Question

关于raid10和raid5??

Answer 1

[存储]RAID5与RAID10差异分析 05月06日(星期日) 应用系统一般要求存储系统具有良好的IO性能，同时也要求做好数据的安全保护，这里我们重点讨论raid10和raid5两种阵列方式。
关于这方面的讨论，网上也有了不少的资料，我这里一方面是做了一些整理，另一方面，在看别的帖子的时候，有些想法不敢苟同，所以就自己整理了一篇，所参考的资料在文后都有列述。对于其他RAID级别，由于比较简单，不再叙述。就以这一篇文章作为blog存储系列专题的第一篇吧。主要内容包括三点：RAID5基本原理；RAID10基本原理；RAID10与RAID5差异比较。 一、RAID5基本原理
1、认识RAID5
RAID5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案，它使用的是Disk Striping(硬盘分割)技术，RAID5不是利用镜像而是利用分散奇偶校验冗余数据。RAID5可以理解为是RAID0和RAID1的折衷方案，RAID5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比RAID1低，而磁盘空间利用率要比RAID1高。
一般都需要增加RAID卡实现对RAID5的支持，保护数据存储安全。支持RAID5的RAID卡一般是使用SCSI RAID卡，它是用来实现RAID功能的板卡，通常是由I/O处理器、SCSI控制器、SCSI连接器、缓存、蜂鸣器等一系列零组件构成的。RAID卡可以让很多磁盘驱动器同时传输数据，而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器，所以使用RAID可以达到单个的磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率，这也是RAID卡最初想要解决的问题；另外，RAID卡也可以提供容错功能。因此RAID卡不仅仅是提供数据存储安全保障，还能扩展硬盘的挂载数量，所以，在企业购买阵列卡之后也会增加一些硬盘，来满足数据存储的需要，这里我们仅以四个硬盘组成的RAID5为例来说明。 2、RAID5的写(Write)操作
RAID5数据存储方式为：盘1 盘2 盘3 盘4
................................
p4 9 10 11
6 p3 7 8
3 4 p2 5
0 1 2 p1 其中：P4为数据9、10、11的奇偶校验信息，其它以此类推；P3为数据6、7、8的奇偶校验信息；P2为数据3、4、5的奇偶校验信息；P1为数据0、1、2的奇偶校验信息。四个硬盘组成的RAID5采用数据分块并行传送的方法，它在数据分块之后计算它们的奇偶校验和。可以看出，RAID5不对存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息分别存储在组成RAID5的不同磁盘上。 RAID5具有和RAID0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID5的磁盘空间利用率要比RAID1高，存储成本相对较低。RAID5是采用奇偶校验的方法维护数据，这些奇偶校验的信息只占用一块磁盘的容量，所以RAID5的实际容量相当于阵列中的磁盘数n-1，数据读写速度等于单盘的速度*盘数，RAID5具有较好的综合性能，因此是目前服务器使用最多的阵列选择之一。 3、RAID 5的数据损坏(Crash)与恢复(Recover)操作
当组成RAID5的磁盘1数据发生损坏后，磁盘中的数据0、数据3、数据6以及奇偶校验信息P4将全部丢失。RAID5的数据恢复有二种方式:Recover S/W和Recover H/W。Recover S/W主要是指用软件(如操作系统或第三方软件)做的RAID5的数据恢复，由于是操作系统下实现RAID，软RAID不能保护系统盘。软件RAID很多情况下已经包含在系统之中，并成为其中一个功能，如 Windows、Netware及Linux。软件RAID中的所有操作皆由中央处理器负责，所以系统资源的利用率会很高，从而使系统性能降低。软件RAID是不需要另外添加任何硬件设备，因为它是靠服务器的系统，主要是中央处理器的功能，提供所有现成的资源。
如果磁盘1坏了，系统将受到影响；必须进行更换新的硬盘，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据，将数据数据0、数据3、数据6和奇偶校验信息P4写到新硬盘(磁盘1)中后，系统才能正常操作运行。 Recover H/W主要是指用硬件做热备份的RAID5的数据恢复，如果磁盘1坏了，系统一般不会受到影响；当我们更换新的硬盘，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据，将数据0、数据3、数据6和奇偶校验信息P4写到新硬盘(磁盘1)中，在整个数据恢复过程中，系统仍能正常操作运行。因此，有条件的话，在做RAID5的时候最好做真正的硬件磁盘阵列。

