RAID10/0+1與RAID5比較及相對優缺點

看板hardware (電腦硬體)作者CCM (無定塵世)時間19年前 (2005/04/25 10:49)推噓3(3推 0噓 1→)

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之前第一篇文章談到，RAID5與RAID10皆具一定的容錯、重建及讀寫加速能力但是若要對兩者比較的優缺、擅長及C/P值，則是一個相當值得探討的題目。通常而言一張具有RAID5功能的磁碟陣列卡，也會支援JBOD,RAID0,RAID1及RAID0+1 (或RAID10)的陣列模式，可讓陣列模式設定、應用及調整更具彈性；具RAID5的陣列卡通常也會至少具四通道或連接接四個磁碟裝備以上的設計(這裡姑且不論Zero-Channel RAID這種特殊形態的RAID卡)，因此自然滿足JBOD,RAID0,RAID1,RAID0+1(RAID10)組成陣列的需求。談到RAID10/RAID0+1 VS. RAID5的優缺點，若有先看過第一篇文章介紹的各類RAID 模式，應會有初淺的比較與了解。 1.RAID10/0+1：缺點最明顯的莫過於，整體陣列可使用的有效容量僅為所有硬碟容量的一半 (假設所有硬碟容量大小相同)。再者，欲組出與RAID5相等的有效硬碟容量，其需購置的硬碟成本隨空間需求大幅增加─RAID10/0+1每擴充二顆硬碟所增加的容量，既有的RAID5陣列只要直接加入一顆硬碟，再利用線上擴充(on-line expension) 就能輕鬆完成陣列容量擴充。再加上RAID10/0+1較多硬碟佔有的空間、電力耗用需求高，比起RAID5陣列皆不具優勢。優點則在於，磁碟效能較RAID5為高，尤其在寫入方面佔較大優勢。其陣列完整性的維持受惠於RAID1的1:1映射模式，並不特別依賴陣列的運算效能，受損磁碟內的全部資料內容，皆能在另一顆磁碟找到完全相同的鏡像(mirrored Image)，即時存取方面也較不受運算效能及頻繁I/O的影響而導致大幅低落；重建時，速度應會較迅速，也較不會因為運算回復過程中的I/O及處理器時間的佔用過多而使系統效能被拖累。僅支援到RAID10/0+1模式的陣列卡，較RAID5陣列卡少了運算邏輯核心 (hardware-based RAID5才具備)、相關電路及較巨大的緩衝框架(Buffer Frame)等硬體架構，BIOS控制及編寫較精簡，因此成本及價格皆低廉的多。相較上述RAID10/0+1的優點，可以說就是RAID5缺點。 2.RAID5：主要缺點就在於其陣列的完整性相當依賴邏輯核心的運算過程，重建過程亦是。只要更動到RAID組態(如RAID的韌體、驅動，甚至是插槽等)致使RAID Controller 無法再行辨識、控制整個RAID5陣列，所有資料可能就相當難以救援。RAID5亦無法容受陣列中同時有兩顆硬碟損毀的情況，因為運作上，XOR即無法以運算得出兩顆毀損硬碟的內容，尤其是在跑重建時繁重的I/O是發生此種情況機率最高的時候，也因此衍生了RAID6模式，可以允許陣列中兩顆磁碟損壞的RAID模式，但有效的陣列空間也會減少兩顆的容量，即(N-2)×硬碟容量，其運算機制亦較RAID5更為複雜。 RAID6與RAID5 + Hot spare皆允許兩顆硬碟的損壞，但是在陣列中的意義並不相同。前者是為了降低整個陣列同時有兩個硬碟損壞的風險而產生，特別是跑重建時；後者具有的Hot Spare則是用來隨時準備進行重建時，替補第一顆損壞的硬碟，重建程序完成前一樣不能容受第二顆硬碟的損壞。重建完成後第二顆硬碟的損壞，就呈現RAID5-1的模式，以即時XOR運算讀寫資料，最好還是快替換損壞的硬碟為妙。 RAID6當然也可以加上Hot Spare的硬碟，在此情況下就至多允許到陣列中三顆硬碟的損毀。支援RAID5陣列卡的價格比起最高支援到RAIDRAID10/0+1的陣列卡，一般而言昂貴許多，尤其是內建hardware XOR Processor及On baord Buffur Frame者。 (價格可以參考巴德商務網：http://www.bartek.com.tw/ http://www.355.com.tw/showprice.php?p_class=38 ) 這個價差的大小，就是決定RAID10/0+1,RAID5的C/P值優勢差別所在。當這差價正好可以儘量補足RAID10/0+1及RAID5模式間相差的硬碟數目時，RAID5較佳的空間使用率及儲存空間的單位單價的優勢就變得不明顯，選擇何者就可能得取決於陣列應用環境的需求而定，如： (1)主機效能：RAID10/0+1整體讀寫效能佔較大優勢、RAID5則在隨機性讀寫上才略有較佳表現(較適合多程序讀寫環境) (2)主機佔用空間：相同陣列容量下，無疑佔用較大的設備空間 (3)主機耗用電費：相同陣列容量下，RAID10/0+1耗用電能、廢熱問題較為嚴重 (4)主機維護便利性：RAID10/0+1較佳，較不依賴於RAID的運算，損壞部份只要不同時位於兩顆相互鏡射的(mirrored)硬碟上即可，資料較好救援 (5)容量擴充便利性：既有RAID5再擴充相同大小空間時，較RAID10/0+1需求少 (6)主機建構費用：RAID10/0+1在組成的硬碟單價較低、數目較少時才具C/P值優勢，這個留待續篇有試算結果的整理基本上RAID設計提出時，主要目標之一就在於降低磁碟故障時帶來喪失資料的風險。在即時的磁碟運作下，隨時備份資料(RAID0及JBOD不算)，一但磁碟損壞時，資料能以備份重建回來。 RAID1(或RAID10/0+1)採用的備份策略很簡單：就是留下一個完全複製的資料鏡像 (mirrored Image)，雖然效益較差，但相當可靠安全，僅有在兩個相互對映的硬碟損壞時才可能造成資料的遺失，大幅降低了資料遺失的風險。 RAID5則採用運算的方法得出Parity數值來做備份，從而能有效率的使用磁碟空間，在這種模式下，也要在陣列中兩顆硬碟同時損壞時才會造成資料的遺失，一樣降低了資料喪失的風險。但是RAID跟SCSI硬碟一樣，都並非是存儲資料金鋼不破的永久保證，除了組RAID 外，隨時多用二線存儲媒體進行備份，多留幾份備份檔才是資料保存的王道。 (本篇完) 上面全文皆為本人參造多方資料後整理出來的心得，若有問題可請專家及大大不吝發文指教，若有疑問請亦請發問，若要轉貼則煩請寫信告知。已完成： (1)談RAID模式及心得篇 (2)RAID10/0+1與RAID5比較及相對優缺點預計另文(留在有空再來寫完)： (1)SATA RAID5 VS RAID1+0 C/P值試算 (2)SATA RAID卡的幾家大廠產品比較、測試報告(引用網站測試結果)及採買建議 (3)3ware RAID陣列卡使用簡單心得報告 (4)RAID陣列卡使用、安裝及維護需知 (5)RAID與NAS(Nwtwork Assoicated Storage)組合應用心得 (6)磁碟、光碟儲存的比較與可靠儲存媒體的競爭 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 59.113.67.95