RAID级别对IOPS的影响[关闭]

关于IOPS，我在网络上看到了一些资料，这些数据表明给定数量的磁盘的IOPS就是单个磁盘的IOPS乘以磁盘数。

如果我对IOPS的理解是正确的（我完全不确定），那么我会以为实际情况将取决于RAID级别，其中包括许多其他因素。使用RAID 1/10，所有数据都在至少两个磁盘上重复，从而减少了某些IO模式在特定磁盘上的争用。但是，在RAID 0/5/6等条带化RAID级别中，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主轴，从而导致在上一个IO完成时阻​​塞。写作更有争议。

我还要补充一点，我感谢由于各种优化和其他因素而使现实变得更加复杂。我的问题实际上只是在从根本上了解我对IOPS含义的理解是否正确。我认为IOPS甚至可能会受到RAID级别影响的断言可能是对该概念的基本误解。

对于HDD，IOPS通常由磁盘访问时间决定，磁盘访问时间是搜寻延迟+旋转延迟+传输延迟的总和。由于这些变量在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：预读调整）之间没有明显的交互作用，因此，任何简单的答复都将是错误的。

但是，让我们尝试一下。初步估算，由n磁盘阵列保证的IOPS应该是单个磁盘IOPS的n倍。但是，通过在搜索/旋转/传输等待时间之间转移权重，RAID级别和数据访问模式都会戏剧性地更改此一阶近似值。

让我们举一些例子，假设每个单磁盘100 IOPS（7200 RPM磁盘的典型值）和4磁盘阵列（RAID1除外，通常仅限于2向）：

• 单个磁盘的读取和写入均为100 IOPS（注意：由于写入合并，写入IOPS通常高于读取IOPS，但为简单起见，请忽略它）
• RAID0（4路的条带化）有多达 4倍的IOPS随机和高达 4倍的顺序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会低得多。
• RAID1（2路镜像）的配置更为复杂。由于不同的磁盘可以搜索不同的数据，因此它具有高达2倍的随机读取IOPS，但具有相同的1倍（或由于开销而略低）的随机写入IOPS。如果万事万物（例如：大但不是100％的顺序读取），则即使在镜像模式下使用块/条概念/处理的RAID控制器，预读工作正常等），顺序读取有时可能高达单个读取的2倍。磁盘值，而顺序写入的上限为单个磁盘的1倍（即：无加速）
• RAID10（4路镜像）在性能方面处于4路RAID0条带化和2路镜像之间的一半。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，需要注意RAID1：它有时最多有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，并具有不同的性能配置文件。
• 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则取决于许多因素，例如关于条带大小的写入大小，大条带缓存的可用性，条带重建算法本身（读取-重构-写入与读取-修改-写入）等，可以在单个磁盘IOPS的0.5倍（或更低）到2倍IOPS之间。顺序工作负载更可预测，其单个磁盘的IOPS是其三倍（读写）
• RAID6（条纹双奇偶校验）的行为与RAID5兄弟相似，但写入性能较低。它的单个磁盘的随机读取IOPS高达4倍，但其随机写入性能甚至比RAID5还要低，具有相同的绝对值（0.5x-2x），但实际字均值较低。顺序读取和写入的上限是单个磁盘的IOPS的2倍。

让我重复一遍：上面是简单且几乎破碎的近似值。无论如何，如果您想使用（严重不完整的）RAID IOPS计算器，请在此处查看。

现在，回到现实世界。在现实世界的工作负载上，RAID10通常是更快和首选的选择，即使面对阵列降级，也可以保持高性能。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控制器具有受功耗保护的回写式高速缓存，主要是为了克服（通过重条带化缓存）RAID5 / 6低的随机写入性能。切勿将RAID5 / 6与无缓存RAID控制器一起使用，除非您真的不在乎阵列的速度。

固态硬盘是不同的野兽。由于奇偶校验RAID的平均访问时间大大缩短，因此其性能开销要低得多，并且比HDD更可行。但是，在以随机写入为中心的小型工作量中，无论如何我都会使用RAID10设置。

这只是定义的问题。您可以在系统中的不同级别上测量IOPS，您将获得不同的值。例如，假设您有两个镜像磁盘，并且您正在尽可能快地进行写入。磁盘的IOPS将是单个磁盘在类似写入负载下可以处理的IOPS数量的两倍。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，我们关心的是可以进入阵列的逻辑IOPS的数量，并且我们并不特别关心磁盘级别的情况。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在某些情况下的特定操作特性。