Answer 2

RAID10与RAID5的异同比较
从一个普通应用来讲，要求存储系统具有良好的IO性能同时也要求对数据安全做好保护工作，所以raid10和raid5应该成为我们重点关注的对象。
单纯的谈论不同raid级别的优缺是不切实际的，raid只有和磁盘结合才是完整的阵列。
下面从IO性能，数据重构及对系统性能的影响，数据安全保护等方面，结合磁盘现状来分析两种技术的差异。
IO的性能：
读操作上raid10和raid5是相当的，
对于RAID-5 在一些很小数据的写操作（如比每个条带还小的小数据）需要2 个读、2 个写，还有2 个XOR 操作，对于单个用户的写操作，在新数据应用之前必须将老的数据从校验盘中移除，整个的执行过程是这样：读出旧数据，旧数据与新数据做XOR，并创建一个即时的值，读出旧数据的校验信息，将即时值与校验数据进行XOR，最后写下新的校验信息。为了减少对系统的影响，大多数的RAID5 都读出并将整个条带（包括校验条带）写入缓存，执行2 个XOR 操作，然后发出并行写操作（通常对整个条带），即便了进行了上述优化，系统仍然需要为这种写操作进行额外的读和XOR操作。小量写操作困难使得RAID-5 技术很少应用于密集写操作的场合，如回滚字段及重做同志。当然，也可以将存储系统的条带大小定义为经常读写动作的数据大小，使之匹配，但这样会限制系统的灵活性，也不适用于企业中其它的应用。
对于raid10，由于不存在数据校验，每次写操作只是单纯的执行写操作。应此在写性能上raid10要好于raid5。
数据重构：
对于raid10，当一块磁盘失效时，进行数据重构的操作只是复制一个新磁盘，如果假定磁盘的容量为250G，那么复制的数据量为250G。
对于raid5的存储阵列，则需要从每块磁盘中读取数据，经过重新计算得到一块硬盘的数据量，如果raid5是以4+1的方式组建，每块磁盘的容量也为250G，那么，需要在剩余的4个磁盘中读出总共是1000G的数据量计算得出250G的数据。从这点来看，raid5在数据重构上的工作负荷和花费的时间应该远大于raid10，负荷变大将影响重构期间的性能，时间长意味再次出现数据损坏的可能性变大。
数据安全保护：
raid10系统在已有一块磁盘失效的情况下，只有出现该失效盘的对应镜像盘也失效，才会导致数据丢失。其他的磁盘失效不会出现数据丢失情况。
Raid5系统在已有一块磁盘失效的情况下，只要再出现任意的一块磁盘失效，都将导致数据丢失。
从综合来看，raid10和raid5系统在出现一块磁盘失效后，进行数据重构时，raid5需耗费的时间要比raid10长，同时重构期间系统负荷上raid5要比raid10高，同时raid5出现数据丢失的可能性要比raid10高，因此，数据重构期间，raid5系统的可靠性远比raid10来的低。
Raid5在磁盘空间率用率上比raid10高，raid5的空间利用率是（N-1）/ N （N为阵列的磁盘数目），而raid10的磁盘空间利用率仅为50％。
但是结合磁盘来考虑，今天的硬盘厂商所生产的ATA硬盘的质量已经可以承担企业级的应用，并且，容量的增加幅度相当大，目前已经可以实现单个磁盘400G的存储容量。SCSI硬盘由于要求高转速而使用小直径盘片，容量的增加相对缓慢。ATA磁盘相对SCSI磁盘拥有成本也要小很对，
应此，在一些IO要求非常高的应用中，raid5结合SCSI磁盘是比较好的选择，其他应用中采用大容量的ATA硬盘结合raid10，既降低了raid10的为获得一定的存储空间必须采用双倍磁盘空间的拥有成本，又避免了raid5相对raid10的各种缺点。
在企业应用中，raid10结合ATA磁盘意味着一个更好的选择。