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1、RAID级别的介绍与选择依据RAID在市场上的的应用，已经不是新鲜的事儿了，很多人都大略了解RAID的基本观念，以及各个不RAIDLEVEL的区分。但是在实际应用面，我们发现，有很多使用者对于选择一个合适的RAIDLEVEL，仍然无法很确切的掌握，尤其是对于RAID0+1(10)，RAID3，RAID5之间的选择取舍，更是举棋不定。 下面将针对RAID0+1/10、RAID3以及RAID5的工作原理和特性，作一些分析和比较，以列出这些不同RAID阶层所适合的应用，对使用者能有原则性的帮助。 RAID条带“striped”的存取模式 在使用数据条带(DataStripping)的RAID系统之中
2、，对成员磁盘驱动器的存取方式，可分为两种： 并行存取ParalleledAccess独立存取dependentAccess RAID2和RAID3是采取并行存取模式。 RAID0、RAID4、RAID5及RAID6则是采用独立存取模式。 平行存取模式 并行存取模式支持里，是把所有磁盘驱动器的主轴马达作精密的控制，使每个磁盘的位置都彼此同步，然后对每一个磁盘驱动器作一个很短的I/O数据传送，如此一来，从主机来的每一个I/O指令，都平均分布到每一个磁盘驱动器。 为了达到并行存取的功能，RAID中的每一个磁盘驱动器，都必须具备几乎完全相同的规格：转速必须一样；磁头搜寻速度AccessTime必须相同
3、；Buffer或Cache的容量和存取速度要一致；CPU处理指令的速度要相同；I/OChannel的速度也要一样。总而言之，要利用并行存取模式，RAID中所有的成员磁盘驱动器，应该使用同一厂牌，相同型号的磁盘驱动器。 并行存取的基本工作原理 假设RAID中共有四部相同规格的磁盘驱动器，分别为磁盘驱动器A、B、C和D，我们在把时间轴略分为T0、T1、T2、T3和T4： T0：RAID控制器将第一笔数据传送到A的Buffer，磁盘驱动器B、C和D的Buffer都是空的，在等待中； T1：RAID控制器将第二笔数据传送到B的Buffer，A开始把Buffer中的数据写入扇区，磁盘驱动器C和D的Buf
4、fer都是空的，在等待中； T2：RAID控制器将第三笔数据传送到C的Buffer，B开始把Buffer中的数据写入扇区，A已经完成写入动作，磁盘驱动器D和A的Buffer都是空的，在等待中；T3：RAID控制器将第四笔数据传送到D的Buffer，C开始把Buffer中的数据写入扇区，B已经完成写入动作，磁盘驱动器A和B的Buffer都是空的，在等待中； T4：RAID控制器将第五笔数据传送到A的Buffer，D开始把Buffer中的数据写入扇区，C已经完成写入动作，磁盘驱动器B和C的Buffer都是空的，在等待中； 如此一直循环，一直到把从主机来的这个I/O指令处理完毕，RAID控制器才会受
5、处理下一个I/O指令。重点是在任何一个磁盘驱动器准备好把数据写入扇区时，该目的扇区必须刚刚好转到磁头下。同时RAID控制器每依次传给一个磁盘驱动器的数据长度，也必须刚刚好，配合磁盘驱动器的转速，否则一旦发生miss，RAID性能就大打折扣。 并行存取RAID的最佳应用 并行存取RAID之架构，以其精细的马达控制和分布之数据传输，将数组中每一个磁盘驱动器的性能发挥到最大，同时充分利用StorageBus的频宽，因此特别适合应用在大型、数据连续的档案存取应用，例如：影像、视讯档案服务器数据仓储系统多媒体数据库电子图书馆印前或底片输出档案服务器其它大型且连续性档案服务器由于并行存取RAID架构之特性
6、，RAID控制器一次只能处理一个I/O要求，无法执行Overlapping的多任务，因此非常不适合应用在I/O次数频繁、数据随机存取、每笔数据传输量小的环境。同时，因为并行存取无法执行Overlapping的多任务，因此没有办法隐藏磁盘驱动器搜寻?zseek?的时间，而且在每一个I/O的第一笔数据传输，都要等待第一个磁盘驱动器旋转延迟?zrotationallatency?，平均为旋转半圈的时间，如果使用一万转的磁盘驱动器，平均就需要等待50usec。所以机械延迟时间，是并行存取架构的最大问题。独立存取模式相对于并行存取模式，独立存取模式并不对成员磁盘驱动器作同步转动控制，其对每个磁盘驱动器的
7、存取，都是独立且没有顺序和时间间格的限制，同时每笔传输的数据量都比较大。因此，独立存取模式可以尽量地利用overlapping多任务、TaggedCommandQueuing等等高阶功能，来隐藏上述磁盘驱动器的机械时间延迟Seek和RotationalLatency。 由于独立存取模式可以做overlapping多任务，而且可以同时处理来自多个主机不同的I/ORequests，在多主机环境如Clustering，更可发挥最大的性能。 独立存取RAID的最佳应用 由于独立存取模式可以同时接受多个I/ORequests，因此特别适合应用在数据存取频繁、每笔数据量较小的系统。例如： 在线交易系统或电
