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通常在討論不同RAID保護類型的性能的時候，結(jié)論都會是RAID-1提供比較好的讀寫性能，RAID-5讀性能不錯，但是寫入性能就不如RAID-1，RAID-6保護級別更高，但寫性能相對更加差，RAID10是提供最好的性能和數(shù)據(jù)保護，不過成本最高等等。其實決定這些性能考慮的因素很簡單，它就是RAID Write Penalty（寫懲罰）。本文從原理上解釋了不同RAID保護級別的寫懲罰，以及通過寫懲罰計算可用IOPS的方法。

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RAID-5 Write Penalty的例子:

存儲方案規(guī)劃的過程中，最基本的考慮因素有兩個，性能和容量。性能上的計算看可以分為IOPS和帶寬需求。計算IOPS，拋開存儲陣列的緩存和前端口不談。計算后端物理磁盤的IOPS不能簡單的把物理磁盤的最大IOPS相加而獲得。原因是，對于不同的RAID級別，為了保證當有物理磁盤損壞的情況下可以恢復(fù)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)寫入的過程中都需要有一些特別的計算。比如對于RAID-5，條帶上的任意磁盤上的數(shù)據(jù)改變，都會重新計算校驗位。如下圖所示，一個7+1的RAID-5的條帶中，七個磁盤存儲數(shù)據(jù)，最后一個磁盤存儲校驗位。

對于一個數(shù)據(jù)的寫入，我們假設(shè)在第五個磁盤上寫入的數(shù)據(jù)為1111，如下圖所示。那么整個RAID-5需要完成寫入的過程分為以下幾步：

1.讀取原數(shù)據(jù)0110，然后與新的數(shù)據(jù)1111做XOR操作： 0110 XOR 1111 = 1001

2.讀取原有的校驗位0010

3.用第一步算出的數(shù)值與原校驗位再做一次XOR操作： 0010 XOR 1001 = 1011

4.然后將1111新數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)磁盤，將第三步計算出來的新的校驗位寫入校驗盤。

由上述幾個步驟可見，對于任何一次寫入，在存儲端，需要分別進行兩次讀+兩次寫，所以說RAID-5的Write Penalty的值是4。
 
不同RAID級別的Write Penalty：

下表列出了各種RAID級別的Write Penalty值：

RAID-0：直接的條帶，數(shù)據(jù)每次寫入對應(yīng)物理磁盤上的一次寫入

RAID-1和10：RAID-1 和RAID-10的寫懲罰很簡單理解，因為數(shù)據(jù)的鏡像存在的，所以一次寫入會有兩次。

RAID-5：RAID-5由于要計算校驗位的機制存在，需要讀數(shù)據(jù)、讀校驗位、寫數(shù)據(jù)、寫校驗位四個步驟，所以RAID-5的寫懲罰值是4。

RAID-6：RAID-6由于有兩個校驗位的存在，與RAID-5相比，需要讀取兩次校驗位和寫入兩次校驗位，所以RAID-6的寫懲罰值是6。

計算IOPS:

根據(jù)上文的描述，在實際存儲方案設(shè)計的過程中，計算實際可用IOPS的過程中必須納入RAID的寫懲罰計算。計算的公式如下：

物理磁盤總的IOPS = 物理磁盤的IOPS × 磁盤數(shù)目

可用的IOPS = （物理磁盤總的IOPS × 寫百分比 ÷ RAID寫懲罰） + （物理磁盤總的IOPS × 讀百分比）

假設(shè)組成RAID-5的物理磁盤總共可以提供500 IOPS，使用該存儲的應(yīng)用程序讀寫比例是50%/50%，那么對于前端主機而言，實際可用的IOPS是：

（500 ×50% ÷ 4）+ ( 500 * 50%) = 312.5 IOPS

本文作者為EMC中文技術(shù)社區(qū)（https://community.emc.com/go/chinese）技術(shù)版主。