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副本重建

当SUSE Storage检测到出现故障或已删除的副本时，它会自动启动重建过程。本文件概述了v1数据引擎的副本重建工作流程，包括*完整*、*增量*和*快速*重建方法。它还解释了与每种方法相关的限制。

在以下情况下重建将不会开始：

卷正在迁移到另一个节点。
卷是旧的恢复/灾难恢复卷。
卷正在扩大。

副本重建工作流程

在v1数据引擎中，副本重建可能发生在以下情况下：

节点被重启、排空或驱逐。
副本变得不健康或被删除。

将目标副本标记为`WO`（仅写）模式。
创建一个新的快照，作为数据完整性检查的卷头参考点。
生成卷头和快照文件的同步文件列表。

对于V1数据引擎

为每个快照在目标副本上启动接收服务器。
指示源副本开始数据同步。
1. 对于每个快照：
  - 检查目标副本的数据目录中是否存在快照文件。
    
    如果_没有_，将整个快照数据从源副本传输到目标副本。请参见[_full_replica_rebuilding]。
    
    如果_是_，检查快照校验和文件是否存在，以及目标副本和源副本之间的修改时间和校验和是否相同。
    
    如果_是_，SUSE Storage跳过传输快照的数据。此优化减少了处理器使用率、磁盘I/O、网络I/O和总重建时间。请参见[_fast_replica_rebuilding]。
    
    如果_没有_，SUSE Storage使用SHA-512算法计算并比较块级校验和。如果发现不匹配，仅同步不同的块。请参见[_delta_replica_rebuilding]。

对于V2数据引擎

暴露源副本和目标副本，并使用SPDK引擎准备一个浅拷贝。
对于每个快照：
- 检查源副本和目标副本之间的快照时间戳、实际大小和校验和是否匹配。
  - 如果_是_，SUSE Storage跳过传输该快照的数据。
  - 如果_没有_，检查源快照和目标快照是否都包含范围校验和。
    
    如果_是_，获取并比较范围校验和。如果存在不匹配，仅复制不匹配的范围。请参见[_fast_replica_rebuilding]。
    
    如果_没有_，删除现有的目标快照。然后，将整个快照从源副本复制到目标副本。请参见[_full_replica_rebuilding]。

完整副本重建

如果副本无法恢复或没有现有数据，SUSE Storage从健康副本同步所有数据。它通过传输完整的快照链重建副本。

完整副本重建消耗大量网络带宽，并导致目标节点上大量的磁盘写入操作。但是，当目标副本没有可用数据时，这是必需的。

增量副本重建

增量副本重建仅适用于v1数据引擎。它从一个可重用的故障副本开始，并逐块检查所有快照的数据完整性。

这仅适用于故障副本的重用，并且在故障副本数据目录中存在一个同名的快照文件。
当快照没有校验和时，SUSE Storage会对该快照执行增量副本重建。
优点：
- 减少网络带宽消耗。
缺点：
- 由于SUSE Storage将逐块计算快照数据的校验和以进行数据完整性检查，因此增加了处理器开销。
- 重建时间受处理器性能的影响。

快速副本重建

当满足以下条件时，启用快速副本重建：

快速副本重建设置已启用：

fast-replica-rebuild-enabled: true
使用以下方法之一创建快照校验和文件（校验和是预计算的）：
- snapshot-data-integrity`设置为`enabled：计划作业在配置的间隔内计算所有快照的校验和（默认：7天）。
- snapshot-data-integrity-immediate-check-after-snapshot-creation`设置为`true：快照创建后立即计算快照校验和。

这些校验和计算消耗存储和计算资源。计算时间不可预测，可能会对存储性能产生负面影响。有关更多信息，请参见快照数据完整性。

优点：
- 最小化网络带宽消耗。
- 最小化磁盘 I/O。
缺点：
- 计算快照校验和可能会耗时较长。
- 校验和计算的时间不可预测。即使在高 I/O 负载下也可能触发。

