讀操作方面的性能差異
??? 如我上文的介紹，磁盤陣列讀操作的關鍵更多的體現(xiàn)在cache的命中率上。所以，RAID5和RAID10在讀數(shù)據(jù)上面，他們基本是沒有差別的，除非是讀的數(shù)據(jù)能影響cache命中率，導致命中率不一樣。
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連續(xù)寫方面的性能差異
??? 連續(xù)寫的過程，一般表示寫入連續(xù)的大批量的數(shù)據(jù)，如媒體數(shù)據(jù)流，很大的文件等等。連續(xù)寫操作大多數(shù)產生于醫(yī)療PACS系統(tǒng)、高教圖書館系統(tǒng)、視頻編輯系統(tǒng)等等應用環(huán)境下。
??? 根據(jù)我本人的經驗，在連續(xù)寫操作過程，如果有寫cache存在，并且算法沒有問題的話，RAID5比RAID10甚至會更好一些，雖然也許并沒有太大的差別。（這里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(xiàn)瓶頸）。
??? 因為這個時候的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(shù)據(jù)+1個校驗。而RAID10只能同時寫入2個數(shù)據(jù)+2個鏡相。
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??? 如上圖所示，4塊盤的RAID5可以在同時間寫入1、2、3到cache，并且在cache計算好校驗之后，我這里假定是6（實際的校驗計算并不是這樣的，我這里僅僅是假設），同時把三個數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)與2個鏡相。
??? 根據(jù)我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(shù)據(jù)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(fā)生的，所以RAID5與RAID10在連續(xù)寫的情況下，從緩存到磁盤的寫操作速度會有較小的區(qū)別。不過，如果不是連續(xù)性的強連續(xù)寫，只要不達到磁盤的寫極限，差別并不是太大。
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離散寫方面的性能差異
??? 這里可能會較難理解，但是，這一部分也是最重要的部分。企業(yè)中的絕大部分數(shù)據(jù)庫應用，如ERP系統(tǒng)等等在數(shù)據(jù)寫入的時候其實都是離散寫。
??? 例如oracle 數(shù)據(jù)庫每次寫一個數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)，如8K；由于每次寫入的量不是很大，而且寫入的次數(shù)非常頻繁，因此聯(lián)機日志看起來會像是連續(xù)寫。但是因為不保證能夠添滿RAID5的一個條帶（保證每張盤都能寫入），所以很多時候更加偏向于離散寫入。
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??? 我們從上圖看一下離散寫的時候，RAID5與RAID10工作方式有什么不同。如上圖：我們假定要把一個數(shù)字2變成數(shù)字4，那么對于RAID5，實際發(fā)生了4次io：
??? 先讀出2與校驗6，可能發(fā)生讀命中
??? 然后在cache中計算新的校驗
??? 寫入新的數(shù)字4與新的校驗8
??? 如上圖我們可以看到：對于RAID10，同樣的單個操作，最終RAID10只需要2個io，而RAID5需要4個io。
??? 這里我忽略了RAID5在那兩個讀操作的時候，可能會發(fā)生讀命中操作的情況。也就是說，如果需要讀取的數(shù)據(jù)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為重要。我本人曾經測試過，在RAID5的陣列中，如果關閉寫cache，RAID5的性能將差很多倍。
??? 當然，我并不是說cache對RAID10就不重要了，因為寫緩沖，讀命中等，都是提高速度的關鍵所在，不過的是，RAID10對cache的依賴性沒有RAID5那么明顯而已。
??? 到這里，大家應當也大致明白了RAID5與RAID10的原理與差別了，一般來說，象小io的數(shù)據(jù)庫類型操作，建議采用RAID10，而大型文件存儲，數(shù)據(jù)倉庫，則從空間利用的角度，可以采用RAID5。
??? 在本文下篇，我們將進一步分析影響磁盤性能的不同因素，并分析不同的RAID方案對磁盤系統(tǒng)的影響，清參考“
