RAID10和RAID01的比較

RAID10是先做鏡象，然后再做條帶。

RAID01則是先做條帶，然后再做鏡象。

比如以6個盤為例，RAID10就是先將盤分成3組鏡象，然后再對這3個RAID1做條帶。RAID01則是先利用3塊盤做RAID0，然后將另外3塊盤做為RAID0的鏡象。相關(guān)閱讀：詳細(xì)解析Raid0、Raid0+1、Raid1、Raid5四者的區(qū)別

下面以4塊盤為例來介紹安全性方面的差別：

1、RAID10的情況

這種情況中，我們假設(shè)當(dāng)DISK0損壞時，在剩下的3塊盤中，只有當(dāng)DISK1一個盤發(fā)生故障時，才會導(dǎo)致整個RAID失效，我們可簡單計(jì)算故障率為1/3。

2、RAID01的情況

這種情況下，我們?nèi)匀患僭O(shè)DISK0損壞，這時左邊的條帶將無法讀取。在剩下的3塊盤中，只要DISK2，DISK3兩個盤中任何一個損壞，都會導(dǎo)致整個RAID失效，我們可簡單計(jì)算故障率為2/3。

因此RAID10比RAID01在安全性方面要強(qiáng)。

從數(shù)據(jù)存儲的邏輯位置來看，在正常的情況下RAID01和RAID10是完全一樣的，而且每一個讀寫操作所產(chǎn)生的IO數(shù)量也是一樣的，所以在讀寫性能上兩者沒什么區(qū)別。而當(dāng)有磁盤出現(xiàn)故障時，比如前面假設(shè)的DISK0損壞時，我們也可以發(fā)現(xiàn)，這兩種情況下，在讀的性能上面也將不同，RAID10的讀性能將優(yōu)于RAID01。

RAID10和RAID5的比較

為了方便對比，這里拿同樣多驅(qū)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，如圖：

1、安全性方面的比較

其實(shí)在安全性方面，勿須質(zhì)疑，肯定是RAID10的安全性高于RAID5。我們也可以從簡單的分析來得出。當(dāng)盤1損壞時，對于RAID10，只有當(dāng)盤1對應(yīng)的鏡象盤損壞，才導(dǎo)致RAID失效。但是對于RAID5，剩下的3塊盤中，任何一塊盤故障，都將導(dǎo)致RAID失效。

在恢復(fù)的時候，RAID10恢復(fù)的速度也快于RAID5。

2、空間利用率的比較

RAID10的利用率是50%，RAID5的利用率是75%。硬盤數(shù)量越多，RAID5的空間利用率越高。

3、讀寫性能方面的比較

主要分析分析如下三個過程：讀，連續(xù)寫，離散寫。

在介紹這三個過程之前，先介紹一個特別重要的概念：cache。

cache已經(jīng)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？體現(xiàn)在讀與寫兩個不同的方面，如果作為寫，一般存儲陣列只要求寫到cache就算完成了寫操作，所以，陣列的寫是非�？焖俚�，在寫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(shí)現(xiàn)批量的寫入，至于cache數(shù)據(jù)的保護(hù)，一般都依賴于鏡相與電池（或者是UPS）。

cache的讀一樣不可忽視，因?yàn)槿绻�讀能在cache中命中的話，將減少磁盤的尋道，因?yàn)榇疟P從尋道開始到找到數(shù)據(jù)，一般都在6ms以上，而這個時間，對于那些密集型io的應(yīng)用可能不是太理想。但是，如果cache能命中，一般響應(yīng)時間則可以在1ms以內(nèi)。兩者應(yīng)該相差3個數(shù)量級（1000倍）。

1）讀操作方面的性能差異

RAID10可供讀取有效數(shù)據(jù)的磁盤個數(shù)為4，RAID5可供讀取有效數(shù)據(jù)的磁盤個數(shù)也為4個（校驗(yàn)信息分布在所有的盤上），所以兩者的讀的性能應(yīng)該是基本一致的。

2）連續(xù)寫方面的性能差異

在連續(xù)寫操作過程，如果有寫cache存在，并且算法沒有問題的話，RAID5比RAID10甚至?xí)�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(jì)算校驗(yàn)的cpu不會出現(xiàn)瓶頸）。

因?yàn)檫@個時候的RAID校驗(yàn)是在cache中完成，如4塊盤的RAID5，可以先在內(nèi)存中計(jì)算好校驗(yàn)，同時寫入3個數(shù)據(jù)+1個校驗(yàn)。而RAID10只能同時寫入2個數(shù)據(jù)+2個鏡相。

如上圖所示，4塊盤的RAID5可以在同時間寫入1、2、3到cache，并且在cache計(jì)算好校驗(yàn)之后，這里假定是6，同時把三個數(shù)據(jù)寫到磁盤。而4塊盤的RAID10不管cache是否存在，寫的時候，都是同時寫2個數(shù)據(jù)與2個鏡相。

根據(jù)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RAID5與RAID10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，如果不是連續(xù)性的強(qiáng)連續(xù)寫，只要不達(dá)到磁盤的寫極限，差別并不是太大。

3）離散寫方面的性能差異

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(jī)日志看起來會像是連續(xù)寫。但是因?yàn)椴槐ＷC能夠添滿RAID5的一個條帶，比如32K（保證每張盤都能寫入），所以很多時候更加偏向于離散寫入（寫入到已存在數(shù)據(jù)的條帶中）。

我們從上圖看一下離散寫的時候，RAID5與RAID10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RAID5，實(shí)際發(fā)生了4次io：先讀出2與校驗(yàn)6，可能發(fā)生讀命中然后在cache中計(jì)算新的校驗(yàn)寫入新的數(shù)字4與新的校驗(yàn)8。

如上圖我們可以看到：對于RAID10，同樣的單個操作，最終RAID10只需要2個io，而RAID5需要4個io.

這里我忽略了RAID5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，如果需要讀取的數(shù)據(jù)已經(jīng)在cache中，可能是不需要4個io的。這也證明了cache對RAID5 的重要性，不僅僅是計(jì)算校驗(yàn)需要，而且對性能的提升尤為重要。

當(dāng)然，并不是說cache對RAID10就不重要了，因?yàn)閷懢彌_，讀命中等，都是提高速度的關(guān)鍵所在，只不過RAID10對cache的依賴性沒有RAID5那么明顯而已。

4）磁盤的IOPS對比

假定一個case，業(yè)務(wù)的iops是10000，讀cache命中率是30%，讀iops為60%，寫iops為40%，磁盤個數(shù)為120，那么分別計(jì)算在raid5與raid10的情況下，每個磁盤的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命中，實(shí)際只有4200個iops。

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

為了考慮raid5在寫操作的時候，那2個讀操作也可能發(fā)生命中，所以更精確的計(jì)算為：

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)算出來單個盤的iops為148個，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

可以看到，因?yàn)閞aid10對于一個寫操作，只發(fā)生2次io，所以，同樣的壓力，同樣的磁盤，每個盤的iops只有102個，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于磁盤的極限iops。

4、小結(jié)

所以要求較高的空間利用率，對安全性要求不是特別高、大文件存儲的系統(tǒng)采用RAID5比較好。

相反，安全性要求很高，不計(jì)成本，小數(shù)據(jù)量頻繁寫入的系統(tǒng)采用RAID10的方式比較好。

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