圖1. 磁盤數(shù)量影響光纖環(huán)路性能
我的答案是：不盡然，要看具體的需求。如果你對(duì)速度的要求兩者都可以滿足，而又希望安全準(zhǔn)時(shí)的長(zhǎng)途運(yùn)送貨物，那么既便馬車跑得更快些，也不是好的選擇。畢竟打劫馬車比打劫火車要容易得多嘛！
也許打劫的例子實(shí)在離題太遠(yuǎn)，我們還是回到存儲(chǔ)產(chǎn)品的討論上，走進(jìn)那些五花八門的指數(shù)背后，去看看性能的真實(shí)面目。
帶寬與I/O
這是兩個(gè)衡量存儲(chǔ)設(shè)備性能最基本的概念，明確的區(qū)分兩者也是對(duì)存儲(chǔ)產(chǎn)品性能了解的第一步。如果我們把存儲(chǔ)設(shè)備比做一間會(huì)議室，被存取的數(shù)據(jù)就是前來(lái)參加會(huì)議或從會(huì)議中離開的人，那么帶寬性能就是指這間會(huì)議室大門的寬度，大門越寬，可以同時(shí)進(jìn)出的人也就越多，而I/O性能是指房門開合的頻繁程度，迎來(lái)一批前來(lái)參加會(huì)議的人，就需要打開一次大門，送走一批人也是一樣，哪怕這“一批人”其實(shí)只是一個(gè)人。由此可見，當(dāng)我們考察會(huì)議室的門設(shè)計(jì)得是否合理時(shí)，必須結(jié)合會(huì)議本身的性質(zhì)。
對(duì)紀(jì)律嚴(yán)明的會(huì)議來(lái)說(shuō)，與會(huì)者輕易不會(huì)凌亂的進(jìn)出會(huì)場(chǎng)，人們?cè)跁?huì)議開始時(shí)統(tǒng)一進(jìn)入，結(jié)束時(shí)再統(tǒng)一離開。對(duì)這種情況，門的寬度就十分重要，而是否易于開合則顯得不那么關(guān)鍵，反正這扇門在整個(gè)會(huì)議中只需要開合兩次而已。相反的，對(duì)于聯(lián)歡性質(zhì)的聚會(huì)而言，門設(shè)計(jì)得太寬除了顯得氣派之外，并沒有什么實(shí)際的意義，但是門開合的頻率卻很重要，因?yàn)闀?huì)有客人頻繁的進(jìn)進(jìn)出出。
對(duì)應(yīng)到存儲(chǔ)設(shè)備上，道理也是一樣。大文件持續(xù)傳輸型的應(yīng)用需要的是充分的帶寬性能，而小文件隨即讀寫的應(yīng)用則要求足夠的I/O能力。那么多大的文件算“大文件”呢？一般而言，超過(guò)1MB大小的文件就可以算做“大文件”了。如果您的應(yīng)用系統(tǒng)處理的資料中，最小的文件也有4～5MB甚至幾十MB，就需要重點(diǎn)考察存儲(chǔ)系統(tǒng)的帶寬性能了。如果您的應(yīng)用是數(shù)據(jù)庫(kù)形式，或是電子郵件系統(tǒng)，系統(tǒng)中有大量KB級(jí)大小的文件，那么就可以忽略掉產(chǎn)品介紹中xxx MB/s的字樣，重點(diǎn)關(guān)心xxx IOPS就可以了。
影響性能的因素
當(dāng)然，僅看產(chǎn)品彩頁(yè)中的簡(jiǎn)單數(shù)字還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。存儲(chǔ)設(shè)備的標(biāo)稱指數(shù)只是其最最理想情況下的表現(xiàn)，而實(shí)際應(yīng)用中，存儲(chǔ)設(shè)備表現(xiàn)出的處理能力往往與其標(biāo)稱指數(shù)相去甚遠(yuǎn)。為了反映更多的細(xì)節(jié)，會(huì)議室的比喻不足以說(shuō)明問(wèn)題。所以我們前面的例子再改進(jìn)一下，把存儲(chǔ)設(shè)備看作一棟有很多房間的大廈。人們從門口進(jìn)入大廈，先來(lái)到大堂，經(jīng)過(guò)走廊，最后到達(dá)房間。人們進(jìn)大廈的方式也分為兩種：一種是所有人按房間號(hào)碼順序排好隊(duì)，一起進(jìn)入大廈，我們稱之為“順序進(jìn)入”；另一種是他們無(wú)規(guī)律的自由進(jìn)入，我們稱為“隨即進(jìn)入”。
顯而易見，“順序進(jìn)入”的效率要大大高于“隨即進(jìn)入”。這就說(shuō)明，一般情況下，順序讀寫的性能要遠(yuǎn)高于隨即讀寫的性能。還有一個(gè)結(jié)論也不難得出，一個(gè)寬敞的大堂更有利于偶然性較大的“隨機(jī)進(jìn)入”，而對(duì)“順序進(jìn)入”的人群而言，經(jīng)過(guò)大堂基本屬于浪費(fèi)時(shí)間。存儲(chǔ)設(shè)備中的“大堂”就是高速緩存。也就是說(shuō)，大容量高速緩存可以提高隨機(jī)讀寫性能，而對(duì)順序讀寫的性能改進(jìn)則不明顯。