RAID5和RAID10，哪種RAID更適合你(下)
”
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??? 前一段時間我寫過一篇文章“
RAID5和RAID10，哪種RAID適合你
”，主要從磁盤系統(tǒng)的內部運行細節(jié)分析了RAID5與RAID10的異同，以及各自適用的范圍。本文將接續(xù)上篇，繼續(xù)從RAID原理來分析存儲系統(tǒng)的瓶頸。
??? 我們知道，在存儲系統(tǒng)的采購過程中，廠商往往能夠提供漂亮的性能參數(shù)，但實際運行中，該系統(tǒng)的實際性能表現(xiàn)并不能達到我們所期望的狀態(tài)，那么在運行環(huán)境中存儲系統(tǒng)的實際性能究竟受哪些環(huán)節(jié)和瓶頸的影響呢？
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??? 之所以要和大家來討論這個問題，是因為在本人的工作中曾遇到一個實際的Case，在這個case中，一個恢復壓力很大的standby（這里主要是寫，而且是小io的寫），采用了RAID5的方案，發(fā)現(xiàn)性能很差，后來改造成了RAID10，就很好的避免了性能的問題。
??? 建議在閱讀本文前，首先閱讀本文上篇“
RAID5和RAID10，哪種RAID適合你
”，因為性能瓶頸的出現(xiàn)，本身與RAID方式還是有很大關系，同時本文性能討論的基礎，本身建立在上文的一些結論之上。
??? 陣列的瓶頸主要體現(xiàn)在2個方面，帶寬與IOPS（單位時間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，和單位時間完成的I/O數(shù)）。
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影響帶寬的主要因素
??? 存儲系統(tǒng)的帶寬主要取決于陣列的構架，光纖通道的大小（我們今天討論的陣列一般都是光纖陣列， SCSI這樣的SSA陣列，暫時不在討論范圍之列）以及硬盤的個數(shù)。
??? 所謂陣列構架影響存儲系統(tǒng)帶寬，指的是存儲系統(tǒng)內部架構會存在一些內部帶寬，類似于PC的系統(tǒng)總線，盡管陣列的構架因不同廠商不同型號的產品而各有不同，不過一般情況下，內部帶寬都設計的很充足，不會是瓶頸的所在。
??? 光纖通道對帶寬的影響還是比較大的，例如數(shù)據(jù)倉庫環(huán)境中，對數(shù)據(jù)的流量要求很大，而一塊2Gb的光纖卡，所能支撐的最大流量應當是2GB/8=250Mb/s的實際流量，必須配備4塊光纖卡才能達到1Gb/s的實際流量，所以對于數(shù)據(jù)倉庫的環(huán)境來說，升級到光纖4Gb并非是廠商過于超前的產品更新，在大流量的數(shù)據(jù)環(huán)境下絕對有必要考慮更換4GB的光纖卡。
??? 但是對于存儲系統(tǒng)的帶寬來說，硬盤接口的帶寬限制是最重要的。當前面的瓶頸不再存在的時候，帶寬就完全取決于硬盤的個數(shù)了，我下面列一下不同規(guī)格的硬盤所能支撐的流量大小，數(shù)據(jù)取自硬盤廠商的標準參數(shù)：
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??? 如果我們假定一個陣列有120塊15K rpm轉速的光纖硬盤，那么硬盤上最大的可以支撐的數(shù)據(jù)流量為120*13=1560Mb/s，當前端接口不成為瓶頸的時候，1560Mb/s就是理論上的最大數(shù)據(jù)流量。
??? 而如果要實現(xiàn)上述的最大帶寬，如果前端采用2GB的光纖卡，可能需要配置6塊才能夠，而4GB的光纖卡，配置3-4塊就夠了。因此我們可以知道，前端的光纖接口必須與后端磁盤個數(shù)相匹配。
??? 但是否考慮到這些因素就足夠了呢，存儲系統(tǒng)的整體性能還受到多方面因素的影響，下面我們將分析存儲系統(tǒng)的另外一個重要的性能指標：IOPS。
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影響IOPS的主要因素
??? 我們前面已經說過了，廠商所提供的IOPS值是在理想狀態(tài)下測試出來的，對實際的運行性能的參考并不大，所以我們有必要通過以下幾個方面來衡量該系統(tǒng)的實際IOPS的可能表現(xiàn)。
??? 決定IOPS的主要因素取決于陣列的算法，cache命中率，以及磁盤個數(shù)。
??? 陣列的算法也因為不同廠商不同型號的產品而不同，如我們最近遇到在HDS USP上面，可能因為ldev(lun)存在隊列或者資源限制，而單個ldev的IOPS就上不去。所以，決定采購某型號的存儲之前，有必要了解這個存儲的一些算法規(guī)則與限制。
