RAID10與RAID01比較，RAID10與RAID5比較

RAID10和RAID01的比較

RAID10先做鏡像，再做條帶。

RAID01先做條帶，再做鏡像。

比如以6個(gè)盤為例，RAID10是將盤子分成三組鏡像，然后對(duì)這三組鏡像進(jìn)行處理RAID1做條帶。RAID01先用三塊盤做RAID0，然后把另外三個(gè)盤子當(dāng)作RAID0鏡像。相關(guān)閱讀:詳細(xì)分析Raid0、Raid0 1、Raid1、Raid5四者的區(qū)別

以4塊盤為例介紹安全性的差異:

1、RAID10的情況

這種情況中，我們假設(shè)當(dāng)DISK0損壞時(shí)，只有在剩下的3個(gè)盤中DISK當(dāng)一個(gè)盤子出現(xiàn)故障時(shí)，它會(huì)導(dǎo)致整個(gè)盤子RAID故障率為1/3。

2、RAID01的情況

在這種情況下，我們?nèi)匀患僭O(shè)DISK0損壞，此時(shí)左側(cè)的條帶將無法讀取。剩下的三個(gè)盤中，只要DISK2，DISK三盤中的任何損壞都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)盤子RAID故障率為2/3。

因此RAID10比RAID01安全性強(qiáng)。

從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的邏輯位置來看，在正常情況下RAID01和RAID10是完全一樣的，每個(gè)讀寫操作產(chǎn)生的IO數(shù)量是一樣的，所以讀寫性能沒有區(qū)別。當(dāng)磁盤出現(xiàn)故障時(shí)，如前面的假設(shè)DISK當(dāng)0損壞時(shí)，我們還可以發(fā)現(xiàn)，在這兩種情況下，閱讀性能也會(huì)有所不同，RAID讀性能優(yōu)于10RAID01。

RAID10和RAID5的比較

為便于比較，這里用同樣多驅(qū)動(dòng)器的磁盤進(jìn)行比較，RAID5選擇3D 1P的RAID方案，RAID10選擇2D 2D的RAID如圖所示：

1.安全性比較

事實(shí)上，在安全方面，沒有必要質(zhì)疑它。RAID安全性高于10RAID5.我們也可以從簡單的分析中得出結(jié)論。當(dāng)盤1損壞時(shí)，對(duì)于RAID10.只有當(dāng)盤1對(duì)應(yīng)的鏡像盤損壞，才會(huì)導(dǎo)致RAID失效。但是對(duì)RAID5.剩下的三個(gè)盤中，任何一個(gè)盤故障都會(huì)導(dǎo)致RAID失效。

恢復(fù)時(shí)，RAID恢復(fù)速度也比10快RAID5。

2.空間利用率比較

RAID利用率為50%，RAID利用率為75%。硬盤數(shù)量越多，RAID空間利用率越高。

3.讀寫性能比較

主要分析分析以下三個(gè)過程：閱讀、連續(xù)寫作和離散寫作。

在介紹這三個(gè)過程之前，首先介紹一個(gè)特別重要的概念：cache。

cache它已經(jīng)是整個(gè)存儲(chǔ)的核心，即中低端存儲(chǔ)，也有很大的cache包括最簡單的存在raid卡一般包含幾十甚至幾百兆raidcache。

cache主要功能是什么？它反映在閱讀和寫作的兩個(gè)不同方面。如果是寫作，一般存儲(chǔ)陣列只需要寫作cache即使完成了寫作操作，陣列的寫作也非常快cache數(shù)據(jù)積累到一定程度，陣列將數(shù)據(jù)刷到磁盤上，可以批量寫入。cache數(shù)據(jù)保護(hù)通常取決于鏡相和電池(或UPS）。

cache閱讀也不容忽視，因?yàn)槿绻喿x可以的話cache如果被擊中，磁盤的搜索會(huì)減少，因?yàn)榇疟P通常是6，從搜索到找到數(shù)據(jù)ms以上，這一次，對(duì)于那些密集型，io應(yīng)用可能不理想。但是，如果是的話cache一般響應(yīng)時(shí)間可以在1ms內(nèi)容。兩者應(yīng)相差3個(gè)數(shù)量級(jí)(1000倍)。

1)閱讀操作中的性能差異

RAID可讀取有效數(shù)據(jù)的磁盤數(shù)為4，RAID可讀取有效數(shù)據(jù)的磁盤數(shù)量也為4個(gè)(驗(yàn)證信息分布在所有磁盤上)，因此讀取性能應(yīng)基本相同。

2）連續(xù)寫方面的性能差異

在連續(xù)寫作過程中，如果有寫作cache如果算法存在且沒有問題，RAID5比RAID10甚至?xí)?，雖然可能沒有太大區(qū)別。(這里假設(shè)存儲(chǔ)有足夠的大小來寫cache，計(jì)算驗(yàn)證cpu沒有瓶頸)。