還記得前面討論的帶寬和I/O的差別嗎？帶寬考察的是單位時(shí)間進(jìn)入大廈的人數(shù)，而I/O關(guān)心的是單位時(shí)間進(jìn)出大廈的批次。從次可見，如果走廊沒有任何變化，那么大堂只要不是太小，就不會(huì)影響帶寬性能。相對(duì)的，對(duì)I/O性能而言，大堂顯然是越大越好?？傊?，影響帶寬的因素主要是前端控制器（大門）和后端磁盤通道（走廊）的帶寬；而影響I/O的因素主要是控制器（大門）處理能力和高速緩存（大堂）容量。
當(dāng)然，前面的討論都基于一個(gè)假設(shè)前提：磁盤（房間）足夠多。如若只配置寥寥幾個(gè)磁盤，它們就會(huì)成為整個(gè)系統(tǒng)的性能瓶頸。任憑其他配置如何奢華，也于事無(wú)補(bǔ)。那么，“足夠多”又是多少呢？對(duì)光纖通道存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)說(shuō)，每個(gè)光纖通道上的磁盤數(shù)量達(dá)到50～60個(gè)的時(shí)候性能達(dá)到最佳。所以一般中高端存儲(chǔ)設(shè)備都把每通道50～60個(gè)磁盤設(shè)計(jì)為擴(kuò)展極限，而不是光纖通道技術(shù)規(guī)定的126個(gè)。
圖1. 磁盤數(shù)量影響光纖環(huán)路性能
這樣設(shè)計(jì)存儲(chǔ)產(chǎn)品，可以讓系統(tǒng)的性能隨著容量的增加而增長(zhǎng)。但是同時(shí)，用戶必須明白，在容量沒有配置到最大值的時(shí)候，性能就無(wú)法達(dá)到廠商所宣稱的指標(biāo)。一些廠商還聲明其產(chǎn)品的性能可以隨著容量的增長(zhǎng)而線性增長(zhǎng)，按這樣講，當(dāng)你的存儲(chǔ)設(shè)備只配置了最大容量的一半時(shí)，你得到的性能也只有系統(tǒng)最佳性能的一半。
性能曲線
這里所說(shuō)的“最佳性能”就是廠商所宣稱的指數(shù)嗎？很遺憾，答案是不一定，一般都不是，而且可能會(huì)相差很遠(yuǎn)！我已經(jīng)聽到有人在叫“天??！那廠商公布的數(shù)字到底有什么意義啊?！眲e急，看到下面兩個(gè)圖示就清楚了。
圖2. IOPS性能曲線示例
圖3. 帶寬性能示例
這兩個(gè)圖示是典型的存儲(chǔ)設(shè)備性能實(shí)測(cè)曲線，所有曲線來(lái)自同一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備的同一個(gè)配置。不同產(chǎn)品在縱向指標(biāo)上表現(xiàn)各異，但曲線的形狀都大體相同。從圖上可以看出，用戶環(huán)境中存儲(chǔ)設(shè)備的性能表現(xiàn)嚴(yán)重依賴數(shù)據(jù)塊的大小。以順序讀取操作為例，如果應(yīng)用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊大小在8KB左右，那么帶寬性能和I/O性能最多也只能達(dá)到峰值性能的一半左右。如果希望得到更好的I/O性能，就需要盡量將數(shù)據(jù)塊調(diào)整得更小。但不幸的是，如果希望帶寬性能更好，就需要想辦法把數(shù)據(jù)塊設(shè)置得更大?？磥?lái)，帶寬與I/O性能是魚與熊掌，難以兼得啦。
不過(guò)沒關(guān)系，如我們前面提到的，幸好大多數(shù)用戶其實(shí)只需要其中一種性能。要么是大文件類型的應(yīng)用，需要帶寬性能；抑或是小文件類型應(yīng)用，需要I/O能力。需要帶寬的用戶相對(duì)容易得到滿足。從圖3可以看出，只要數(shù)據(jù)塊大于128KB，順序讀的性能就基本可以達(dá)到系統(tǒng)飽和值。對(duì)順序?qū)?，飽和?shù)據(jù)塊略大一些，但256KB也不算難以達(dá)到的尺寸。
得到最佳的I/O性能似乎就沒那么容易了。從圖2的曲線來(lái)看，I/O性能并沒有一個(gè)飽和狀態(tài)，這就要求數(shù)據(jù)塊無(wú)窮盡的盡量小。然而所有應(yīng)用都不可能支持無(wú)窮小的數(shù)據(jù)塊。實(shí)際上，大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)塊都在2KB或4KB左右。在這個(gè)尺度上，應(yīng)用得到的性能距離最高性能還有至少20～30%的空間呢。
持續(xù)和突發(fā)
