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RAID级别对IOPS的影响

关于IOPS，我在网上看到了几个来源，提示给定数量磁盘的IOPS仅仅是单个磁盘的IOPS乘以磁盘的数量。

如果我对IOPS的理解是正确的（而且我一点都不确定），那么我会认为现实将取决于RAID级别，其中包括许多其他因素。 使用RAID 1/10时，所有数据都至less被复制到两个磁盘上，从而减less某些IO模式在特定磁盘上的争用。 但是，在条带化的RAID级别（如RAID 0/5/6）中，数据是分布式的而不是重复的，这意味着连续的读取请求可能针对同一个主轴，从而导致在前一个IO完成时阻​​塞。 写作甚至更有争议。

我还要补充一点，我认识到，由于各种优化和其他因素，现实情况要复杂得多。 我的问题实际上只是在一个非常基本的层面上，即我是否理解IOPS意味着什么是正确的。 这可能是因为我认为IOPS甚至会受到RAID级别的影响，这说明对这个概念有一个基本的误解。

对于硬盘而言 ，IOPS通常以磁盘的访问时间为主 ，即寻道延迟+旋转延迟+传输延迟的总和。 由于这些variables很大程度上取决于访问模式，并且与特定的RAID布局（即：条带大小）和控制器（即：预读调优）没有明显的交互作用，所以任何简单的回复都将是错误的。

但是，让我们尝试一个棒球形象。 在第一个近似值中，由n磁盘arrays保证的IOPS应该是单个磁盘IOPS的n倍。 然而，通过在查找/旋转/传输延迟之间改变权重，RAID级别和数据访问模式都大大地改变了这个一阶近似。

假设有一个例子，假设每个磁盘100 IOPS（7200 RPM磁盘的一个典型值）和4个磁盘arrays（除了RAID1，通常仅限于2-way）：

  • 单个磁盘是100 IOPS，无论是读写（注：由于写合并，写IOPS通常高于读IOPS，但为了简单，我们忽略了这一点）
  • RAID0（4路分条）具有高达 4倍的随机IOPS和高达 4倍的顺序IOPS。 这里的关键词是“高达”：由于条带和数据alignment的性质，如果随机访问的扇区普遍驻留在单个磁盘上，则IOPS将低得多。
  • RAID1（双向镜像）configuration更复杂。 由于不同的磁盘可以在不同的数据上进行寻找，因此随机读取IOPS的数量可达2倍，但随机写入IOPS的数量相同，为1x（或略低于开销）。 如果所有东西都很好地alignment（即：大而不是100％顺序读取，使用块/条纹概念的RAID控制器/即使在镜像模式下处理，RAID向前正常工作等等），顺序读取有时可以高达2倍磁盘值，而顺序写入保持在单个磁盘的1倍（即：没有加速）
  • RAID10（4路镜像）在性能方面处于4路RAID0分条和2路镜像的中间位置。 随机读取IOPS高达4倍，随机写入IOPS高达2倍。 对于顺序传输，RAID1警告适用：有时达到连续读取IOPS的4倍，但是只有连续写入IOPS的2倍。 请注意，某些RAID10实现（即Linux MDRAID）为RAID10arrays提供了不同的布局，具有不同的性能configuration文件 。
  • RAID5（条纹奇偶校验）具有高达随机读取IOPS的4倍，而随机写入IOPS取决于许多因素，例如写入相对于条带大小的大小，大条带高速caching的可用性，条带重buildalgorithm（read-reconstruct-write vs read-modify-write）等等，可以是单个磁盘IOPS的0.5倍（或更低）和2倍之间的任何值。 顺序工作负载更具可预测性，单个磁盘的IOPS是3倍（用于读取和写入）
  • RAID6（条纹双奇偶校验）的行为与RAID5兄弟非常相似，但写入性能较低。 它具有高达单个磁盘随机读取IOPS的4倍，但其随机写入性能甚至低于RAID5，具有相同的绝对值（0.5x – 2x），但实际字平均值较低。 顺序读取和写入的上限是单个磁盘IOPS的2倍。

让我再说一遍：以上是简单的，近似的近似值。 无论如何，如果你想玩（严重不完整的）RAID IOPS计算器，请看看这里 。

现在，回到现实世界。 在真实世界的工作负载上， RAID10通常是更快和更受欢迎的select ， 即使面对降级的arrays ，也能保持高性能。 RAID5和RAID6不应该用于对性能敏感的工作负载，除非它们本质上是以读取为中心或顺序的。 值得注意的是，严重的RAID控制器具有大功率丢失保护的写回caching，主要用于克服（通过重条带caching）RAID5 / 6低随机写入性能。 切勿使用无cachingRAID控制器的RAID5 / 6 ，除非您真的不关心arrays的速度。

SSD是不同的野兽，思想。 由于它们的平均访问时间低得多，所以基于奇偶校验的RAID的性能开销要低得多，而且比HDD更可行。 但是，在一个以随机写作为中心的小型工作负载中，无论如何我都会使用RAID10设置。

这只是一个定义问题。 您可以在系统中测量不同级别的IOPS，您将得到不同的值。 例如，假设您有两个镜像磁盘，并且您正在尽可能快地写入数据。 进入磁盘的IOPS是单个磁盘可以处理的IOPS数量的两倍，具有类似的写入负载。 但是进入控制器的IOPS将等于单个磁盘可以处理的IOPS数量。

通常我们关心的是我们能够进入arrays的逻辑IOPS数量，我们并不特别关心磁盘级别发生的事情。 在这种情况下，您是正确的，IOPS取决于RAID级别，磁盘数量，单个磁盘的性能以及某些情况下操作的特定特性。