随着磁盘驱动器的容量不断增加，灵活地保护关键数据变得越来越具有挑战性。虽然磁盘变得越来越大，但是其整体可靠性却并未提高。磁盘容量越大意味着使用独立磁盘冗余阵列 (RAID) 奇偶校验信息重建故障磁盘所需的时间会明显增加，因而在重建完成之前发生第二个磁盘故障或其他错误的可能性也会增加。发生位和块错误的可能性也会随着介质大小的增加而相应地提高，因而会导致在重建期间发生此类事件的可能性明显增加，并且会提高发生双磁盘故障的几率，从而会中断业务以及在单奇偶校验 RAID 实施中造成数据丢失。
为解决此灵活性问题，NetApp 率先开发了独一无二的双奇偶校验 RAID ：RAID-DP。虽然还存在其他双奇偶校验 RAID 6，但是只有 RAID-DP 可以在同一 RAID 组中保护数据不受双磁盘故障的影响，同时也不会严重降低性能。
RAID-DP 的表现如此之好，因此已成为 NetApp 存储系统的默认选项。测试表明，相较于 NetApp RAID 4 实施，随机写入性能增量仅为 2%。通过对比，相对于同一系统上的 RAID 5，另一个主要存储供应商的 RAID 6 随机写入性能降低了 33%。(RAID 4 和 RAID 5 均是单奇偶校验 RAID 实施。)RAID 4 使用指定的奇偶校验磁盘。RAID 5 在 RAID 组的所有磁盘中分发奇偶校验信息，以避免奇偶校验磁盘成为热点。而使用 NetApp RAID 4 时则没有必要，这得益于 Data ONTAP 写入数据的方式，稍后我们将对其进行介绍。
RAID-DP 提供以下显著优势：
最大程度地提高数据保护。如果采用 NetApp RAID-DP，双磁盘故障带来数据丢失的可能性是 RAID 5 配置的数百分之一。尽管 RAID 1+0 能够提供优于 RAID 5 的数据保护，但是在发生双镜像磁盘故障时，仍然存在数据丢失的风险。RAID-DP 可以提供 100% 的双磁盘故障保护，成本仅为 RAID 1+0 的一半。
成本最低。RAID 5 实施通常会将 RAID 组大小限制在 3+1 或 5+1 内(表示成本开销在 17% 到 25% 之间)。而 RAID 1+0 要求的组大小为 1+1(50%的开销)。相比之下，NetApp 支持的 RAID 组大小可达 28 (26+2) 个磁盘，而只需 7% 的容量开销。
卓越的性能。如前所述，与之竞争的其他奇偶校验技术可能会明显降低写入性能，并且可能最适合“主读”型的应用程序。相较于单奇偶校验 RAID，作为 NetApp 默认选项的 NetApp RAID-DP 带来的性能损失几乎为零，并且适用于所有工作负载。
无软件许可费用。RAID-DP 功能是所有 NetApp 系统中的标准功能。您无需花费额外成本即可使用该功能，节省的成本可用于添加奇偶校验磁盘，而使用更大的 RAID 组可抵消这笔开支。
本篇文章将介绍如何实施 NetApp RAID-DP 技术、适用的用例、实施 RAID-DP 的最佳实践等内容。
如何在 Data ONTAP 中实施 RAID-DP
与 NVRAM 和 WAFL 紧密集成
在 Data ONTAP 中实施 RAID-DP 与 NetApp NVRAM 和 NetApp WAFL?(任意位置写入文件布局)紧密相关。这是通过 RAID-DP 获得优于其他 RAID 6 实施的卓越性能的关键所在。
因为写入内存的速度远远快于写入磁盘，所以存储系统供应商通常使用电池后备、非易失性 RAM (NVRAM) 来缓存写入并提高写入性能。NetApp 在其所有存储系统中都提供 NVRAM，但是 NetApp Data ONTAP 操作环境使用 NVRAM 的方式明显不同于典型的存储阵列。
NVRAM 用作 Data ONTAP 自上个一致点接收的写入请求的日志。每隔几秒钟，Data ONTAP 就会创建一个称为一致点的特殊 Snapshot? 副本，即磁盘上文件系统的完全一致映像。因为 Data ONTAP 绝不会覆盖现有磁盘块，所以即使在向磁盘写入新块时，一致点也会保持不变。凭借此方法，当发生故障时，Data ONTAP 只需恢复到最近的一致点，然后回放来自 NVRAM 的写入请求的日志。
相对于传统的存储阵列，这是 NVRAM 一个非常不同的使用方式，即在磁盘驱动程序层缓存写入请求，这样可带来以下几项优势：减少所需的 NVRAM 数量、缩短对编写程序的响应时间并支持优化写入磁盘。
优化写入：RAID 4
此缓存写入方法与 NetApp RAID 实施紧密集成，并且支持 NetApp 对写入进行计划，以确保针对底层 RAID 阵列优化磁盘写入性能。在介绍 RAID-DP 之前，我将首先说明 NetApp 如何针对 RAID 4 实施优化此流程。
RAID 阵列通过条带管理数据，其中一个条带由 RAID 组的每个磁盘中的一个块组成。对于每个条带，指定一个块作为奇偶校验块。图 1 显示了使用水平奇偶校验的传统 RAID 4 组，由四个数据磁盘(前四个标为“D”的列)和一个奇偶校验磁盘(最后一个标为“P”的列)组成。
图 1) RAID 4 奇偶校验示例。
在本示例中，为了便于演示，计算奇偶校验的方式为将每个水平条带中的值相加，然后将所得之和存储为奇偶校验值 (3 + 1 + 2 + 3 = 9)。在实际操作中，将使用异或 (XOR) 运算方式计算奇偶校验。
如果需要从单个故障中重建数据，那么只需反向执行用于生成奇偶校验的流程。例如，如果第一个磁盘发生故障，RAID 4 会根据其余磁盘的数据重新计算磁盘 1 的每个块中的数据;在本示例中，只需从存储的奇偶校验值中减去其余磁盘的值 (9 - 3 - 2 - 1 = 3)。这也解释了为什么单奇偶校验 RAID 只能在单个磁盘出现故障时起到防护作用。您会发现，如果缺少两个值，则没有足够的信息来重新计算缺少的值。
在典型的 RAID 实施中，为了将新数据写入已包含数据(和奇偶校验)的条带，您必须读取奇偶校验块并计算该条带的新奇偶校验值，然后才能写入数据块和新奇偶校验块。对于要写入的每个块，这是一笔很大的开销。
NetApp 通过尽可能地在内存中缓存写入(通过 NVRAM 中的日志提供保护)，然后写入完整的 RAID 条带和奇偶校验来减少这方面的损失。这样一来，在写入之前就无需读取奇偶校验数据，并且还支持 WAFL 针对完整的数据块条带执行单奇偶校验计算。(确切的块数目取决于 RAID 组大小。)由于在现有块被修改时，WAFL 绝不会覆盖现有块并且它可以将数据和元数据(描述数据组织方式的说明信息)写入任意位置，因此上述目标可以实现。而在其他数据布局中，修改过的数据块一般会被覆盖，并且元数据通常需要位于固定位置。
添加对角奇偶校验：RAID-DP
