什么是MAID存儲(chǔ)

    MAID，即Massive Arrays of Idle Disks，中文意思為大規(guī)模非活動(dòng)磁盤(pán)陣列存儲(chǔ)。SNIA對(duì)MAID的定義是：A storage system comprising an array of disk drives that are powered down individually or in groups when not required。 MAID storage systems reduce the power consumed by a storage array。

    MAID技術(shù)在磁帶庫(kù)工作模式的基礎(chǔ)上提出和發(fā)展起來(lái)的。磁帶庫(kù)的工作原理是正常狀態(tài)下所有的磁帶都放置在磁帶庫(kù)的槽位中，需要某盤(pán)磁帶時(shí)才將它放在磁帶機(jī)中，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。而在大部分時(shí)間，大多數(shù)磁帶是處在非工作狀態(tài)的。MAID應(yīng)用了同樣的原理，只有需要時(shí)才將一部分磁盤(pán)開(kāi)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，而其他磁盤(pán)通常處于斷電狀態(tài)，就像磁帶庫(kù)中的磁帶一樣。因此應(yīng)用的MAID技術(shù)的磁盤(pán)存儲(chǔ)也可以稱之為磁盤(pán)庫(kù)。

    MAID極大地滿足了目前流行的“綠色存儲(chǔ)”所要求的綠色、環(huán)保和節(jié)能的特點(diǎn)，存儲(chǔ)設(shè)備中的所有磁盤(pán)并不是每時(shí)每刻都處于Active和Power ON狀態(tài)，大部分硬盤(pán)處于Power OFF狀態(tài)，只有系統(tǒng)需要進(jìn)行讀寫(xiě)訪問(wèn)時(shí)，硬盤(pán)才會(huì)重新Power ON。MAID存儲(chǔ)中SATA硬盤(pán)啟動(dòng)的時(shí)間大約為10秒。處于Power ON狀態(tài)的硬盤(pán)經(jīng)過(guò)一定空閑時(shí)間（時(shí)間段長(zhǎng)度可根據(jù)系統(tǒng)的訪問(wèn)特點(diǎn)、頻度來(lái)預(yù)先設(shè)定）后，根據(jù)策略重新下點(diǎn)，變成Power OFF狀態(tài)，以達(dá)到節(jié)點(diǎn)、環(huán)保、延長(zhǎng)硬盤(pán)使用壽命的功能。

    以Nexsan的AutoMAID為例來(lái)說(shuō)MAID節(jié)點(diǎn)功能工作方式的三個(gè)階段，各個(gè)階段的時(shí)間間隔可由用戶自行定義。

    假設(shè)2分鐘內(nèi)沒(méi)有讀取資料時(shí)，硬盤(pán)磁頭就會(huì)自行停留到?jīng)]有存取數(shù)據(jù)的地方，以節(jié)省磁頭的功耗；過(guò)了10分鐘后若仍沒(méi)有讀取，就會(huì)進(jìn)入第二階段，硬盤(pán)會(huì)降低轉(zhuǎn)速至4000rpm；若過(guò)了15分鐘后仍沒(méi)有讀取資料，就會(huì)進(jìn)入第三階段，硬盤(pán)于是會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，等到系統(tǒng)呼叫時(shí)再啟動(dòng)，但由于硬盤(pán)仍處于通電狀態(tài)，因此還是在“準(zhǔn)備狀態(tài)”，再啟動(dòng)的時(shí)間約為10～15秒。

    MAID存儲(chǔ)的功能

    MAID（Massive Arrays of Idle Disks）技術(shù)的在工作方式使得MAID存儲(chǔ)設(shè)備具有一下幾個(gè)重要的功能和特點(diǎn)：

    MAID存儲(chǔ)系統(tǒng)中的磁盤(pán)或磁盤(pán)RAID組可以在沒(méi)有讀寫(xiě)訪問(wèn)時(shí)依據(jù)策略下電；

    下電磁盤(pán)自動(dòng)依策略進(jìn)行故障檢查；

    磁盤(pán)在下電以后，一旦有讀寫(xiě)請(qǐng)求，磁盤(pán)自動(dòng)上電，RAID組可重新提供正常訪問(wèn)；

    降低能耗，電能節(jié)約可到達(dá)30%；

    減少環(huán)境和管理成本；

    更長(zhǎng)的磁盤(pán)使用壽命。
   
    具有MAID功能的存儲(chǔ)設(shè)備可以大幅度節(jié)約對(duì)電能的消耗，特別是在大容量的數(shù)據(jù)中心或數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)中，能夠減小機(jī)房供電系統(tǒng)的壓力。

