RAID類型選擇與IOPS計算

IT產品北強將，應淹爐件陽勒|旃①注偶和系接率戌加:符RAID類型選擇與IOPS計算作者于煒審核分類RAID別類IOPS時間2016年3月11日關鍵字RAIDIOPS摘要RAID類型選擇與IOPS計算主要適用環(huán)境存儲RAID

□zTCAMSUN1□zTCAMSUN1丁產品化索將應用廣件服焉i看唱號銷兒導迂金盛泥算版本說明版本日期內容編寫人V1.02014-08-06創(chuàng)建文檔于煒假設存儲上有只有一個應用的情況，以滿足以下條件三年內的負載情況應用邏輯讀寫負載為S(IOPS),該值最好用系統檢測工具進行最繁忙時段的多次監(jiān)控取每次平均值的最大者讀：寫比例=R:W每年復雜增量百分比：C假設每磁盤可提供的IOPS為P(10000轉速磁盤IOPS為130~150IOPS/disk,15000轉的150~180IOPS/disk,各廠商說法上有所區(qū)別)因為容量都比較好估算，所以主要從性能上考慮.主要RAID類型的特點與IOPS估算因為RAID0寫性能是最好的，但是沒有數據容錯，一般企業(yè)環(huán)境下很少使用，(除了數據安全性要求不高的地方),所以這里不彳^過多論述.RAID1和RAID1/0邏輯讀1次<=物理讀1次，因為可以有兩個磁盤讀可以提供數據讀邏輯寫1次=物理寫2次適合順序讀寫的應用，RAID1可以丟失一塊盤.RAID1/0最多可以丟失組成RAID1/0中的一半盤，但不能避免同時損壞兩個互為鏡像盤的情況.對一個需要S個IOPS的應用，計算RAID1的實際IOPST要求：T=[S*R/(R+W)+2*S*W/(R+W)]*(1+C)**3磁盤數目：T/P向上取整注意：R1/0盤數應為偶數，R1就只兩個盤，沒啥好說的.**為乘方操作符RAID5邏輯讀1次<=物理讀1次，因為可以有兩個磁盤讀可以提供數據讀，和RAID1/0類似邏輯寫1次=物理寫4次，為什么是4,這是很多初學者都不能理解的地方，去看看鏈接中R3和R5的寫過程就知道了.適合順序讀寫的應用，最多可以丟失組成RAID5中的一個盤對一個需要S個邏輯IOPS的應用，計算RAID1的實際IOPST要求：T=[S*R/(R+W)+4*S*W/(R+W)]*(1+C)**3磁盤數目：T/P向上取整.RAID類型的選擇，邏輯盤LUN的分布對于順序讀寫而且寫性能要求高的應用，選才￥RAID1,或RAID1/0,如果是順序寫要求高的數據，應單獨在一個RAID組中，避免磁頭來回移動.典型的有Oracle的redolog,Exchange的Transactionlog等日志型的數據.對于有備份，沒有容錯要求，讀寫性能要求高的用RAID0,比如實時數據采集.對于讀要求高于寫要求，容量上有考慮的，選才￥RAID5.隨機寫要求不高的都可以使用.如數據庫文件.3。單個硬盤的IOPS怎么算的？設定硬盤的轉速是Rrpm,硬盤的尋道時間為Ts,,磁頭定位時間為Th,硬盤的外部時間為Tm,磁盤存儲時間為TdvTd=Th+Tm又vTh=Ts+(1/2x60/R)(想想為什么？)服務交付中心(西區(qū))第3頁共5頁「.Td=Ts+(1/2x60/R)+Tm同時：:在單個檢盤中Tm<<Ts,「.Td=Ts+(1/2x60/R)單個磁盤的隨即IOPS=1/Td=1/Ts+(1/2x60/R)10/s那么，我們就可以算出單個硬盤的吞吐量假設1個扇區(qū)的大小為S,而1個cluster是由N個連續(xù)的扇區(qū)組成的磁盤的吞吐量=IOPSxSxN=1/Ts+（1/2x60/R）xSxNMB/s陣列的瓶頸主要體現在2個方面，吞吐量與IOPS1、吞吐量吞吐量主要取決于陣列的構架，光纖通道的大?。ìF在陣列一般都是光纖陣列，至于SCSI這樣的SSA陣列，我們不討論）以及硬盤的個數。陣列的構架與每個陣列不同而不同，他們也都存在內部帶寬（類似于pc的系統總線），不過一般情況下，內部帶寬都設計的很充足，不是瓶頸的所在。光纖通道的影響還是比較大的，如數據倉庫環(huán)境中，對數據的流量要求很大，而一塊2Gb的光纖卡，所能支撐的最大流量應當是2Gb/8（小B）=250MB/s（大B）的實際流量，當4塊光纖卡才能達到1GB/s的實際流量，所以數據倉庫環(huán)境可以考慮換4Gb的光纖卡。最后說一下硬盤的限制，這里是最重要的，當前面的瓶頸不再存在的時候，就要看硬盤的個數了，我下面列一下不同的硬盤所能支撐的流量大?。?0Krpm15KrpmATA10M/s13M/s8M/s那么，假定一個陣列有120塊15Krpm的光纖硬盤，那么硬盤上最大的可以支撐的流量為120*13=1560MB/s,如果是2Gb的光纖卡，可能需要6塊才能夠，而4Gb的光纖卡，3-4塊就夠了。2、IOPS決定IOPS的主要取決與陣列的算法，cache命中率，以及磁盤個數。陣列的算法因為不同的陣列不同而不同，如我們最近遇到在hdsusp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，在使用這個存儲之前，有必要了解這個存儲的一些算法規(guī)則與限制。cache的命中率取決于數據的分布，cachesize的大小，數據訪問的規(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，可以有一大好討論了。我這里只強調一個cache的命中率，如果一個陣列，讀cache的命中率越高越好，一般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。硬盤的限制，每個物理硬盤能處理的IOPS是有限制的，如10Krpm15KrpmATA10015050同樣，如果一個陣列有120塊15Krpm的光纖硬盤，那么，它能撐的最大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。另外，我們上一篇也討論了，在raid5與raid10上，讀iops沒有差別，但是，相同的業(yè)務寫iops,最終落在磁盤上的iops是有差別的，而我們評估的卻正是磁盤的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)務的iops是10000,讀cache命中率是30%讀iops為60%寫iops為40%磁盤個數為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:單塊盤的iops=(10000*(1-0.3)*0.6+4*(10000*0.4))/120=(4200+16000)/120=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，所以更精確的計算為：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為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10