回到我們那個(gè)關(guān)于大廈的例子。如果大廈臨時(shí)發(fā)生緊急情況，比如火災(zāi)，人們爭(zhēng)先恐后的蜂擁在門口，景象一定是一片混亂。在實(shí)際應(yīng)用中，存儲(chǔ)系統(tǒng)也可能遭遇類似的情況，一時(shí)間大量數(shù)據(jù)同時(shí)被訪問(wèn)，造成系統(tǒng)嚴(yán)重堵塞。這就像存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)的交通高峰，往往需要類似交通管制的手段才能提高系統(tǒng)效率。一些廠商會(huì)宣稱他們的產(chǎn)品在這種情況下的“交通管制”能力有多強(qiáng)，以致可以從容應(yīng)付大規(guī)模的突發(fā)訪問(wèn)。諸如“全交換結(jié)構(gòu)”、“直接矩陣結(jié)構(gòu)”等技術(shù)均屬此類。究其本質(zhì)，這些“交通管制”都是在大堂（高速緩存）的設(shè)計(jì)上做文章，將原本一個(gè)公共大堂的結(jié)構(gòu)變成若干獨(dú)立大堂的結(jié)構(gòu)。以此來(lái)避免火災(zāi)發(fā)生時(shí)，所有人都擁擠到一個(gè)大堂里。
這樣設(shè)計(jì)的確可在訪問(wèn)突然爆發(fā)時(shí)緩解系統(tǒng)壓力，但是需要注意，這樣設(shè)計(jì)的大廈內(nèi)部一定布滿了各種指示牌和路標(biāo)，對(duì)任何一個(gè)進(jìn)入大廈的人而言，進(jìn)入房間的過(guò)程都將變得更復(fù)雜。其結(jié)果就是，非突發(fā)狀態(tài)下，系統(tǒng)的持續(xù)讀寫能力往往還不如同等計(jì)算能力的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)。
其他影響
除了前面所談到諸多方面外，還有很多因素都會(huì)影響到存儲(chǔ)設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中的性能。例如RAID級(jí)別的設(shè)置、磁盤類型甚至型號(hào)批次的匹配、緩存的鏡像、SCSI指令隊(duì)列深度的設(shè)置，這些方面都與性能結(jié)果直接相關(guān)。而且，為了能夠得到最好的性能指數(shù)，幾乎所有的廠商在測(cè)試自己產(chǎn)品性能的時(shí)候都會(huì)采用無(wú)冗余的RAID0、選用15k rpm的高速磁盤、將寫緩存鏡像保護(hù)關(guān)閉或者干脆關(guān)閉寫緩存、將指令隊(duì)列深度設(shè)置為最大。如此配置方式相信不是每個(gè)用戶都可以接受的。
另外，所有存儲(chǔ)設(shè)備在運(yùn)行快照或遠(yuǎn)程鏡像等附加功能之后，性能都會(huì)明顯下降，有些情況甚至?xí)陆?0%之多。如果用戶的應(yīng)用恰巧需要這些附加功能，就需要在選用存儲(chǔ)設(shè)備之前認(rèn)真的實(shí)地測(cè)量一下真實(shí)性能。免得滿懷希望的買回家，使用起來(lái)卻失望至極。
這樣的例子其實(shí)并不少見，記得我國(guó)某大型鐵路局的某重要系統(tǒng)就曾經(jīng)有過(guò)這樣的失望經(jīng)歷。那時(shí)某國(guó)外知名廠商的一款中端存儲(chǔ)設(shè)備剛剛下線，號(hào)稱是全球第一款可以支持遠(yuǎn)程容災(zāi)的中端存儲(chǔ)產(chǎn)品。正值鐵路系統(tǒng)整體調(diào)整，該單位認(rèn)為這款產(chǎn)品即可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程容災(zāi)的功能，又只有中端產(chǎn)品的價(jià)格，是個(gè)性能價(jià)格比很高的產(chǎn)品。但是采購(gòu)之后才發(fā)現(xiàn)，這款產(chǎn)品作為普通存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，性能還可以應(yīng)付系統(tǒng)壓力，但是啟動(dòng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)鏡像之后，性能下降到原來(lái)的三分之一，完全無(wú)法滿足系統(tǒng)需求。幾經(jīng)努力都失敗之后，用戶只好放棄了這個(gè)雞肋，而為此付出的軟硬件投資也付之東流。
結(jié)論和建議
想要知道梨子的滋味，最好的辦法就是親自嘗一嘗。對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備，這個(gè)道理尤其重要。只有在用戶需要的配置方式下，在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)實(shí)在在的運(yùn)行之后，用戶才能真正清楚的感知存儲(chǔ)設(shè)備的真實(shí)性能表現(xiàn)。紙上談兵只怕會(huì)使用戶在各種數(shù)據(jù)中迷失方向，難以做出正確結(jié)論。
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