raid

特點硬盤及容量性能及安全典型應用

用于平行存儲，即條帶。其原理是把連續性能：讀寫性能高，隨機寫

無故障的迅速讀寫，要求

的數據分成幾份，然后分散存儲到陣列中硬盤數：一個或更多性能高

安全性不高，如圖形工作

raid0

容量：總的磁盤容量安全：無冗余，無熱備盤，的各個硬盤上。任何一個磁盤故障，都將

站等。

導致數據丟失。無容錯性，安全性低

鏡像存儲。其原理是把相同的數據分別寫

性能：讀寫性能低，隨機寫

性能低隨機數據寫入，要求安全

入陣列中的每一塊磁盤中，最大限度的保

硬盤數：兩個或2*N個

raid1

安全：利用復制進行冗余，性高，如服務器、數據庫證用戶數據的可用性和可修復性。缺點是容量：總磁盤容量的50%

有熱備盤，可容錯，安全性存儲領域。

存儲成本高。

高

分布奇偶位條帶。是一種存儲性能、數據

安全和存儲成本兼顧的存儲方案，也可理

解為是RAID0和RAID1的折衷方案。其

原理是把數據和相對應的奇偶校驗信息存

性能：隨機和連續寫性能

儲到組成RAID5的各個磁盤上，并且奇偶

硬盤數：三個或更多隨機數據傳輸要求安全

低，讀性能高

raid5校驗信息和相對應的數據分別存儲于不同

容量：(n-1)/n

的總磁盤容性高，如金融、數據庫、

安全：利用奇偶校驗進行冗

的磁盤上。當RAID5的一個磁盤數據發生量(n為磁盤數)存儲等。

余，可容錯，安全性高

損壞后，利用剩下的數據和相應的奇偶校

驗信息去恢復被損壞的數據。相對于RAID

0,只是多了一個奇偶校驗信息。多個數據

可對應一個奇偶校驗信息。

鏡像陣列條帶。兼顧存儲性能和數據安全，

性能：讀寫性能適中適于于要求存取數據量

提供了與RAID1

一樣的數據安全保障，同硬盤數：四個或

4*N個

raid10

安全：利用復制進行冗余，大，安全性高，如銀行、時具備與RAID0近似的存儲性能。缺點是容量：總磁盤容量的50%

存儲成本高。

可容錯，安全高金融等領域。

RAID10

和RAID01的區別:

RAID10

和RAID01是兩種邏輯方式不同的組合。RAID10是先鏡像后條帶，即先將硬盤縱向做鏡像，然后再橫向做條帶。在這

種情況下，只要不是同一個鏡像組中的幾塊硬盤同時壞掉，

RAID組都不會崩潰。即同一個鏡像組的硬盤不能同時壞掉。

RAID01是先條帶后鏡像，即先將硬盤橫向做條帶，然后再縱向做鏡像。

在這種情況下，只要不是兩個條帶上同時有硬盤壞掉，則

整個RAID組都不會崩潰。不管發生介質損壞的兩塊硬盤是否是鏡像

盤。即不同條帶組的硬盤不能同時壞掉。

RAID10

和RAID01在性能上基本相同，但RAID01發生故障的概率要大于RAID10。所以一般情況下都選擇RAID10。

附圖參考:

