RAID5和RAID10，哪种RAID更适合你(上)

RAID5和RAID10，哪种RAID更适合你(上)

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作者：IT168特约撰稿 Piner.Chen 2007-06-12

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磁盘读写速度的关键之一：Cache

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磁盘读写速度的关键之一：Cache

第2页：
读操作与连续写的性能差异

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离散写方面的性能差异

【IT168 专稿】存储是目前IT产业发展的一大热点，而RAID技术是构造高性能、海量存储的基础技术，也是构建网络存储的基础技术。专家认为，磁盘阵列的性能优势得益于磁盘运行的并行性，提高设备运行并行度可以提高磁盘的性能和数据安全性。

20年来，RAID 推出了一系列级别，包括RAID 0、RAID 1、RAID 2、RAID 3、RAID4、RAID
5，以及各种组合如 RAID 0+1
等。其中最广泛的包括RAID5与RAID10。但是一直以来，关于RAID5与RAID10的性能优劣的争端还是非常多的，甚至很多人包括很多公司都那
拿出了测试数据。而这些测试数据复杂难懂相互矛盾，更加让用户感到迷惑，不知道如何选择。

在这里，我将就这两种RAID的内部运行原理来分析一下，看看我们在什么情况下应当适合选哪一种RAID方式。根据我的经验与分析：象小io的数据库类型操作，如ERP等等应用，建议采用RAID10，而大型文件存储，数据仓库，如医疗PACS系统、视频编辑系统则从空间利用的角度，建议采用RAID5。下面请看详细的性能对比：

本文分为上下两篇，上文侧重分析两种RAID的内部运行原理，下文将根据不同的影响磁盘性能的因素来分析，RAID方案对磁盘系统的影响，参考“RAID5和RAID10，哪种RAID更适合你(下) ”

为了方便对比，我这里拿同样多驱动器的磁盘来做对比，RAID5选择3D+1P的RAID方案，RAID10选择2D+2D的Raid方案，分别如图：



那么，我们分析如下三个过程：读，连续写，随机写，但是，在介绍这三个过程之前，我需要介绍另外一个磁盘阵列中的重要概念：cache。

磁盘读写速度的关键之一：Cache

cache技术最近几年，在磁盘存储技术上，发展的非常迅速，作为高端存储，cache已经是整个存储的核心所在，就是中低端存储，也有很大的cache存在，包括最简单的RAID卡，一般都包含有几十，甚至几百兆的RAID cache。

cache的主要作用是什么呢？作为缓存，cache的作用具体体现在读与写两个不同的方面：作为写，一般存储阵列只要求数据写到cache就算完成了写
操作，当写cache的数据积累到一定程度，阵列才把数据刷到磁盘，可以实现批量的写入。所以，阵列的写是非常快速的。至于cache数据的保护，一般都
依赖于镜相与电池（或者是UPS）。

cache在读数据方面的作用一样不可忽视，因为如果所需要读取的数据能在cache中命中的话，将大大减少磁盘寻道所需要的时间。因为磁盘从开始寻道到
找到数据，一般都在6ms以上，而这个时间，对于那些密集型I/O的应用可能不是太理想。但是，如果能在cache保存的数据中命中，一般响应时间则可以
缩短在1ms以内。

不要迷信存储厂商的IOPS（每秒的io数）数据，他们可能全部在cache命中的基础上做到的，但是实际上，你的cache命中率可能只有10%。

介绍完cache，我们就可以解释RAID5与RAID10在不同的模式下，工作效率问题了，那么我们来分别分析读操作、连续写和离散写三方面的问题。

读操作方面的性能差异
如我上文的介绍，磁盘阵列读操作的关键更多的体现在cache的命中率上。所以，RAID5和RAID10在读数据上面，他们基本是没有差别的，除非是读的数据能影响cache命中率，导致命中率不一样。



连续写方面的性能差异
连续写的过程，一般表示写入连续的大批量的数据，如媒体数据流，很大的文件等等。连续写操作大多数产生于医疗PACS系统、高教图书馆系统、视频编辑系统等等应用环境下。

根据我本人的经验，在连续写操作过程，如果有写cache存在，并且算法没有问题的话，RAID5比RAID10甚至会更好一些，虽然也许并没有太大的差别。（这里要假定存储有一定大小足够的写cache，而且计算校验的cpu不会出现瓶颈）。

因为这个时候的RAID校验是在cache中完成，如4块盘的RAID5，可以先在内存中计算好校验，同时写入3个数据+1个校验。而RAID10只能同时写入2个数据+2个镜相。



如上图所示，4块盘的RAID5可以在同时间写入1、2、3到cache，并且在cache计算好校验之后，我这里假定是6（实际的校验计算并不是这样
的，我这里仅仅是假设），同时把三个数据写到磁盘。而4块盘的RAID10不管cache是否存在，写的时候，都是同时写2个数据与2个镜相。

根据我前面对缓存原理的介绍，写cache是可以缓存写操作的，等到缓存写数据积累到一定时期再写到磁盘。但是，写到磁盘阵列的过程是迟早也要发生的，所以RAID5与RAID10在连续写的情况下，从缓存到磁盘的写操作速度会有较小的区别。不过，如果不是连续性的强连续写，只要不达到磁盘的写极限，差别并不是太大。

离散写方面的性能差异
这里可能会较难理解，但是，这一部分也是最重要的部分。企业中的绝大部分数据库应用，如ERP系统等等在数据写入的时候其实都是离散写。

例如oracle 数据库每次写一个数据块的数据，如8K；由于每次写入的量不是很大，而且写入的次数非常频繁，因此联机日志看起来会像是连续写。但是因为不保证能够添满RAID5的一个条带（保证每张盘都能写入），所以很多时候更加偏向于离散写入。



我们从上图看一下离散写的时候，RAID5与RAID10工作方式有什么不同。如上图：我们假定要把一个数字2变成数字4，那么对于RAID5，实际发生了4次io：
先读出2与校验6，可能发生读命中
然后在cache中计算新的校验
写入新的数字4与新的校验8

如上图我们可以看到：对于RAID10，同样的单个操作，最终RAID10只需要2个io，而RAID5需要4个io。

这里我忽略了RAID5在那两个读操作的时候，可能会发生读命中操作的情况。也就是说，如果需要读取的数据已经在cache中，可能是不需要4个io的。
这也证明了cache对RAID5
的重要性，不仅仅是计算校验需要，而且对性能的提升尤为重要。我本人曾经测试过，在RAID5的阵列中，如果关闭写cache，RAID5的性能将差很多
倍。

当然，我并不是说cache对RAID10就不重要了，因为写缓冲，读命中等，都是提高速度的关键所在，不过的是，RAID10对cache的依赖性没有RAID5那么明显而已。

到这里，大家应当也大致明白了RAID5与RAID10的原理与差别了，一般来说，象小io的数据库类型操作，建议采用RAID10，而大型文件存储，数据仓库，则从空间利用的角度，可以采用RAID5。

在本文下篇，我们将进一步分析影响磁盘性能的不同因素，并分析不同的RAID方案对磁盘系统的影响，清参考“RAID5和RAID10，哪种RAID更适合你(下) ”