了磁盘的容错能力，同时RAID 6阵列中允许出现故障的磁盘也就达到了两个，但相应的阵列磁盘数量最少也要4个。小熊在线www.beareyes.com.cn

从图中我们可以看到每个磁盘中都具有两个校验值，而RAID 5里面只能为每一个磁盘提供一个校验值，由于校验值的使用可以达到恢复数据的目的，因此多增加一位校验位，数据恢复的能力就越强。不过在增加一位校验位后，就需要一个比较复杂的控制器来进行控制，同时也使磁盘的写能力降低，并且还需要占用一定的磁盘空间。因此，这种RAID级别应用还比较少，相信随着RAID 6技术的不断完善，RAID 6将得到广泛应用。RAID 6的磁盘数量为N+2个。

技术原理：

RAID 6是直接从RAID 5发展来的，全称是Independent Data Disks with Two Independent Distributed Parity Schemes（带两个独立校验数据的独立硬盘阵列）。和RAID 5相似，RAID 6根据条带化的数据生成校验信息，条带化数据和校验数据一起分散存储到RAID组的每块硬盘上。为了确保在两块硬盘掉线时数据不会丢失，需要两种不同的校验算法。这样，在两块硬盘掉线时，根据两个不同的校验算法联解方程组，就可以推算出掉线硬盘上的数据，并恢复。

通常的做法是，第一份校验数据采用传统的异或算法生成，另一份校验数据通过一个可逆的函数演算，对运算结果再用异或生成校验数据。目前最常见的实现，是将数据在Galois Field做换算，然后将换算结果用异或操作生成第二份校验数据。小熊在线www.beareyes.com.cn

在图1中，以8块硬盘为例，D0、D1、D2、D3、D4和D5是条带化的数据，P代表校验数据，Q是第二份校验数据。

P = D0 ⊕ D1 ⊕ D2 ⊕ D3 ⊕ D4 ⊕ D5
Q = A0 ⊕ A1 ⊕ A2 ⊕ A3 ⊕ A4 ⊕ A5
A0-A5：D0-D5在Galois Field域换算的结果
⊕ ：异或

图1 RAID 6中数据分布示例

在RAID 6中，当有1块硬盘出现故障，采用如下方法恢复数据：

涉及D0-D5，P等内容的条带，利用公式1恢复数据，这个过程和RAID 5一样；
涉及Q域的条带，利用公式2的逆演算恢复数据；
而当有2块硬盘同时出故障的时候，就需要同时用公式1和公式2来恢复数据了。

在图1中，各系数A0-A5是D0~D5的特定函数运算结果，在D0、D1、D2、D3、D4、D5、P、Q中有两个未知数的情况下，可以联立求解两个方程得出两个未知数的值。这样在一个RAID组中有两块硬盘同时坏的情况下，也可以恢复数据。

RAID 6的核心就是有两份检验数据，以保证两块硬盘同时出故障的时候，也能保障数据的安全。由于从RAID 5继承了条带化、分布存储校验数据的特性，RAID 6也能够实现较好的随机IO性能。小熊在线www.beareyes.com.cn

Highpoint RocketRAID 3522，Marvell 88SX6081

RocketRAID 3522所采用的主芯片是Intel IOP 80341，具体数据请参考下面：

• Intel XScale® 处理器
• 1MB的SRAM内嵌入芯片
• 基于IOP的RAID 5/6 计算校验
• PCI-X* 和 PCI-Express 8 lane的接口格式
• 与Intel® IOP348 I/O 、 Intel® IOC340 I/O 芯片pin to pin兼容
• Intel® Block Protection技术支持从始至终的数据保护
• 400/533 MHz的 DDR2 内存通过64位ECC支持到2 GB
• 3个DMA的应用单元：XOR, RAID 6 P+Q, CRC32C
• 两个128-bit/400 MHz 内置总线，提供超过12 GB/s 内置带宽

Marvell 88SX6081 SATA控制器，Marvell 88SX6081控制芯片提供了8个支持3.0Gb/s（向下兼容1.5Gb/s）和NCQ（Native Command Queuing，本机命令排队）的SATA端口，而两个符合SFF-8087规范的Mini SAS 4i连接器大大节约了板上空间，使RocketRAID 3520得以成为一款半长半高（LP）规格的8端口SATA RAID卡。小熊在线www.beareyes.com.cn

下图应用是Intel IOP处理器的产品概要：

Intel I/O Processor Product Summary
Product	PCI Express*	PCI Speed	SAS/SATA Ports	Memory Type	Max Memory
IOP341	X8 PCIe	X8 PCIe to 133MHz / PCI-X	N/A	533MHz 32/64 bit DDR-II with ECC SDRAM	2GB
IOP333	X8 PCIe	X8 PCIe to 133MHz / PCI-X	N/A	333-400MHz 32/64 bit DDR SDRAM	2GB (DDR);1GB (DDR II)

256MB DDR2 533带ECC校验缓存。小熊在线www.beareyes.com.cn

RocketRAID 3522外加一块RR3522 Ethernet board, 用于全新开发的Out-of-Band Management管理软件的通讯和控制，客户无需在本机上安装管理软件，只要使用浏览器输入RR3522 Ethernet board的IP地址，即可通过Out-of-Band Management对RocketRAID 3522进行控制,这一功能是基于SNMP（简单网络管理协议）实现的。小熊在线www.beareyes.com.cn

Ax88796是台湾Asix公司推出的NE2000兼容快速以太网控制器。其内部集成有10/100 Mb/s自适应的物理层收发器和8K×16位的SRAM，支持MCS-51系列、80186系列以及MC68K系列等多种CPU总线类型。　

Ax88796执行基于IEEE802.3/IEEE802.3u 局域网标准的10Mb/s和100Mb/s以太网控制功能，并提供IEEE802.3u兼容的媒质无关接口MII(Media Independent Interface)，用以支持在其它媒质上的应用。小熊在线www.beareyes.com.cn