RAID5與RAID10對比.doc

RAID 5和RAID 10的比較 存儲是目前IT產業(yè)發(fā)展的一大熱點，而RAID技術是構造高性能、海量存儲的基礎技術，也是構建網絡存儲的基礎技術。專家認為，磁盤陣列的性能優(yōu)勢得益于磁盤運行的并行性，提高設備運行并行度可以提高磁盤的性能和數(shù)據(jù)安全性。 20年來，RAID 推出了一系列級別，包括RAID 0、RAID 1、RAID 2、RAID 3、RAID4、RAID 5，以及各種組合如 RAID 0 1 等。其中最廣泛的包括RAID 5與RAID 10。但是一直以來，關于RAID5與RAID10的性能優(yōu)劣的爭端還是非常多的，甚至很多人包括很多公司都那拿出了測試數(shù)據(jù)。而這些測試數(shù)據(jù)復雜難懂相互矛盾，更加讓用戶感到迷惑，不知道怎么選擇。 在這里，我將就這兩種RAID的內部運行原理來分析一下，看看我們在什么情況下應當適合選哪一種RAID方式。根據(jù)我的經驗與分析：像小I/O的數(shù)據(jù)庫類型操作，如ERP等應用，建議采用RAID 10，而大型文件存儲，數(shù)據(jù)倉庫，如醫(yī)療PACS系統(tǒng)、視頻編輯系統(tǒng)則從空間利用的角度，建議采用RAID 5。下面請看具體的性能對比： 為了方便對比，我這里拿同樣多驅動器的磁盤來做對比，RAID5選擇3D 1P的RAID方案，RAID10選擇2D 2D的Raid方案，分別如圖： 那么，我們分析如下三個過程：讀、連續(xù)寫、隨機寫，但是，在介紹這三個過程之前，我需要介紹另外一個磁盤陣列中的重要概念：cache. 磁盤讀寫速度的要害之一：Cache cache技術最近幾年，在磁盤存儲技術上，發(fā)展的非常迅速，作為高端存儲，cache已經是整個存儲的核心所在，就是中低端存儲，也有很大的cache存在，包括最簡單的RAID卡，一般都包含有幾十，甚至幾百兆的RAID cache。cache的主要作用是什么呢？作為緩存，cache的作用具體體現(xiàn)在讀與寫兩個不同的方面：作為寫，一般存儲陣列只要求數(shù)據(jù)寫到cache就算完成了寫操作，當寫cache的數(shù)據(jù)積累到一定程度，陣列才把數(shù)據(jù)刷到磁盤，可以實現(xiàn)批量的寫入。所以，陣列的寫是非常快速的。至于cache數(shù)據(jù)的保護，一般都依靠于鏡像與電池（或者是UPS）。 cache在讀數(shù)據(jù)方面的作用一樣不可忽視，因為假如所需要讀取的數(shù)據(jù)能在cache中命中的話，將大大降低磁盤尋道所需要的時間。因為磁盤從開始尋道到找到數(shù)據(jù)，一般都在6ms以上，而這個時間，對于那些密集型I/O的應用可能不是太理想。但是，假如能在cache保存的數(shù)據(jù)中命中，一般響應時間則可以縮短在1ms以內。 不要迷信存儲廠商的IOPS（每秒的I/O數(shù)）數(shù)據(jù)，他們可能全部在cache命中的基礎上做到的，但是實際上，你的cache命中率可能只有10%。介紹完cache，我們就可以解釋RAID 5與RAID 10在不同的模式下，工作效率問題了，那么我們來分別分析讀操作、連續(xù)寫和離散寫三方面的問題。 讀操作方面的性能差異如我上文的介紹，磁盤陣列讀操作的要害更多的體現(xiàn)在cache的命中率上。所以，RAID 5和RAID 10在讀數(shù)據(jù)上面，他們基本是沒有差別的，除非是讀的數(shù)據(jù)能影響cache命中率，導致命中率不一樣。 連續(xù)寫方面的性能差異連續(xù)寫方面的性能差異連續(xù)寫方面的性能差異連續(xù)寫方面的性能差異 連續(xù)寫的過程，一般表示寫入連續(xù)的大批量的數(shù)據(jù)，如媒體數(shù)據(jù)流，很大的文件等等。連續(xù)寫操作大部分產生于醫(yī)療PACS系統(tǒng)、高教圖書館系統(tǒng)、視頻編輯系統(tǒng)等等應用環(huán)境下。 根據(jù)我本人的經驗，在連續(xù)寫操作過程，假如有寫cache存在，并且算法沒有問題的話，RAID 5比RAID 10甚至會更好一些，雖然也許并沒有太大的差別（這里要假定存儲有一定大小足夠的寫cache，而且計算校驗的cpu不會出現(xiàn)瓶頸）。 因為這個時候的RAID校驗是在cache中完成，如4塊盤的RAID 5，可以先在內存中計算好校驗，同時寫入3個數(shù)據(jù) 1個校驗。而RAID 10只能同時寫入2個數(shù)據(jù) 2個鏡像。 如上圖所示，4塊盤的RAID 5可以在同時間寫入1、2、3到cache，并且在cache計算好校驗之后，我這里假定是6（實際的校驗計算并不是這樣的，我這里僅僅是假設），同時把三個數(shù)據(jù)寫到磁盤。而4塊盤的RAID 10不管cache是否存在，寫的時候，都是同時寫2個數(shù)據(jù)與2個鏡像。 根據(jù)我前面對緩存原理的介紹，寫cache是可以緩存寫操作的，等到緩存寫數(shù)據(jù)積累到一定時期再寫到磁盤。但是，寫到磁盤陣列的過程是遲早也要發(fā)生的，所以RAID 5與RAID 10在連續(xù)寫的情況下，從緩存到磁盤的寫操作速度會有較小的區(qū)別。不過，假如不是連續(xù)性的強連續(xù)寫，只要不達到磁盤的寫極限，差別并不是太大。 離散寫方面的性能差異離散寫方面的性能差異 這里可能會較難理解，但是，這一部分也是最重要的部分。企業(yè)中的絕大部分數(shù)據(jù)庫應用，如：ERP系統(tǒng)等在數(shù)據(jù)寫入的時候其實都是離散寫。 例如oracle 數(shù)據(jù)庫每次寫一個數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)，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)機日志看起來會像是連續(xù)寫。但是因為不保證能夠添滿RAID 5的一個條帶（保證每張盤都能寫入），所以很多時候更加偏向于離散寫入。 我們從上圖看一下離散寫的時候，RAID 5與RAID 10工作方式有什么不同。如上圖：我們假定要把一個數(shù)字2變成數(shù)字4，那么對于RAID 5，實際發(fā)生了4次I/O：先讀出2與校驗6，可能發(fā)生讀命中然后在cache中計算新的校驗寫入新的數(shù)字4與新的校驗8 。如上圖我們可以看到：對于RAID 10，同樣的單個操作，最終RAID 10只需要2個I/O，而RAID 5需要4個I/O. 這里我忽略了RAID 5在那兩個讀操作的時候，可能會發(fā)生讀命中操作的情況。也就是說，假如需要讀取的數(shù)據(jù)已經在cache中，可能是不需要4個I/O的。這也證實了cache對RAID 5 的重要性，不僅僅是計算校驗需要，而且對性能的提高尤為重要。測試過，在RAID 5的陣列中，假如關閉寫cache，RAID 5的性能將差很多倍。 當然，我并不是說cache對RAID 10就不重要了，因為寫緩沖，讀命中等，都是提高速度的要害所在，不過的是，RAID 10對cache的依靠性沒有RAID 5那么明顯而已。