RAID基礎，RAID10與RAID01比較，RAID10與RAID5比較
文檔中，RAID10與RAID5抄襲了piner的文章，敬請諒解。
文檔內容3部分：
1、基本的RAID級別介紹
2、RAID10和RAID01的比較
3、RAID10和RAID5的比較
RAID10和RAID01的比較
RAID10是先做鏡象，然後再做條帶。
RAID01則是先做條帶，然後再做鏡象。
比如以6個盤爲例，RAID10就是先將盤分成3組鏡象，然後再對這3個RAID1做條帶。RAID01則是先利用3塊盤做RAID0，然後將另外3塊盤做爲RAID0的鏡象。
下面以4塊盤爲例來介紹安全性方面的差別：
1、RAID10的情況
這種情況中，我們假設當DISK0損壞時，在剩下的3塊盤中，只有當DISK1一個盤發生故障時，纔會導致整個RAID失效，我們可簡單計算故障率爲1/3。
2、RAID01的情況
這種情況下，我們仍然假設DISK0損壞，這時左邊的條帶將無法讀取。在剩下的3塊盤中，只要DISK2，DISK3兩個盤中任何一個損壞，都會導致整個RAID失效，我們可簡單計算故障率爲2/3。
因此RAID10比RAID01在安全性方面要強。
從數據存儲的邏輯位置來看，在正常的情況下RAID01和RAID10是完全一樣的，而且每一個讀寫操作所產生的IO數量也是一樣的，所以在讀寫性能上兩者沒什麼區別。而當有磁盤出現故障時，比如前面假設的DISK0損壞時，我們也可以發現，這兩種情況下，在讀的性能上面也將不同，RAID10的讀性能將優於RAID01。
BTxigua 上傳了這個圖片:
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RAID10和RAID5的比較
爲了方便對比，這裏拿同樣多驅動器的磁盤來做對比，RAID5選擇3D+1P的RAID方案，RAID10選擇2D+2D的RAID方案，如圖：
1、安全性方面的比較
其實在安全性方面，勿須質疑，肯定是RAID10的安全性高於RAID5。我們也可以從簡單的分析來得出。當盤1損壞時，對於RAID10，只有當盤1對應的鏡象盤損壞，才導致RAID失效。但是對於RAID5，剩下的3塊盤中，任何一塊盤故障，都將導致RAID失效。
在恢復的時候，RAID10恢復的速度也快於RAID5。
2、空間利用率的比較
RAID10的利用率是50%，RAID5的利用率是75%。硬盤數量越多，RAID5的空間利用率越高。
3、讀寫性能方面的比較
主要分析分析如下三個過程：讀，連續寫，離散寫。
在介紹這三個過程之前，先介紹一個特別重要的概念：cache。
cache已經是整個存儲的核心所在，就是中低端存儲，也有很大的cache存在，包括最簡單的raid卡，一般都包含有幾十，甚至幾百兆的raid cache。
cache的主要作用是什麼呢？體現在讀與寫兩個不同的方面，如果作爲寫，一般存儲陣列只要求寫到cache就算完成了寫操作，所以，陣列的寫是非常快速的，在寫cache的數據積累到一定程度，陣列才把數據刷到磁盤，可以實現批量的寫入，至於cache數據的保護，一般都依賴於鏡相與電池（或者是UPS）。
cache的讀一樣不可忽視，因爲如果讀能在cache中命中的話，將減少磁盤的尋道，因爲磁盤從尋道開始到找到數據，一般都在6ms以上，而這個時間，對於那些密集型io的應用可能不是太理想。但是，如果cache能命中，一般響應時間則可以在1ms以內。兩者應該相差3個數量級（1000倍）。
1）讀操作方面的性能差異
RAID10可供讀取有效數據的磁盤個數爲4，RAID5可供讀取有效數據的磁盤個數也爲4個（校驗信息分佈在所有的盤上），所以兩者的讀的性能應該是基本一致的。
2）連續寫方面的性能差異
在連續寫操作過程，如果有寫cache存在，並且算法沒有問題的話，RAID5比RAID10甚至會更好一些，雖然也許並沒有太大的差別。（這裏要假定存儲有一定大小足夠的寫cache，而且計算校驗的cpu不會出現瓶頸）。
