raid

特点硬盘及容量性能及安全典型应用

用于平行存储，即条带。其原理是把连续性能：读写性能高，随机写

无故障的迅速读写，要求

的数据分成几份，然后分散存储到阵列中硬盘数：一个或更多性能高

安全性不高，如图形工作

raid0

容量：总的磁盘容量安全：无冗余，无热备盘，的各个硬盘上。任何一个磁盘故障，都将

站等。

导致数据丢失。无容错性，安全性低

镜像存储。其原理是把相同的数据分别写

性能：读写性能低，随机写

性能低随机数据写入，要求安全

入阵列中的每一块磁盘中，最大限度的保

硬盘数：两个或2*N个

raid1

安全：利用复制进行冗余，性高，如服务器、数据库证用户数据的可用性和可修复性。缺点是容量：总磁盘容量的50%

有热备盘，可容错，安全性存储领域。

存储成本高。

高

分布奇偶位条带。是一种存储性能、数据

安全和存储成本兼顾的存储方案，也可理

解为是RAID0和RAID1的折衷方案。其

原理是把数据和相对应的奇偶校验信息存

性能：随机和连续写性能

储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶

硬盘数：三个或更多随机数据传输要求安全

低，读性能高

raid5校验信息和相对应的数据分别存储于不同

容量：(n-1)/n

的总磁盘容性高，如金融、数据库、

安全：利用奇偶校验进行冗

的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生量(n为磁盘数)存储等。

余，可容错，安全性高

损坏后，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。相对于RAID

0,只是多了一个奇偶校验信息。多个数据

可对应一个奇偶校验信息。

镜像阵列条带。兼顾存储性能和数据安全，

性能：读写性能适中适于于要求存取数据量

提供了与RAID1

一样的数据安全保障，同硬盘数：四个或

4*N个

raid10

安全：利用复制进行冗余，大，安全性高，如银行、时具备与RAID0近似的存储性能。缺点是容量：总磁盘容量的50%

存储成本高。

可容错，安全高金融等领域。

RAID10

和RAID01的区别:

RAID10

和RAID01是两种逻辑方式不同的组合。RAID10是先镜像后条带，即先将硬盘纵向做镜像，然后再横向做条带。在这

种情况下，只要不是同一个镜像组中的几块硬盘同时坏掉，

RAID组都不会崩溃。即同一个镜像组的硬盘不能同时坏掉。

RAID01是先条带后镜像，即先将硬盘横向做条带，然后再纵向做镜像。

在这种情况下，只要不是两个条带上同时有硬盘坏掉，则

整个RAID组都不会崩溃。不管发生介质损坏的两块硬盘是否是镜像

盘。即不同条带组的硬盘不能同时坏掉。

RAID10

和RAID01在性能上基本相同，但RAID01发生故障的概率要大于RAID10。所以一般情况下都选择RAID10。

附图参考:

RAID0又称为Stripe或Striping，它代表了所有RAID级别中最高的存储性能。RAID0提高存储性能的原理是把连续的数据分散

到

多个磁盘上存取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，

显著提高磁盘整体存取性能。

RAID1又称为Mirror或Mirroring，它的宗旨是最大限度的保证用户数据的可用性和可修复性。RAID1的操作方式是把用户写

入硬

盘的数据百分之百地自动复制到另外一个硬盘上。由于对存储的数据进行百分之百的备份，在所有RAID级别中，RAID1提供最高的

数据安全保障。同样，由于数据的百分之百备份，备份数据占了总存储空间的一半，因而，Mirror的磁盘空间利用率低，存储成本

高。

Mirror虽不能提高存储性能，但由于其具有的高数据安全性，使其尤其适用于存放重要数据，如服务器和数据库存储等领域。

RAID1+0是先镜射再分区数据。是将所有硬盘分为两组，视为是

有着不错的读取速度，而且拥有比RAID0更高的数据保护性。

RAID0

的最低组合，然后将这两组各自视为

RAID1运作。RAID1+0

RAID0+1则是跟RAID1+0的程序相反，是先分区再将数据镜射到两组硬盘。它将所有的硬盘分为两组，变成RAID1的最低组合，而

将两组硬盘各自视为RAID0运作。RAID0+1比起RAID1+0有着更快的读写速度，不过也多了一些会让整个硬盘组停止运转的机率；

因为只要同一组的硬盘全部损毁，RAID0+1就会停止运作，而RAID1+0则可以在牺牲RAID0的优势下正常运作。

RAID10/01巧妙的利用了RAID0

的速度以及

RAID1

的保护两种特性，不过它的缺点是需要的硬盘数较多，因为至少必须拥有四个以

上的偶数硬盘才能使用。

吞吐量与IOPS

阵列的瓶颈主要体现在2个方面，吞吐量与IOPS。

1、吞吐量

吞吐量主要取决于阵列的构架，光纤通道的大小（现在阵列一般都是光纤阵列，至于SCSI这样的SSA阵列，我们不讨论）以及硬盘的个数。阵列的构架与每个

阵列不同而不同，他们也都存在内部带宽（类似于pc的系统总线），不过一般情况下，内部带宽都设计的很充足，不是瓶颈

的所在。

光纤通道的影响还是比较大的，如数据仓库环境中，对数据的流量要求很大，而一块2Gb的光纤卡，所能支撑的最大流量应当

是2Gb/8(小B)=250MB/s(大B)的实际流量，当4块光纤卡才能达到1GB/s的实际流量，所以数据仓库环境可以考虑换4Gb的光纤卡。

最后说一下硬盘的限制，这里是最重要的，当前面的瓶颈不再存在的时候，就要看硬盘的个数了，我下面列一下不同的硬盘所能支撑的流量大小：

10Krpm15KrpmATA

—————————

10M/s13M/s8M/s

那么，假定一个阵列有120块15Krpm的光纤硬盘，那么硬盘上最大的可以支撑的流量为120*13=1560MB/s，如果是2Gb的光

纤卡，可能需要6块才能够，而4Gb的光纤卡，3-4块就够了。

2、IOPS

决定IOPS的主要取决与阵列的算法，cache命中率，以及磁盘个数。阵列的算法因为不同的阵列不同而不同，如我们最近

遇到在hdsusp上面，可能因为ldev(lun)存在队列或者资源限制，而单个ldev的iops就上不去，所以，在使用这个存储之前，

有必要了解这个存储的一些算法规则与限制。

cache的命中率取决于数据的分布，cachesize的大小，数据访问的规则，以及cache的算法，如果完整的讨论下来，这

里将变得很复杂，可以有一天好讨论了。我这里只强调一个cache的命中率，如果一个阵列，读cache的命中率越高越

好，一般表示它可以支持更多的IOPS，为什么这么说呢？这个就与我们下面要讨论的硬盘IOPS有关系了。

硬盘的限制，每个物理硬盘能处理的IOPS是有限制的，如

10Krpm15KrpmATA

—————————

10015050

同样，如果一个阵列有120块15Krpm的光纤硬盘，那么，它能撑的最

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。

另外，我们上一篇也讨论了，在raid5与raid10上，读iops没有差别，但是，

相同的业务写

别的，而我们评估的却正是磁盘的IOPS，如果达到了磁盘的限制，性能肯定是上不去了。

iops

，最终落在磁盘上的

iops是有差

那我们假定一个ca

算在raid5与raid10

，业务的iops是10000

的情况下，每个磁盘的

，读

iops

cache命中率是

为多少。

30%，读iops为60%，写iops为40%，磁盘个数为120，那么分别计

raid5：

单块盘的

iops=(10000*(1-0.3)*0.6+4*(10000*0.4))/120

=(4200+16000)/120

=168

这里的10000*(1-0.3)*0.6

因为每一个写，在raid5

的iops为16000个

表示是读的iops

中，实际发生了4

，比例是0.6，除掉cache命中，实际只有4200个iops

而

个io(注：写代价，RAID1写代价为2，RAID5写代价为

4*(10000*0.4)表示写的iops，

4，RAID6写代价为6)，所以写

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，所以更精确的计算为：

单块盘的

iops=(10000*(1-0.3)*0.6+2*(10000*0.4)*(1-0.3)+2*(10000*0.4))/120

=(4200+5600+8000)/120

=148

计算出来单个盘的iops为148个，基本达到磁盘极限

raid10：

单块盘的

iops=(10000*(1-0.3)*0.6+2*(10000*0.4))/120

=(4200+8000)/120

=102

可以看到，因为

磁盘的极限iops

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

在一个实际的ca中，一个恢复压力很大的standby

通过分析，每个磁盘的iops在高峰时期，快达

到200

个磁盘的iops降到100左右。

（这里主要是写，而且是小io的写），采用了

了，导致响应速度巨慢无比。后来改造成raid10

raid5的方案，发现性能很

差，，就避免了这个性能问题，每