RAID0又稱為Stripe或Striping，它代表了所有RAID級別中最高的存儲性能。RAID0提高存儲性能的原理是把連續的數據分散

到

多個磁盤上存取，這樣，系統有數據請求就可以被多個磁盤并行的執行，每個磁盤執行屬于它自己的那部分數據請求。這種數據上的并行操作可以充分利用總線的帶寬，

顯著提高磁盤整體存取性能。

RAID1又稱為Mirror或Mirroring，它的宗旨是最大限度的保證用戶數據的可用性和可修復性。RAID1的操作方式是把用戶寫

入硬

盤的數據百分之百地自動復制到另外一個硬盤上。由于對存儲的數據進行百分之百的備份，在所有RAID級別中，RAID1提供最高的

數據安全保障。同樣，由于數據的百分之百備份，備份數據占了總存儲空間的一半，因而，Mirror的磁盤空間利用率低，存儲成本

高。

Mirror雖不能提高存儲性能，但由于其具有的高數據安全性，使其尤其適用于存放重要數據，如服務器和數據庫存儲等領域。

RAID1+0是先鏡射再分區數據。是將所有硬盤分為兩組，視為是

有著不錯的讀取速度，而且擁有比RAID0更高的數據保護性。

RAID0

的最低組合，然后將這兩組各自視為

RAID1運作。RAID1+0

RAID0+1則是跟RAID1+0的程序相反，是先分區再將數據鏡射到兩組硬盤。它將所有的硬盤分為兩組，變成RAID1的最低組合，而

將兩組硬盤各自視為RAID0運作。RAID0+1比起RAID1+0有著更快的讀寫速度，不過也多了一些會讓整個硬盤組停止運轉的機率；

因為只要同一組的硬盤全部損毀，RAID0+1就會停止運作，而RAID1+0則可以在犧牲RAID0的優勢下正常運作。

RAID10/01巧妙的利用了RAID0

的速度以及

RAID1

的保護兩種特性，不過它的缺點是需要的硬盤數較多，因為至少必須擁有四個以

上的偶數硬盤才能使用。

吞吐量與IOPS

陣列的瓶頸主要體現在2個方面，吞吐量與IOPS。

1、吞吐量

吞吐量主要取決于陣列的構架，光纖通道的大?。ìF在陣列一般都是光纖陣列，至于SCSI這樣的SSA陣列，我們不討論）以及硬盤的個數。陣列的構架與每個

陣列不同而不同，他們也都存在內部帶寬（類似于pc的系統總線），不過一般情況下，內部帶寬都設計的很充足，不是瓶頸

的所在。

光纖通道的影響還是比較大的，如數據倉庫環境中，對數據的流量要求很大，而一塊2Gb的光纖卡，所能支撐的最大流量應當

是2Gb/8(小B)=250MB/s(大B)的實際流量，當4塊光纖卡才能達到1GB/s的實際流量，所以數據倉庫環境可以考慮換4Gb的光纖卡。

最后說一下硬盤的限制，這里是最重要的，當前面的瓶頸不再存在的時候，就要看硬盤的個數了，我下面列一下不同的硬盤所能支撐的流量大小：

10Krpm15KrpmATA

—————————

10M/s13M/s8M/s

那么，假定一個陣列有120塊15Krpm的光纖硬盤，那么硬盤上最大的可以支撐的流量為120*13=1560MB/s，如果是2Gb的光

纖卡，可能需要6塊才能夠，而4Gb的光纖卡，3-4塊就夠了。

2、IOPS

決定IOPS的主要取決與陣列的算法，cache命中率，以及磁盤個數。陣列的算法因為不同的陣列不同而不同，如我們最近

遇到在hdsusp上面，可能因為ldev(lun)存在隊列或者資源限制，而單個ldev的iops就上不去，所以，在使用這個存儲之前，

有必要了解這個存儲的一些算法規則與限制。

cache的命中率取決于數據的分布，cachesize的大小，數據訪問的規則，以及cache的算法，如果完整的討論下來，這

里將變得很復雜，可以有一天好討論了。我這里只強調一個cache的命中率，如果一個陣列，讀cache的命中率越高越

好，一般表示它可以支持更多的IOPS，為什么這么說呢？這個就與我們下面要討論的硬盤IOPS有關系了。

硬盤的限制，每個物理硬盤能處理的IOPS是有限制的，如

10Krpm15KrpmATA

—————————

10015050

同樣，如果一個陣列有120塊15Krpm的光纖硬盤，那么，它能撐的最

大

IOPS

為

120*150=18000

，這個為硬件限制的理論值，如果超

過這個值，硬盤的響應可能會變的非常緩慢而不能正常提供業務。

另外，我們上一篇也討論了，在raid5與raid10上，讀iops沒有差別，但是，

相同的業務寫

別的，而我們評估的卻正是磁盤的IOPS，如果達到了磁盤的限制，性能肯定是上不去了。

iops

，最終落在磁盤上的

iops是有差

那我們假定一個ca

算在raid5與raid10

，業務的iops是10000

的情況下，每個磁盤的

，讀

iops

cache命中率是

為多少。

30%，讀iops為60%，寫iops為40%，磁盤個數為120，那么分別計

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

因為每一個寫，在raid5

的iops為16000個

表示是讀的iops

中，實際發生了4

，比例是0.6，除掉cache命中，實際只有4200個iops

而

個io(注：寫代價，RAID1寫代價為2，RAID5寫代價為

4*(10000*0.4)表示寫的iops，

4，RAID6寫代價為6)，所以寫

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

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

計算出來單個盤的iops為148個，基本達到磁盤極限

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，因為

磁盤的極限iops

raid10。對于一個寫操作，只發生2次

io

，所以，同樣的壓力，同樣的磁盤，每個盤的

iops只有102個，還遠遠低于

在一個實際的ca中，一個恢復壓力很大的standby

通過分析，每個磁盤的iops在高峰時期，快達

到200

個磁盤的iops降到100左右。

（這里主要是寫，而且是小io的寫），采用了

了，導致響應速度巨慢無比。后來改造成raid10

raid5的方案，發現性能很

差，，就避免了這個性能問題，每