??? cache命中率對實際IOPS有決定性的影響，Cache命中率取決于數(shù)據(jù)的分布，cache size的大小，數(shù)據(jù)訪問的規(guī)則，以及cache的算法，如果完整的討論下來，這里將變得很復雜，可以有一天來慢慢討論。
??? 我們這里把這些內部原理都省略掉，只強調：對于一個存儲陣列來說，讀cache的命中率越高，一般就表示它可以支持更多的IOPS，為什么這么說呢？這個就與我們下面要討論的硬盤IOPS有關系了。
??? 每個物理硬盤能處理的IOPS是有限制的，如
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??? 同樣，如果一個陣列有120塊15K rpm轉速的光纖硬盤，那么，它能支撐的最大IOPS為120*150=18000，這個為硬件限制的理論值，如果超過這個值，硬盤的響應可能會變的非常緩慢而不能正常提供業(yè)務。較高的讀cache命中率，能降低硬盤的IOPS負荷，讓硬盤在較小的壓力下良好工作。
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不同RAID對IOPS性能的影響
??? 在我們的上一篇文章“
RAID5和RAID10，哪種RAID適合你
(上)”中曾經討論過，在RAID5與RAID10的不同機制上，讀數(shù)據(jù)時，IOPS性能其實沒有差別。但是，相同的業(yè)務，在寫入數(shù)據(jù)時，采用不同的RAID機制最終落在磁盤上的IOPS是有差別的，我們評估的正是磁盤的整體IOPS，如果達到了磁盤的限制，性能肯定是上不去了。
??? 那我們假定一個case，業(yè)務應用的IOPS是10000，讀cache命中率是30%，讀IOPS為60%，寫IOPS為40%，磁盤個數(shù)為120，那么分別計算在RAID5與RAID10的情況下，每個磁盤的IOPS為多少。
??? RAID5:
??? 1. 單塊盤的IOPS = (10000*(1-0.3)*0.6 + 4 * (10000*0.4))/120
??? 2.???????????? = (4200 + 16000)/120
??? 3.???????????? = 168
??? 這里的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個讀IOPS。
??? 而4 * (10000*0.4) 表示寫的IOPS，因為每一個寫，在RAID5中，實際發(fā)生了4個io，所以寫的IOPS為16000個。
??? 為了考慮RAID5在寫操作的時候，那2個讀操作也可能發(fā)生命中，所以更精確的計算應該為：
??? 1. 單塊盤的IOPS = (10000*(1-0.3)*0.6 + 2 * (10000*0.4)*(1-0.3) + 2 * (10000*0.4))/120
??? 2.???????????? = (4200 + 5600 + 8000)/120
??? 3.???????????? = 148
??? 這樣我們計算出來單個盤的IOPS為148個，基本達到磁盤IOPS極限，在這種情況下，磁盤的工作狀態(tài)是非常不理想的。
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RAID10對IOPS性能的影響
??? 1. 單塊盤的IOPS = (10000*(1-0.3)*0.6 + 2 * (10000*0.4))/120
??? 2.???????????? = (4200 + 8000)/120
??? 3.???????????? = 102
??? 可以看到，因為RAID10對于一個寫操作，只發(fā)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，還遠遠低于磁盤的極限IOPS。
??? 這里回到我們先前討論的case上來，在我們先前采用RAID5的時候，通過分析，每個磁盤的IOPS在高峰時期，快達到200了，導致響應速度巨慢無比。改造成RAID10，每個磁盤的IOPS降到100左右，很好的避免了這個性能問題。
??? 因此，綜合本文的上篇“
RAID5和RAID10，哪種RAID適合你
”，我們可以得出結論：
??? 影響讀數(shù)據(jù)的關鍵因素是cache命中率，在讀數(shù)據(jù)的情況下，RAID5與RAID10性能本身沒有太大差別。但是對于寫數(shù)據(jù)的一些應用，尤其是小I/O頻繁寫入的一些應用，如企業(yè)ERP生產系統(tǒng)等等，RAID10相比RAID5可能產生較大的性能差異。而大型文件存儲，數(shù)據(jù)倉庫，如醫(yī)療PACS系統(tǒng)、視頻編輯系統(tǒng)則從空間利用的角度，建議采用RAID5。
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