有关更多信息，请参见快速副本重建。

影响重建性能的因素

大卷头
- 为什么重要：卷头是一个特殊文件，永远没有预计算的校验和。如果副本出现故障，SUSE Storage必须始终同步整个卷头。更大的卷头会增加重建时间。
- 如何防止：定期拍摄快照以减少卷头的大小。在计划维护之前安排快照，以最小化重建时间。
没有快照存在
- 为什么重要：没有快照，SUSE Storage 无法跳过数据传输或重用现有数据。如果创建了卷头快照但其校验和尚未准备好，SUSE Storage必须执行增量重建。这会由于逐块校验和比较而增加处理器使用率。
- 如何防止：
  启用 snapshot-data-integrity-immediate-check-after-snapshot-creation 或 snapshot-data-integrity 以预计算校验和。 *权衡:*在计算过程中增加处理器、磁盘I/O和存储使用。
  
  使用定期作业定期创建快照。
快照已清除
- 为什么重要：当快照清除开始时，系统生成的快照会合并到下一个快照中。这会使下一个快照的校验和失效。
- 如何防止：
  启用 snapshot-data-integrity-immediate-check-after-snapshot-creation 以确保在清除后计算校验和。
  
  主动创建快照，并在执行升级或重建之前留出时间生成校验和。
并发重建
- 为什么重要：在同一节点上运行多个重建可能会过度使用处理器、磁盘输入/输出和网络输入/输出，从而影响性能。
- 如何防止：使用 concurrent-replica-rebuild-per-node-limit 设置调整并发重建的数量。
多个副本故障
- 为什么重要：增加重建时间和复杂性。如果 auto-cleanup-system-generated-snapshot 为 true 且不存在用户创建的快照，则两个故障的副本可能会触发至少一次完整数据传输。
  
  有关更多详细信息，请参见在重建两个故障副本时避免 "完整数据传输"。
- 如何防止：
  在进行维护之前禁用 auto-cleanup-system-generated-snapshot。
  
  在开始维护之前创建所有卷的用户快照。
  
  使用定期作业定期创建快照。
缩放副本重建
- 为什么重要：
  
  缩放副本重建允许重建副本同时从多个健康副本获取快照，显著提高某些工作负载模式的重建性能。
- 如何启用:
  
  将 replica-rebuild-concurrent-sync-limit > 1 设置为允许多个健康副本启动同步服务器。重建副本随后同时从不同的源副本获取不同的快照。此功能对于具有分散的小数据块和快照中存在空洞的卷特别有利。
  
  有关更多详细信息，请参见缩放副本重建。

使用案例

节点在升级期间重启

当一个带有副本的工作节点作为计划升级的一部分被重启时：

该节点上的副本暂时不可用并出现故障，但读写操作继续进行。
如果节点在 replica-replenishment-wait-interval 内恢复，SUSE Storage 将使用可重用的故障副本启动重建。

在重建过程中：

SUSE Storage如果有多个可重用的故障副本可用，选择最新的一个。
根据重建场景：
- 如果启用了快速副本重建并且所有快照校验和存在：SUSE Storage 触发 [_fast_replica_rebuilding]。仅同步卷头中的更改块，避免完全重建和增量重建。
- 如果启用了快速副本重建但某些快照校验和缺失：SUSE Storage 触发 [_delta_replica_rebuilding]。来自没有校验和的快照的更改块被同步，避免完全重建。
- 如果禁用快速副本重建：SUSE Storage 通过同步所有快照的更改块执行增量重建，避免完全重建。

短期节点排空

如果一个工作节点因短期维护而被排空，然后迅速恢复：

排空节点上的副本立即标记为失败。
如果在`replica-replenishment-wait-interval`过期之前节点被解除排空，SUSE Storage会尝试重用失败的副本。
重建行为遵循与前一个用例中描述的相同逻辑。