因爲這個時候的RAID校驗是在cache中完成，如4塊盤的RAID5，可以先在內存中計算好校驗，同時寫入3個數據+1個校驗。而RAID10只能同時寫入2個數據+2個鏡相。
如上圖所示，4塊盤的RAID5可以在同時間寫入1、2、3到cache，並且在cache計算好校驗之後，這裏假定是6，同時把三個數據寫到磁盤。而4塊盤的RAID10不管cache是否存在，寫的時候，都是同時寫2個數據與2個鏡相。
根據前面對緩存原理的介紹，寫cache是可以緩存寫操作的，等到緩存寫數據積累到一定時期再寫到磁盤。但是，寫到磁盤陣列的過程是遲早也要發生的，所以RAID5與RAID10在連續寫的情況下，從緩存到磁盤的寫操作速度會有較小的區別。不過，如果不是連續性的強連續寫，只要不達到磁盤的寫極限，差別並不是太大。
3）離散寫方面的性能差異
例如oracle 數據庫每次寫一個數據塊的數據，如8K；由於每次寫入的量不是很大，而且寫入的次數非常頻繁，因此聯機日誌看起來會像是連續寫。但是因爲不保證能夠添滿RAID5的一個條帶，比如32K（保證每張盤都能寫入），所以很多時候更加偏向於離散寫入（寫入到已存在數據的條帶中）。
我們從上圖看一下離散寫的時候，RAID5與RAID10工作方式有什麼不同。如上圖：我們假定要把一個數字2變成數字4，那麼對於RAID5，實際發生了4次io：先讀出2與校驗6，可能發生讀命中然後在cache中計算新的校驗寫入新的數字4與新的校驗8。
如上圖我們可以看到：對於RAID10，同樣的單個操作，最終RAID10只需要2個io，而RAID5需要4個io.
這裏我忽略了RAID5在那兩個讀操作的時候，可能會發生讀命中操作的情況。也就是說，如果需要讀取的數據已經在cache中，可能是不需要4個io的。這也證明了cache對RAID5 的重要性，不僅僅是計算校驗需要，而且對性能的提升尤爲重要。
當然，並不是說cache對RAID10就不重要了，因爲寫緩衝，讀命中等，都是提高速度的關鍵所在，只不過RAID10對cache的依賴性沒有RAID5那麼明顯而已。
4）磁盤的IOPS對比
假定一個case，業務的iops是10000，讀cache命中率是30%，讀iops爲60%，寫iops爲40%，磁盤個數爲120，那麼分別計算在raid5與raid10的情況下，每個磁盤的iops爲多少。
raid5:
單塊盤的iops = (10000*(1-0.3)*0.6 + 4 * (10000*0.4))/120
= (4200 + 16000)/120
= 168
這裏的10000*(1-0.3)*0.6表示是讀的iops，比例是0.6，除掉cache命中，實際只有4200個iops。
4 * (10000*0.4) 表示寫的iops，因爲每一個寫，在raid5中，實際發生了4個io，所以寫的iops爲16000個
爲了考慮raid5在寫操作的時候，那2個讀操作也可能發生命中，所以更精確的計算爲：
單塊盤的iops = (10000*(1-0.3)*0.6 + 2 * (10000*0.4)*(1-0.3) + 2 * (10000*0.4))/120
= (4200 + 5600 + 8000)/120
= 148
計算出來單個盤的iops爲148個，基本達到磁盤極限
raid10
單塊盤的iops = (10000*(1-0.3)*0.6 + 2 * (10000*0.4))/120
= (4200 + 8000)/120
= 102
可以看到，因爲raid10對於一個寫操作，只發生2次io，所以，同樣的壓力，同樣的磁盤，每個盤的iops只有102個，還遠遠低於磁盤的極限iops。
4、小結
所以要求較高的空間利用率，對安全性要求不是特別高、大文件存儲的系統採用RAID5比較好。
相反，安全性要求很高，不計成本，小數據量頻繁寫入的系統採用RAID10的方式比較好。