    MAID功能可以使用磁盤(pán)在未訪問(wèn)的情況下處于Power OFF狀態(tài)，停止磁盤(pán)片的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，停止磁盤(pán)移動(dòng)，有效地延長(zhǎng)了磁盤(pán)的使用壽命。特別是在現(xiàn)在的大容量存儲(chǔ)普遍采用低安全性和穩(wěn)定性的SATA磁盤(pán)的系統(tǒng)中，MAID功能已有有效地降低SATA出現(xiàn)損壞的幾率，減少RAID組因多塊磁盤(pán)損壞而引起整體數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象。

    MAID存儲(chǔ)產(chǎn)品

    MAID存儲(chǔ)其實(shí)在幾年前就存在了，只是一直難以引起大家注意和重視。而現(xiàn)在，在全球都倡導(dǎo) “綠色、節(jié)能和環(huán)?！钡拇笄疤嵯拢貏e是“SNW 2007”提出綠色存儲(chǔ)的概念后，MAID有重新被提到了桌面上，并有趨勢(shì)將成為“綠色存儲(chǔ)”概念中一個(gè)重要的部分。

    Copan、Nexsan是MAID存儲(chǔ)技術(shù)的早期開(kāi)發(fā)者，近一年來(lái)許多存儲(chǔ)大廠也開(kāi)始競(jìng)相投入該技術(shù)。富士通（Fujitsu）于去年新款的存儲(chǔ)產(chǎn)品ETERNUS8000／4000中首度加入該技術(shù)，NEC日前新增的NEC Storage D系列也采用了MAID技術(shù)，另外，也有其它存儲(chǔ)廠商看好MAID為未來(lái)重要的技術(shù)，并預(yù)計(jì)在年底之前發(fā)表基于該技術(shù)的存儲(chǔ)產(chǎn)品。

    COPAN的專利Disk Aerobic軟件能夠持續(xù)監(jiān)控所有運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)器，并定期對(duì)閑置磁盤(pán)進(jìn)行檢測(cè)，確保系統(tǒng)中所有磁盤(pán)在設(shè)計(jì)指標(biāo)范圍內(nèi)健康運(yùn)行。一旦發(fā)現(xiàn)某磁盤(pán)有故障顯示，Disk Aerobic軟件將用一個(gè)備用盤(pán)代替，并將其撤出系統(tǒng)。這樣就大大降低了由于磁盤(pán)失效重建RAID的概率，從而消除了在RAID恢復(fù)前第二張磁盤(pán)再次出錯(cuò)的可能性。該軟件還會(huì)自動(dòng)每月進(jìn)行一次對(duì)數(shù)據(jù)的例行檢查。一旦發(fā)現(xiàn)磁盤(pán)上有任何錯(cuò)誤信息或無(wú)法讀取，將對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正以保證將來(lái)數(shù)據(jù)的隨時(shí)讀取。

    機(jī)房綠色節(jié)能解決方案

    隨著網(wǎng)絡(luò)化、信息化和數(shù)據(jù)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，大型的數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)非常龐大，其中服務(wù)器和存儲(chǔ)的耗電量平均占到機(jī)房總耗電量的50％和40%。機(jī)房的耗電量成為數(shù)據(jù)中心日常運(yùn)營(yíng)的一個(gè)重要的開(kāi)支，如何實(shí)現(xiàn)機(jī)房節(jié)能，降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)成本成為一個(gè)重要的趨勢(shì)。

    MAID存儲(chǔ)的節(jié)能效率因業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)的不同而變化，其平均能率可以達(dá)到25-30%。數(shù)據(jù)中心中大量采用MAID存儲(chǔ)就可以大幅度節(jié)約電能，降低數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)成本。

    基于VTL+MAID的數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)解決方案

    數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、郵件系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)一般都以發(fā)生數(shù)據(jù)丟失時(shí)的數(shù)據(jù)恢復(fù)為目的，只要在線業(yè)務(wù)系統(tǒng)是安全和穩(wěn)定的，除了每天需要進(jìn)行一次或多次數(shù)據(jù)備份操作外，備份系統(tǒng)基本上處于閑置狀態(tài)。這種設(shè)備使用方式正好符合MAID存儲(chǔ)的工作方式。

    數(shù)據(jù)庫(kù)備份系統(tǒng)采用MAID存儲(chǔ)，并結(jié)合高性能的VTL虛擬磁帶庫(kù)軟件，就不僅可以實(shí)現(xiàn)在線系統(tǒng)和備份系統(tǒng)之間高效快速D-D數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)，減小數(shù)據(jù)備份窗口，保證業(yè)務(wù)的系統(tǒng)的正常工作和故障后的快速恢復(fù)，還可以在備份系統(tǒng)空閑時(shí)，有效降低對(duì)電能的消耗，降低硬盤(pán)的故障幾率，大幅度提高備份數(shù)據(jù)自身的安全性。

