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RAID5和RAID10,哪种RAID更适合你(上)

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:
 

    同样,如果一个阵列有120块15K rpm转速的光纤硬盘,那么,它能支撑的最大IOPS为120*150=18000,这个为硬件限制的理论值,如果超过这个值,硬盘的响应可能会变的非常缓慢而不能正常提供业务。较高的读cache命中率,能降低硬盘的IOPS负荷,让硬盘在较小的压力下良好工作。

不同RAID对IOPS性能的影响

    在我们的上一篇文章“RAID5和RAID10,哪种RAID适合你()中曾经讨论过,在RAID5与RAID10的不同机制上,读数据时,IOPS性能其实没有差别。但是,相同的业务,在写入数据时,采用不同的RAID机制最终落在磁盘上的IOPS是有差别的,我们评估的正是磁盘的整体IOPS,如果达到了磁盘的限制,性能肯定是上不去了。

    那我们假定一个case,业务应用的IOPS是10000,读cache命中率是30%,读IOPS为60%,写IOPS为40%,磁盘个数为120,那么分别计算在RAID5与RAID10的情况下,每个磁盘的IOPS为多少。

    RAID5:
    1. 单块盘的IOPS = (10000*(1-0.3)*0.6 + 4 * (10000*0.4))/120 
    2.              = (4200 + 16000)/120 
    3.              = 168

    这里的10000*(1-0.3)*0.6表示是读的IOPS,比例是0.6,除掉cache命中,实际只有4200个读IOPS。

    而4 * (10000*0.4) 表示写的IOPS,因为每一个写,在RAID5中,实际发生了4个io,所以写的IOPS为16000个。

    为了考虑RAID5在写操作的时候,那2个读操作也可能发生命中,所以更精确的计算应该为:
    1. 单块盘的IOPS = (10000*(1-0.3)*0.6 + 2 * (10000*0.4)*(1-0.3) + 2 * (10000*0.4))/120 
    2.              = (4200 + 5600 + 8000)/120 
    3.              = 148

    这样我们计算出来单个盘的IOPS为148个,基本达到磁盘IOPS极限,在这种情况下,磁盘的工作状态是非常不理想的。

    RAID10对IOPS性能的影响
    1. 单块盘的IOPS = (10000*(1-0.3)*0.6 + 2 * (10000*0.4))/120 
    2.              = (4200 + 8000)/120 
    3.              = 102

    可以看到,因为RAID10对于一个写操作,只发生2次io,所以,同样的压力,同样的磁盘,每个盘的IOPS只有102个,还远远低于磁盘的极限IOPS。

    这里回到我们先前讨论的case上来,在我们先前采用RAID5的时候,通过分析,每个磁盘的IOPS在高峰时期,快达到200了,导致响应速度巨慢无比。改造成RAID10,每个磁盘的IOPS降到100左右,很好的避免了这个性能问题。

    因此,综合本文的上篇“RAID5和RAID10,哪种RAID适合你”,我们可以得出结论:

    影响读数据的关键因素是cache命中率,在读数据的情况下,RAID5与RAID10性能本身没有太大差别。但是对于写数据的一些应用,尤其是小I/O频繁写入的一些应用,如企业ERP生产系统等等,RAID10相比RAID5可能产生较大的性能差异。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。

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