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摘要：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RAID 10的安全性高于RAID 5。我們也可以從簡(jiǎn)單的分析來得出。當(dāng)盤1損壞時(shí)，對(duì)于RAID 10，只有當(dāng)盤1對(duì)應(yīng)的鏡象盤損壞，才導(dǎo)致RAID失效。但是對(duì)于RAID 5，剩下的3塊盤中…… 公司最近上馬新的ERP系統(tǒng)，舊的系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足業(yè)務(wù)迅速發(fā)展的要求，在服務(wù)器選擇方面遇到了一些技術(shù)難題。 經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的調(diào)研，最近要開始實(shí)施了，但要決定的事情還有很多，費(fèi)用開銷(一次性和每個(gè)月份的)的差異性也很大，比如:軟件系統(tǒng)服務(wù)提供商的選擇;服務(wù)器是放在公司內(nèi)部還是在數(shù)據(jù)中心?如果采用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心的方案，是放在電信的機(jī)房，還是網(wǎng)通的機(jī)房?亦或是聯(lián)通的機(jī)房?在選擇服務(wù)器方面，是選擇1U的服務(wù)器，還是2U的?CPU個(gè)數(shù)，內(nèi)存，儲(chǔ)存空間的使用，系統(tǒng)軟件的許可證的個(gè)數(shù)等等，都需要權(quán)衡，做出決定和取舍，要知道這些要素的組合產(chǎn)生的價(jià)格差異真是天壤之別！ 里就選擇磁盤陣列問題：一個(gè)最具典型性的與儲(chǔ)存空間，效率以及可靠性相關(guān)的技術(shù)問題，就我了解到的情況列出來進(jìn)行探討，期望對(duì)遇到類似問題的朋友和公司內(nèi)部人士提供一些參考信息。 公司數(shù)年前已經(jīng)使用了一臺(tái)著名品牌的塔式服務(wù)器作為公司內(nèi)部的文件服務(wù)器和ERP數(shù)據(jù)服務(wù)器，使用兩塊完全相同的磁盤，采用RAID1結(jié)構(gòu)，這臺(tái)服務(wù)器使用了5年了，基本沒有出現(xiàn)過數(shù)據(jù)災(zāi)難，但因?yàn)轭l繁的斷電和加電的不規(guī)范操作，前不久，這臺(tái)服務(wù)器的電源出現(xiàn)問題了，磁盤容量也幾乎消耗完了，我估計(jì)磁盤的壽命也差不多了，可能也需要升級(jí)了。 公司新上馬的ERP系統(tǒng)，因?yàn)橐獫M足各個(gè)分公司，各辦事處，銷售人員和后勤人員，服務(wù)人員甚至客戶的協(xié)同的，大量的，24小時(shí)不間斷的遠(yuǎn)程高負(fù)荷的數(shù)據(jù)操作，在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存方面需要采用更高級(jí)別的RAID磁盤陣列容錯(cuò)系統(tǒng)。 就在此時(shí)，服務(wù)器基礎(chǔ)構(gòu)架，型號(hào)基本定了，但是采取何種磁盤陣列，到現(xiàn)在為止，還無法決定，但我明白，我們只能在RAID 5和RAID10二者之間做出選擇，我將我了解到的二者的區(qū)別列出來進(jìn)行分析，期望從中獲得決策的靈感: 為了方便RAID 10和RAID5對(duì)比，這里拿同樣多驅(qū)動(dòng)器的磁盤來做對(duì)比(4個(gè)相同的磁盤)，RAID 5可以選擇3D+1P的RAID方案，RAID 10則可以選擇2D+2D的RAID方案。
在介紹這三個(gè)過程之前，先介紹一個(gè)特別重要的概念：cache(寫入緩存)， cache已經(jīng)是整個(gè)存儲(chǔ)的核心所在，就是中低端存儲(chǔ)，也有很大的cache存在，包括最簡(jiǎn)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(gè)不同的方面，如果作為寫，一般存儲(chǔ)陣列只要求寫到cache就算完成了寫操作，所以，陣列的寫是非常快速的，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x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(gè)時(shí)間，對(duì)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(shí)間則可以在1ms以內(nèi)。兩者應(yīng)該相差3個(gè)數(shù)量級(jí)（1000倍）。 讀操作方面的性能比較RAID 10可供讀取有效數(shù)據(jù)的磁盤個(gè)數(shù)為4，RAID 5可供讀取有效數(shù)據(jù)的磁盤個(gè)數(shù)也為4個(gè)（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。 