    基于CDN+MAID的視頻網(wǎng)站存儲(chǔ)解決方案

    大型的IPTV、視頻下載視頻點(diǎn)播、以及越來(lái)越流行的播客系統(tǒng)中一般都會(huì)保存有幾千、幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)、上百萬(wàn)小時(shí)的節(jié)目，這些節(jié)目中的大部分都是重要的媒體資產(chǎn)，需要長(zhǎng)期保存下去。而且隨著系統(tǒng)的發(fā)展，節(jié)目量會(huì)越來(lái)越大，用于存儲(chǔ)視頻文件的存儲(chǔ)設(shè)備容量需要越來(lái)越大。

    我們知道視音頻應(yīng)用系統(tǒng)中的節(jié)目?jī)?nèi)容數(shù)量雖然很大，但一般都會(huì)根據(jù)點(diǎn)擊率分為熱門(mén)和非熱門(mén)兩種類型， CDN（內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定的點(diǎn)擊率變化策略將不同的視音頻文件分發(fā)到多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，或一個(gè)存儲(chǔ)的多個(gè)路徑下。需要經(jīng)常被訪問(wèn)到的熱門(mén)視音頻文件可以存儲(chǔ)在高性能的存儲(chǔ)設(shè)備上，而大量的非熱門(mén)視音頻文件就可以存儲(chǔ)在節(jié)能的MAID存儲(chǔ)上。MAID技術(shù)能夠大量存儲(chǔ)著非熱點(diǎn)視音頻的存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，從而降低系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本。

    基于存儲(chǔ)策略+MAID的視頻監(jiān)控存儲(chǔ)解決方案

    隨著電信“全球眼”和網(wǎng)通“寬世界”，以及各地市“平安城市”視頻監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)的建立，用于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)量越來(lái)越多，系統(tǒng)中存儲(chǔ)設(shè)備的容量也越來(lái)越大。

    視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范要求各監(jiān)控點(diǎn)采集的視頻圖像必須在線保存10-15天、甚至30天后才能被刪除。對(duì)于存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)講，如果一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)未發(fā)生任何非正常狀況，從該監(jiān)控點(diǎn)采集的視頻圖像文件，從開(kāi)始寫(xiě)入到被刪除這個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)段內(nèi)一般是不會(huì)被訪問(wèn)到的。如果這部分視頻圖像文件的存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)MAID存儲(chǔ)，就可以大幅度節(jié)約電能消耗，實(shí)現(xiàn)綠色地環(huán)保節(jié)能功能。

    假設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)按容量要求配置15個(gè)存儲(chǔ)卷，我們可以設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)管理平臺(tái)的存儲(chǔ)策略，設(shè)置第一天的圖像文件存儲(chǔ)在第一個(gè)卷中，第二天的圖像文件存儲(chǔ)在第二個(gè)卷中，以此類推，15個(gè)存儲(chǔ)卷可以實(shí)現(xiàn)十五天圖像文件的存儲(chǔ)。根據(jù)這樣的存儲(chǔ)策略，整個(gè)MAID存儲(chǔ)系統(tǒng)可以保證所有的圖像文件都能實(shí)時(shí)在線，但任一時(shí)刻只有一個(gè)卷所對(duì)應(yīng)的硬盤(pán)處于Power ON狀態(tài)，其余的十四個(gè)卷全部處于Power OFF，從而在最大程度上減少電能消耗，降低監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行成本。而且可以避免因所有硬盤(pán)7*24小時(shí)工作造成高頻率損壞。

    更多解決方案

    為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能存儲(chǔ)的目標(biāo)，MAID存儲(chǔ)中還可以采用更先進(jìn)的更低能耗的處理芯片，減小每塊硬盤(pán)的耗電量；結(jié)合數(shù)據(jù)生命周期管理，減少高耗電磁盤(pán)（73GB、15,000轉(zhuǎn)硬盤(pán)的單位容量耗電量相當(dāng)于750GB、7,200轉(zhuǎn)硬盤(pán)的11倍）的數(shù)量；結(jié)合重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)，節(jié)省硬盤(pán)的總需求數(shù)量，從而達(dá)到最佳的綠色節(jié)能效果。

    MAID存儲(chǔ)的應(yīng)用環(huán)境

    MAID存儲(chǔ)的工作原理是使長(zhǎng)時(shí)間無(wú)訪問(wèn)請(qǐng)求的硬盤(pán)處于Power OFF狀態(tài)，以達(dá)到綠色節(jié)能和延長(zhǎng)硬盤(pán)壽命，因此MAID存儲(chǔ)適用于訪問(wèn)頻率低、數(shù)據(jù)即時(shí)可得性要求第的大容量近線存儲(chǔ)（Nearline Storage）設(shè)備和分級(jí)存儲(chǔ)，尤其適用在以數(shù)據(jù)恢復(fù)為目的的數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)歸檔等應(yīng)用上。并不適用于高性能實(shí)時(shí)訪問(wèn)系統(tǒng)，或訪問(wèn)時(shí)間間隔較小的應(yīng)用系統(tǒng)。