服务器硬件RAID性能横评(2)

本文涉及的产品
性能测试 PTS,5000VUM额度
简介: 服务器硬件RAID性能横评(2)

上次误打误撞测试了软件RAID,发现性能基本上是线性的,而据说硬件RAID性能比这个高的很。那本文将就硬件RAID展开测试,测试内容主要为各RAID等级下磁盘空间、I/O性能、模拟硬盘故障的可靠性等。介于篇幅问题,上篇文章介绍了相关概念及RAID 0、RAID 1和RAID 10(服务器硬件RAID性能横评(1)),本文继续介绍。


RAID 2-4


RAID 2、3、4已经很少有实际应用,它们大多只在研究领域有实作。


RAID 2


RAID 2 称为纠错海明码磁盘阵列其设计思想是利用海明码实现数据校验冗余,实现在bit级别条带化数据。在 RAID 2 中,数据按位存储,每块磁盘存储一位数据编码,磁盘数量取决于所设定的数据存储宽度,可由用户设定。RAID 2 的数据宽度越大,存储空间利用率越高,但同时需要的磁盘数量也越多;一般数据宽度为2^N 的 RAID 2 ,需要 2^N 块数据磁盘和 N+1 块校验磁盘。


海明码自身具备纠错能力,因此 RAID2 可以在数据发生错误的情况下纠正错误,保证数据的安全性。但是,海明码的数据冗余开销太大,而且 RAID 2 的数据输出性能受阵列中最慢磁盘驱动器的限制;再者,海明码是按位运算, RAID2 数据重建非常耗时。现在硬盘的纠错码已经使用了海明码,所以RAID 2不再被使用了。

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RAID 3


RAID 3使用奇偶校验磁盘将RAID控制器生成的奇偶校验信息存储在与实际数据磁盘分开的磁盘上,采用一个专用的磁盘作为校验盘。RAID 3 完好时读性能与 RAID 0 完全一致,并行从多个磁盘条带读取数据,性能非常高,同时还提供了数据容错能力。向 RAID3 写入数据时,必须计算与所有同条带的校验值,并将新校验值写入校验盘中。一次写操作包含了写数据块、读取同条带的数据块、计算校验值、写入校验值等多个操作,系统开销非常大,性能较低。


如果 RAID 3 中某一磁盘出现故障,不会影响数据读取,可以借助校验数据和其他完好数据来重建数据。假如所要读取的数据块正好位于失效磁盘,则系统需要读取所有同一条带的数据块,并根据校验值重建丢失的数据,系统性能将受到影响。


当有大量数据请求时,这种RAID类型的性能很差,比如在数据库这样的应用程序中。RAID 3在需要长时间连续数据传输的应用程序(如视频服务器)中表现良好。RAID 3至少需要三个物理磁盘。

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RAID 4


RAID 4 与 RAID 3 的原理大致相同,区别在于条带化的方式不同。RAID 4使用专用奇偶校验磁盘以及块级别的磁盘条带化,写操作只涉及当前数据盘和校验盘两个盘,多个 I/O 请求可以同时得到处理,提高了系统性能。RAID 4 按块存储可以保证单块的完整性,可以避免受到其他磁盘上同条带产生的不利影响。


RAID 4 在不同磁盘上的同级数据块同样使用 XOR 校验,结果存储在校验盘中。写入数据时, RAID4 按这种方式把各磁盘上的同级数据的校验值写入校验盘,读取时进行即时校验。因此,当某块磁盘的数据块损坏,RAID 4 可以通过校验值以及其他磁盘上的同级数据块进行数据重建。


RAID 4 提供了非常好的读性能,但是使用专用奇偶校验磁盘会导致写操作的性能瓶颈。有了RAID 5等替代方案,RAID 4的使用并不多。

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RAID 5


RAID 5 应该是目前最常见的 RAID 等级,它的原理与 RAID 4 相似,区别在于校验数据分布在阵列中的所有磁盘上,而没有采用专门的校验磁盘。对于数据和校验数据,它们的写操作可以同时发生在完全不同的磁盘上。因此, RAID 5 不存在 RAID 4 中的并发写操作时的校验盘性能瓶颈问题。另外, RAID 5 还具备很好的扩展性。当阵列磁盘数量增加时,并行操作量的能力也随之增长,可比 RAID 4 支持更多的磁盘,从而拥有更高的容量以及更高的性能。


RAID 5 的磁盘上同时存储数据和校验数据,数据块和对应的校验信息存保存在不同的磁盘上,需要额外的运算资源,但仅能忍受 1 个硬盘损毁。与其他 RAID 等级一样,重建数据时,RAID5 的性能会受到较大的影响。


RAID 5 兼顾存储性能、数据安全和存储成本等各方面因素,它可以理解为 RAID 0 和 RAID 1 的折中方案,是目前综合性能最佳的数据保护解决方案。 RAID 5 基本上可以满足大部分的存储应用需求,数据中心大多采用它作为应用数据的保护方案。


在设置时,将默认的Strip Size调小了一级进行测试。

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逻辑卷的可用容量为3.82T,相当于损失一块盘。

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安装时仍然是提示2T空间可用。

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使用ATTO进行顺序读写I/O性能测试。

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再使用AS SSD进行I/O性能测试。

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拔掉1槽位硬盘进行测试。

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使用ATTO进行顺序读写I/O性能测试。

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再使用AS SSD进行I/O性能测试。

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再拔掉3槽位硬盘进行测试。

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拔掉两块盘时,虽然系统没有蓝屏,但是从iLO中查看,逻辑卷已经是Failed状态了。

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再拔掉6槽位硬盘,开始系统没有蓝屏,但是在系统中操作时系统蓝屏。

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所以RAID 5应该是能允许1块盘故障,并且还能撑一会,所以硬盘短暂异常应该对业务影响较小。

对本次测试结果进行总结,同时对关键参数进行优选,结果如下。

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