上次有朋友談到這個話題，關(guān)于netapp與其改良型raid4，希望我能介紹這個東西，估計知道的人也不太多，我這里盡量用簡單的語言來介紹一下他的特點，希望大家能看明白。
Netapp公司創(chuàng)建時間不算長，1992年才創(chuàng)建，但是netapp還是寫下了一系列的神話，包括現(xiàn)在IBM的nas系統(tǒng)，都是OEM的netapp的產(chǎn)品。那么，netapp的優(yōu)勢在哪里呢？我在這里分析一下它的特點，WAFL與RAID4 .
雙劍合璧的WAFL和RAID4
WAFL文件系統(tǒng)是netapp自己設(shè)計的，運行在netapp專用操作系統(tǒng)DATA ONTAP上的一個文件系統(tǒng)，WAFL是“Write Anywhere File Layout”的意思，即“任意位置寫入文件布局”的縮寫。正因為有WAFL的這個特點，所以才有了RAID4 ，一個改進型的raid4，使得沒有校驗瓶頸存在，而且能隨意擴充硬盤的raid方式。
假如說傳統(tǒng)的存儲方式中，假如修改一個數(shù)據(jù)塊，我們必須先定位到那個數(shù)據(jù)塊，然后再修改，在我的前面寫的raid5內(nèi)部分析中，我們也看到了，假如修改一個單獨的數(shù)據(jù)，我們必須先讀出這個數(shù)據(jù)與校驗，然后修改數(shù)據(jù)，計算校驗，最后寫入到同樣的位置，這些特點，不僅僅是raid決定的，而且也是運行在raid之上的文件系統(tǒng)決定的。
在WAFL中，假如它也修改一個數(shù)據(jù)，他可能不管以前的數(shù)據(jù)的位置，直接把新數(shù)據(jù)與新校驗寫到新的位置，之后更改指針，告訴文件系統(tǒng)說，新的數(shù)據(jù)在這里，而不是原來那里了。這么做還有一個最大的好處就是，新的數(shù)據(jù)可能等到足夠多以后，可以湊齊raid的一個條帶以后，一起寫進去，就可以大大的提高寫的速度。
raid4 就在WAFL的配合下誕生了，傳統(tǒng)的raid4是把所有的校驗寫在一塊單獨的硬盤上的，假如數(shù)據(jù)修改量很大，那么這個單獨的硬盤就變成了性能瓶頸，而raid4 可以最大可能的把一個條帶的數(shù)據(jù)，一次性的寫入，所以，使得校驗盤與其它的盤基本相當(dāng)?shù)膶懭肓?，而沒有瓶頸出現(xiàn)。而且，當(dāng)這個raid組想增加硬盤的時候，只是簡單的放入新的硬盤即可，任意位置寫的規(guī)則可以保證新的硬盤馬上就被使用起來。
WAFL與raid4 為了盡量保證把數(shù)據(jù)合并后一次性寫入，就必須依靠cache，在cache中才可以等到一定數(shù)量的數(shù)據(jù)之后再一起分批寫入，而且，本身WAFL的日志也是記錄在cache中的，也包括WAFL的inode的指針操作，也都是在cache中完成。所以，netapp也必須依靠電池或者ups對cache實施保護。
RAID4與改良型RAID4
我們先看一個傳統(tǒng)的raid4與改良型的raid4之間寫的差別，如圖，在傳統(tǒng)型的raid4中，假如改寫我如圖的數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)需要讀一次，校驗盤可能會寫6次，每個數(shù)據(jù)寫一個，涉及到6個條帶。但是，在改良型的raid4中，讀已經(jīng)不存在了，而且寫的話，最小的可能性，只需要寫2個條帶，8個寫io，一次性寫入即可，至于指針，則由WAFL文件系統(tǒng)在cache中完成。
注重，這里為什么說最小可能寫2個條帶，因為寫的時候還需要根據(jù)磁盤空間剩余情況，cache的利用情況來綜合決定的，有可能也會涉及到3-4個條帶，但是，可以肯定的是，算法盡量保證最少的磁盤寫次數(shù)。
我們上面分析了改良型的raid4的寫，那么我們再分析一下它的raid組增加磁盤的過程，在一般的raid組中，想要給raid組增加一個磁盤，是非常困難的，因為數(shù)據(jù)以前就分布好了，除非再強行改變分布，但是，netapp不一樣，它的文件系統(tǒng)本來就是任意寫，所以很輕易把新加的磁盤給用上。
優(yōu)缺點分析
那么說了這么多，netapp的WAFL與raid4 的優(yōu)勢已經(jīng)很清楚了：
1、盡量保證數(shù)據(jù)一次性的寫入，降低磁盤爭用，提高寫速度
2、因為任意寫的特點，使得snapshot變得非常簡單，而且，就算你不做snapshot，系統(tǒng)本身也一直在不停的產(chǎn)生snapshot，因為這樣可以大大降低文件系統(tǒng)的恢復(fù)時間。
那么，有缺點嗎？肯定有的，這個世界總是沒有完美的東西存在的
1、因為任意寫，為了保證每次都能操作一個條帶，那么，系統(tǒng)希望盡量有充足的空閑空間，如使用率不要超過80%，否則，因為空閑空間太少而不能保證每次都寫一個條帶
2、因為任意寫，可能會使本來連續(xù)的空間，分布在存儲的任意位置，如數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中，本來連續(xù)的表，在存儲中多次修改以后，就不連續(xù)了，使得全表掃描或者備份變得很慢。