8、子商务应用多使用者数据库ERM及MRP系统小文件之文件服务器 一般常用的RAID阶层，分别是RAID0、RAID1、RAID3、RAID4以及RAID5，再加上二合一型RAID0+1或称RAID10。我们先把这些RAID级别的优、缺点做个比较： RAID级别 相对优点 相对缺点 RAID0 存取速度最快 没有容错 RAID1 完全容错 成本高 RAID3 写入性能最好 没有多任务功能 RAID4 具备多任务及容错功能 Parity磁盘驱动器造成性能瓶颈 RAID5 具备多任务及容错功能 写入时有overhead RAID0+1/RAID10 速度快、完全容错 成本高 接下来，我们分别针对RAI
9、D3、RAID5以及RAID0+1/RAID10作深入的讨论。 RAID3特点与应用RAID3是将数据先做XOR运算，产生ParityData后，在将数据和ParityData以并行存取模式写入成员磁盘驱动器中，因此具备并行存取模式的优点和缺点。进一步来说，RAID3每一笔数据传输，都更新整个Stripe即每一个成员磁盘驱动器相对位置的数据都一起更新，因此不会发生需要把部分磁盘驱动器现有的数据读出来，与新数据作XOR运算，再写入的情况发生这个情况在RAID4和RAID5会发生，一般称之为Read、Modify、WriteProcess，我们姑且译为为读、改、写过程。因此，在所有RAID级别中，
10、RAID3的写入性能是最好的。 RAID3的ParityData一般都是存放在一个专属的ParityDisk，但是由于每笔数据都更新整个Stripe，因此，RAID3的ParityDisk并不会如RAID4的ParityDisk，会造成存取的瓶颈。 RAID3的并行存取模式，需要RAID控制器特别功能的支持，才能达到磁盘驱动器同步控制，而且上述写入性能的优点，以目前的Caching技术，都可以将之取代，因此一般认为RAID3的应用，将逐渐淡出市场。 RAID3以其优越的写入性能，特别适合用在大型、连续性档案写入为主的应用，例如绘图、影像、视讯编辑、多媒体、数据仓储、高速数据撷取等等。 RAID
11、4特点与应用RAID4是采取独立存取模式，同时以单一专属的ParityDisk来存放ParityData。RAID4的每一笔传输Strip资料较长，而且可以执行OverlappedI/O，因此其读取的性能很好。 但是由于使用单一专属的ParityDisk来存放ParityData，因此在写入时，就会造成很大的瓶颈。因此，RAID4并没有被广泛地应用。 RAID5特点与应用RAID5也是采取独立存取模式，但是其ParityData则是分散写入到各个成员磁盘驱动器，因此，除了具备OverlappedI/O多任务性能之外，同时也脱离如RAID4单一专属ParityDisk的写入瓶颈。但是，RAID5
12、在做资料写入时，仍然稍微受到读、改、写过程的拖累。 由于RAID5可以执行OverlappedI/O多任务，因此当RAID5的成员磁盘驱动器数目越多，其性能也就越高，因为一个磁盘驱动器再一个时间只能执行一个Thread，所以磁盘驱动器越多，可以Overlapped的Thread就越多，当然性能就越高。但是反过来说，磁盘驱动器越多，数组中可能有磁盘驱动器故障的机率就越高，整个数组的可靠度，或MTDL(MeanTimetoDataLoss)就会降低。 由于RAID5将ParityData分散存在各个磁盘驱动器，因此很符合XOR技术的特性。例如，当同时有好几个写入要求发生时，这些要写入的数据以及Pa
13、rityData可能都分散在不同的成员磁盘驱动器，因此RAID控制器可以充分利用OverlappedI/O，同时让好几个磁盘驱动器分别作存取工作，如此，数组的整体性能就会提高很多。 基本上来说，多人多任务的环境，存取频繁，数据量不是很大的应用，都适合选用RAID5架构，例如企业档案服务器、WEB服务器、在线交易系统、电子商务等应用，都是数据量小，存取频繁的应用。 RAID0+1 RAID10 RAID0+1/RAID10，综合了RAID0和RAID1的优点，适合用在速度需求高，又要完全容错。RAID0和RAID1的原理很简单，合起来之后还是很简单，我们不打算详细介绍，倒是要谈谈，RAID0+1
14、到底应该是RAID0overRAID1，还是RAID1overRAID0，也就是说，是把多个RAID1做成RAID0，还是把多个RAID0做成RAID1？ RAID0overRAID1 假设我们有四台磁盘驱动器，每两台磁盘驱动器先做成RAID1，再把两个RAID1做成RAID0，这就是RAID0overRAID1： (RAID1)A=DriveA1+DriveA2(Mirrored)(RAID1)B=DriveB1+DriveB2(Mirrored)RAID0=(RAID1)A+(RAID1)B(Striped) RAID1overRAID0 假设我们有六台磁盘驱动器，每两台磁盘驱动器先做成RAID0，再把两个RAID0做成RAID1，这就是RAID0overRAID1： (RAID0)A=DriveA1+DriveA2(Striped)(RAID0)B=DriveB1+DriveB2(Striped)RAID1=(RAID1)A+(
