儲存基礎知識(四) RAID技術(下)

2021-04-29 03:23:22 字數 2368 閱讀 7660

各種raid級別比較

在各個raid級別中,使用最廣泛的是raid0,raid1,raid10,raid5。

raid-0,將資料分成條帶順序寫入一組磁碟中。raid-0 不提供冗餘功能,但是它卻提供了卓越的吞吐效能,因為讀寫資料是在一組磁碟中的每個磁碟上同時處理的,吞吐效能遠遠超過單個磁碟的讀寫。

raid-1,每次寫操作都將分別寫兩份到資料盤和校驗盤上,每對資料盤和校驗盤成為映象磁碟組。也可使用併發的方式來讀資料時,提高吞吐效能。如果映象磁碟組中某個磁碟出錯,則資料可以從另外一塊磁碟獲得,而不會影響系統的效能,然後,使用一塊備用磁碟將健康磁碟中的資料複製出來然後這兩塊磁碟又組成新的映象組。

raid1/0,即raid1 與raid0 的結合,既做映象又做條帶化,資料先映象再做條帶化。這樣資料儲存既保證了可靠性,又極大地提高了吞吐效能。

raid-0/1 也是raid0 與raid1 的結合,但它是對條帶化後的資料進行映象。但與raid10 不同,乙個磁碟的丟失等同於整個映象條帶的丟失,所以一旦映象盤失敗,則儲存系統成為乙個raid-0 系統(即只有條帶化)。

raid-5 是將資料校驗迴圈分散到各個磁碟中,它像raid-0 一樣將資料條帶化分散寫到一組磁碟中,但同時它生成校驗資料做為冗餘和容錯使用。校驗磁碟包含了所有條帶的資料的校驗資訊。raid-5 將校驗資訊輪流地寫入條帶磁碟組的各個磁碟中,即每個磁碟上既有資料資訊又同時有校驗資訊,raid-5 的效能得益於資料的條帶化,但是某個磁碟的失敗卻將引起整個系統的下降,這是因為系統將在承擔讀寫任務的同時,重新構建和計算出失敗磁碟上的資料,此時要使用備用磁碟對失敗磁碟的資料重建恢復整個系統的健康。

從乙個普通應用來講,要求儲存系統具有良好的io效能同時也要求對資料安全做好保護工作,所以raid10和raid5應該成為我們重點關注的物件。下面從io效能,資料重構及對系統效能的影響,資料安全保護等方面,結合磁碟現狀來分析兩種技術的差異。

io的效能:

讀操作上raid10和raid5是相當的,raid-5 在一些很小資料的寫操作(如比每個條帶還小的小資料)需要2 個讀、2 個寫,還有2 個xor 操作,對於單個使用者的寫操作,在新資料應用之前必須將老的資料從校驗盤中移除,整個的執行過程是這樣:讀出舊資料,舊資料與新資料做xor,並建立乙個即時的值,讀出舊資料的校驗資訊,將即時值與校驗資料進行xor,最後寫下新的校驗資訊。為了減少對系統的影響,大多數的raid5 都讀出並將整個條帶(包括校驗條帶)寫入快取,執行2 個xor 操作,然後發出並行寫操作(通常對整個條帶),即便了進行了上述優化,系統仍然需要為這種寫操作進行額外的讀和xor操作。小量寫操作困難使得raid-5 技術很少應用於密集寫操作的場合,如回滾字段及重做日誌。當然,也可以將儲存系統的條帶大小定義為經常讀寫動作的資料大小,使之匹配,但這樣會限制系統的靈活性,也不適用於企業中其它的應用。對於raid10,由於不存在資料校驗,每次寫操作只是單純的執行寫操作。應此在寫效能上raid10要好於raid5。

資料重構:

對於raid10,當一塊磁碟失效時,進行資料重構的操作只是複製乙個新磁碟,如果假定磁碟的容量為250g,那麼複製的資料量為250g。對於raid5的儲存陣列,則需要從每塊磁碟中讀取資料,經過重新計算得到一塊硬碟的資料量,如果raid5是以4+1的方式組建,每塊磁碟的容量也為250g,那麼,需要在剩餘的4個磁碟中讀出總共是1000g的資料量計算得出250g的資料。從這點來看,raid5在資料重構上的工作負荷和花費的時間應該遠大於raid10,負荷變大將影響重構期間的效能,時間長意味再次出現資料損壞的可能性變大。

資料安全保護:

raid10系統在已有一塊磁碟失效的情況下,只有出現該失效盤的對應映象盤也失效,才會導致資料丟失。其他的磁碟失效不會出現資料丟失情況。raid5系統在已有一塊磁碟失效的情況下,只要再出現任意的一塊磁碟失效,都將導致資料丟失。

從綜合來看,raid10和raid5系統在出現一塊磁碟失效後,進行資料重構時,raid5需耗費的時間要比raid10長,同時重構期間系統負荷上raid5要比raid10高,同時raid5出現資料丟失的可能性要比raid10高,因此,資料重構期間,raid5系統的可靠性遠比raid10來的低。raid5在磁碟空間率用率上比raid10高,raid5的空間利用率是(n-1)/ n (n為陣列的磁碟數目),而raid10的磁碟空間利用率僅為50%。但是結合磁碟來考慮,今天的硬碟廠商所生產的ata或sata硬碟的質量已經可以承擔企業級的應用,並且,容量的增加幅度相當大,目前已經可以實現單個磁碟400g的儲存容量。scsi硬碟由於要求高轉速而使用小直徑碟片,容量的增加相對緩慢。ata磁碟相對scsi磁碟擁有成本也要小很多。

因此,在採用**昂貴的fc或scsi硬碟的儲存系統中,對於預算有限同時資料安全性要求不高的場合可以採用raid5方式來折中;其他應用中採用大容量的ata或sata硬碟結合raid10,既降低了raid10的為獲得一定的儲存空間必須採用雙倍磁碟空間的擁有成本,又避免了raid5相對raid10的各種缺點。在企業應用中,raid10結合sata磁碟意味著乙個更好的選擇。

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