RAID 级别对 IOPS 的影响

Question 1

对于 HDDIOPS 通常由磁盘的访问时间，哪一个是寻道延迟 + 旋转延迟 + 传输延迟的总和。由于这些变量很大程度上取决于访问模式，并且与特定 RAID 布局（即条带大小）和控制器（即预读调整）之间没有明显的相互作用，任何简单的回答都是错误的。

但是，让我们试着得到一个大概的数字。初步估计，n 个磁盘阵列保证的 IOPS 应该是单个磁盘 IOPS 的 n 倍。但是，RAID 级别和数据访问模式通过在寻道/旋转/传输延迟之间转移权重，极大地改变了这一一阶近似。

让我们举几个例子，假设每个磁盘有 100 IOPS（7200 RPM 磁盘的典型值）和 4 磁盘阵列（RAID1 除外，通常仅限于双向）：

单个磁盘的读写速度为 100 IOPS（注意：由于写入合并，写入 IOPS 通常高于读取 IOPS，但为了简单起见我们忽略这一点）
RAID0（4 路条带化）具有取决于4 倍随机 IOPS 和取决于4 倍连续 IOPS。这里的关键词是“最多”：由于条带化和数据对齐的性质，如果随机访问的扇区普遍位于单个磁盘上，则最终 IOPS 将低得多。
RAID1（双向镜像）的分析更为复杂。由于不同的磁盘可以搜索不同的数据，因此它的随机读取 IOPS 最多是 2 倍，但随机写入 IOPS 相同（或略低，因为开销）。如果所有事情都协调良好（即：大但不是 100% 顺序读取，RAID 控制器使用块/条带概念/处理，即使在镜像模式下，预读工作正常等），顺序读取可以有时最高可达单个磁盘值的 2 倍，而顺序写入仍限制在单个磁盘值的 1 倍（即：没有加速）
RAID10（4 路镜像）的性能介于 4 路 RAID0 条带化和 2 路镜像之间。它具有高达 4 倍的随机读取 IOPS 和高达 2 倍的随机写入 IOPS。对于顺序传输，RAID1 注意事项适用：它有时具有高达 4 倍的顺序读取 IOPS，但只有 2 倍的顺序写入 IOPS。请注意，某些 RAID10 实现（即 Linux MDRAID）为 RAID10 阵列提供了不同的布局，不同的绩效概况。
RAID5（条带奇偶校验）的随机读取 IOPS 高达 4 倍，而随机写入 IOPS 则取决于许多因素，例如写入相对于条带大小的大小、大型条带缓存的可用性、条带重建算法本身（读取-重建-写入与读取-修改-写入）等，可以是单个磁盘 IOPS 的 0.5 倍（或更低）到 2 倍之间。顺序工作负载更可预测，其 IOPS 为单个磁盘的 3 倍（读取和写入均如此）
RAID6（条带双重奇偶校验）的行为与 RAID5 兄弟非常相似，但写入性能较低。它的随机读取 IOPS 最高可达单个磁盘的 4 倍，但其随机写入性能甚至低于 RAID5，绝对值相同（0.5 倍 - 2 倍），但实际字平均值较低。顺序读取和写入上限为单个磁盘 IOPS 的 2 倍。

让我重复一遍：以上都是简单且几乎不准确的近似。无论如何，如果你想要使用（严重不完整的）RAID IOPS 计算器，请看一下这里。

现在，回到现实世界。在现实世界的工作量中，RAID10 通常是更快且更受欢迎的选择，保持高性能即使阵列性能下降. RAID5 和 RAID6 不应用于对性能敏感的工作负载，除非它们本质上是读取中心或顺序的。值得注意的是，严肃的 RAID 控制器具有大型断电保护写回缓存主要是为了克服（通过大量条带缓存）RAID5/6 的低随机写入性能。切勿使用无缓存 RAID 控制器的 RAID5/6，除非你真的不关心数组的速度。

但 SSD 却是另一回事。由于它们本质上具有更低的平均访问时间，基于奇偶校验的 RAID 的性能开销更低，并且比 HDD 更可行。但是，在以随机写入为中心的小型工作负载中，我无论如何都会使用 RAID10 设置。

Answer

对于 HDDIOPS 通常由磁盘的访问时间，哪一个是寻道延迟 + 旋转延迟 + 传输延迟的总和。由于这些变量很大程度上取决于访问模式，并且与特定 RAID 布局（即条带大小）和控制器（即预读调整）之间没有明显的相互作用，任何简单的回答都是错误的。

但是，让我们试着得到一个大概的数字。初步估计，n 个磁盘阵列保证的 IOPS 应该是单个磁盘 IOPS 的 n 倍。但是，RAID 级别和数据访问模式通过在寻道/旋转/传输延迟之间转移权重，极大地改变了这一一阶近似。