連續(xù)寫方面的性能比較在連續(xù)寫操作過程，如果有寫cache存在，并且算法沒有問題的話，RAID 5比RAID 10甚至?xí)靡恍m然也許并沒有太大的差別。（這里要假定存儲(chǔ)有一定大小足夠的寫cache，而且計(jì)算校驗(yàn)的cpu不會(huì)出現(xiàn)瓶頸）。 因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候的RAID校驗(yàn)是在cache中完成，如4塊盤的RAID 5，可以先在內(nèi)存中計(jì)算好校驗(yàn)，同時(shí)寫入3個(gè)數(shù)據(jù)+1個(gè)校驗(yàn)。而RAID 10只能同時(shí)寫入2個(gè)數(shù)據(jù)+2個(gè)鏡相。 根據(jù)前面對(duì)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(shí)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(huì)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，差別其實(shí)并不是太大。 離散寫方面的性能比較如果采用的是 oracle 數(shù)據(jù)庫，每次寫一個(gè)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(huì)像是連續(xù)寫。但是因?yàn)椴槐ＷC能夠添滿RAID 5的一個(gè)數(shù)據(jù)條帶塊，比如32K（保證每個(gè)盤都能寫入），所以很多時(shí)候更加偏向于離散寫入（寫入到已存在數(shù)據(jù)的條帶中）。在 離散寫的時(shí)候?qū)τ赗AID5，實(shí)際發(fā)生了4次i/o：但 對(duì)于RAID 10，同樣的操作，最終RAID 10只需要2個(gè)i/o操作，但是，在RAID 5中， 如果需要讀取的數(shù)據(jù)已經(jīng)在cache中，可能并不需要4個(gè)io的。這也證明了cache對(duì)RAID5 的重要性，不僅僅是計(jì)算校驗(yàn)需要，而且對(duì)性能的提升尤為重要。 當(dāng)然，并不是說cache對(duì)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RAID 10對(duì)cache的依賴性沒有RAID 5那么明顯而已。 磁盤世紀(jì)讀寫操作(機(jī)械 電磁操作)的IOPS對(duì)比假定有一個(gè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求事件，其iops是10000，讀cache命中率是30%，讀iops為60%，寫iops為40%，磁盤個(gè)數(shù)為120，那么分別計(jì)算在raid5與raid10的情況下，每個(gè)磁盤的iops為多少。
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(gè)iops。4*(10000*0.4)表示寫的iops，因?yàn)槊恳粋€(gè)寫，在raid 5中，實(shí)際發(fā)生了4個(gè)io，所以寫的iops為16000個(gè)。 為了考慮raid 5在寫操作的時(shí)候，那2個(gè)讀操作也可能發(fā)生命中，所以更精確的計(jì)算為：?jiǎn)螇K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(gè)盤的iops為148個(gè)，基本達(dá)到磁盤極限。
可以看到，因?yàn)閞aid 10對(duì)于一個(gè)寫操作，只發(fā)生2次io，所以，同樣的壓力，同樣的磁盤，每個(gè)盤的iops只有102個(gè)，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于磁盤的極限iops。 Raid10和Raid5對(duì)比結(jié)論要求較高的空間利用率，對(duì)安全性要求不是特別高、大文件存儲(chǔ)的系統(tǒng)采用RAID 5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RAID 10的方式比較好。另外關(guān)于限制: 在Raid 10中,四個(gè)硬盤的總空間不能大于3.8T,這樣現(xiàn)在的大容量磁盤: 1T的就無法使用,限制了儲(chǔ)存空間,而RAID 5就基本不存在這種限制。另外，磁盤數(shù)量增加，對(duì)電源的要求上升，能耗也加大了，且服務(wù)器散熱風(fēng)扇的噪音也將急劇增大。（文：Traveler行者 188688900） |
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