因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候RAID校驗(yàn)是在cache中間完成，如4塊盤RAID5.可以先在內(nèi)存中計(jì)算驗(yàn)證，同時(shí)寫入3個(gè)數(shù)據(jù) 1個(gè)校驗(yàn)。而RAID10只能同時(shí)寫兩個(gè)數(shù)據(jù) 2個(gè)鏡相。

如上圖所示，4塊盤RAID1、2、3-5可同時(shí)寫入cache，并且在cache計(jì)算驗(yàn)證后，假設(shè)是6，并在磁盤上寫下三個(gè)數(shù)據(jù)。RAID10不管cache是否存在，寫作時(shí)，同時(shí)寫兩個(gè)數(shù)據(jù)和兩個(gè)鏡相。

根據(jù)之前緩存原理的介紹，寫cache緩存寫作操作可以在緩存寫作數(shù)據(jù)積累到一定時(shí)期后寫入磁盤。然而，磁盤陣列的過程遲早會(huì)發(fā)生，所以RAID5與RAID在連續(xù)寫作的情況下，從緩存到磁盤的寫作速度會(huì)有很小的差異。但是，如果不是連續(xù)性強(qiáng)的連續(xù)寫作，只要不達(dá)到磁盤的寫作極限，差別就不會(huì)太大。

3)離散寫的性能差異

例如oracle數(shù)據(jù)庫每次寫一個(gè)數(shù)據(jù)塊，比如8K；由于每次寫入的量不是很大，而且寫入的次數(shù)非常頻繁，因此聯(lián)機(jī)日志看起來會(huì)像是連續(xù)寫。但是因?yàn)椴槐ＷC能夠添滿RAID5條帶，如32條K(確保每個(gè)磁盤都可以寫入)，因此更傾向于離散寫入(寫入現(xiàn)有數(shù)據(jù)的條帶)。

當(dāng)我們從上圖中看離散寫時(shí)，RAID5與RAID10工作方式有什么不同？如上圖所示：假設(shè)我們想把一個(gè)數(shù)字2變成數(shù)字4，那么對(duì)于RAID實(shí)際發(fā)生了4次io：閱讀2和校驗(yàn)6可能發(fā)生在讀命中cache新新的數(shù)字4和新的驗(yàn)證8中計(jì)算新的驗(yàn)證。

如上圖我們可以看到：對(duì)于RAID10.同樣的單個(gè)操作，最后RAID10只需要2個(gè)io，而RAID5需要4個(gè)io.

我忽略了這里RAID5.讀命中操作可能發(fā)生在那兩個(gè)讀操作中。也就是說，如果需要讀取的數(shù)據(jù)已經(jīng)cache可能不需要四個(gè)io是的。這也證明了cache對(duì)RAID5的重要性不僅是計(jì)算驗(yàn)證的需要，而且對(duì)性能的提高也尤為重要。

當(dāng)然不是說cache對(duì)RAID10不重要，因?yàn)閷懢彌_和中等閱讀是提高速度的關(guān)鍵，但是RAID10對(duì)cache不依賴RAID那么明顯。

4）磁盤的IOPS對(duì)比

假定一個(gè)case，業(yè)務(wù)的iops是10000，讀cache命中率為30%，讀iops為60%，寫iops為40%，磁盤數(shù)為120，分別計(jì)算raid5與raid10.每個(gè)磁盤iops為多少。

raid5:

單塊盤的iops=(10000*(1-0.3)*0.6 4*(10000*0.4))/120

=(4200 16000)/120

=168

這里的10000*(1-0.3)*0.6表示是讀的iops，比例是0.6，除掉cache其實(shí)命中只有4200個(gè)iops。

4*(10000*0.4)表示寫的iops，因?yàn)槊恳粋€(gè)寫，在raid5.實(shí)際發(fā)生了4個(gè)io，所以寫的iops為16000個(gè)

為了考慮raid5.寫作時(shí)，那兩個(gè)讀作也可能發(fā)生在生命中，所以更準(zhǔn)確的計(jì)算是:

單塊盤的iops=(10000*(1-0.3)*0.6 2*(10000*0.4)*(1-0.3) 2*(10000*0.4))/120

=(4200 5600 8000)/120

=148

計(jì)算單盤iops148個(gè)基本達(dá)到磁盤極限

raid10

單塊盤的iops=(10000*(1-0.3)*0.6 2*(10000*0.4))/120

=(4200 8000)/120

=102

因?yàn)閞aid10寫作操作只發(fā)生兩次io，所以，同樣的壓力，同樣的磁盤，每個(gè)磁盤iops只有102個(gè)，遠(yuǎn)低于磁盤的極限iops。

4、小結(jié)

因此，空間利用率要求高，安全要求不是特別高，大文件存儲(chǔ)系統(tǒng)采用RAID5比較好。

相反，安全要求很高，不管成本如何，小數(shù)據(jù)量經(jīng)常被寫入系統(tǒng)RAID10的方法比較好。