考慮使用RAID 50替換RAID 10(SSD篇)

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爲了能夠平衡性能、可用性和成本,最近一直在研究性價比更高的RAID 50:它提供了接近RAID 10的性能、可用性並且接近RAID 5的成本,像是在性能、可用性和成本之間的取了一個平衡點。

爲了能夠直觀瞭解不同RAID類型下的故障可用性,我們首先做個簡單的可用性分析(以8盤RAID 10的同等容量作對比):

RAID 50中:4塊盤組成單組RAID 5,然後兩組RAID 5再組成RAID 0最後得到8塊盤的RAID 50

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案例分析:

第1塊盤的容錯概率都是100%,可見磁盤陣列最基本的能力就是容錯,然而不同級別的陣列能夠提供的數據保護能力也是不同的;

從第2塊盤開始除了RAID 6能夠提供100%的故障可用性以外,其他包括RAID 10在內都不能提供完美的解決方案。同時我們可以發現RAID 5的容錯能力是四者中最差的,但是要達到同樣容量所需要的盤數量也是最少的,如果故障運維較爲及時的話RAID 5是一個性價比較高的方案,不然在第一塊盤故障後至陣列修復期間如果發生第二塊盤故障就會導整個陣列故障(數據全部丟失),這就是風險所在;

RAID 6當然是較爲可靠的方案,但是它要犧牲兩塊盤的容量並且性能也較差(後面有性能測試說明),所以要權衡性能和可用性;

當然重點還是RAID 10和50:我們發現50在第二塊盤故障時的可用概率和10比較接近,由於上述案例中只有兩組RAID 5因此只能提供至最多兩塊盤的容錯,如果RAID 5的組數量更多的話能夠容錯的盤數也將更多,且可用概率也會更高。

我們以9塊盤RAID 50(3組RAID 5)爲例作分析(達到相同容量的RAID 10需要12塊盤):

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再以12塊盤RAID 50(4組RAID 5)爲例作分析(達到相同容量的RAID 10需要16塊盤):

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上面對比中RAID  50已經能夠容忍第3甚至第4塊盤的故障,只是可用性相比RAID 10低了些,但是兩者都不能達到完美的100%,所以權衡可用性和成本RAID 50還是有相當大的優勢。

接下來看看性能,爲了能夠很好地分析性能,我們沿用了第一組對比方案的作性能分析:

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隨機讀分析:

理論上認爲R10性能最好,真實測試數據顯示4K、8K數據塊下R5、R50、R6的性能都要優於R10;

當數據塊增大到16K、32K時,R10的多盤優勢才被逐漸體現出來。

隨機寫分析:

4K由於R50、R5由於有大量校驗計算一定程度上影響了性能,但隨着數據塊逐漸增大,盤數量的優勢也顯現出來。當數據塊達到和超過8K時,R50性能全面超越了R10;

R10由於存在R1的寫同步問題,因此只有4塊盤在支撐併發寫,隨着數據塊的增大,R50和R5的多盤性能優勢開始發揮。

混合隨機讀寫分析:

得益多盤和無校驗計算,混合讀寫R10領先;R50其次,和R10相差27%,性能也較爲接近,R5和R50性能爲線性關係,R6性能最差。

順序讀分析:

由於不存在校驗計算,順序讀性能基本上由盤的數量決定;R50和R10性能也較爲接近,同盤數的R6和R50性能相當,而盤數較少的R5性能相對前三者要弱一些,符合預期。至於爲何R10性能無法線性增加,主要是因爲陣列卡本身的性能限制。

順序寫分析:

順序寫R5被優化得最好;R50由於需要同時計算兩次校驗因此損失了一些性能,和R10性能相當,當數據塊達到512K時,多盤優勢進一步體現出來了,拉開了與R10的差距;R6由於校驗和計算的實現較爲複雜,順序寫性能也是最差的。

性能測試結論:

性能測試顯示,相同容量的R50和R10性能接近:其中小塊文件的隨機讀R50要全面好於R10,隨機寫4K雖然R50和R10差距在28%,但是塊增大後R50要全面優於R10。順序讀寫方面,R50和R10十分接近。

容錯方面,R50接近R10:第二塊盤容錯率R50十分接近R10,兩者相差30%。R10的優勢主要是在有一定的概率提供第三、甚至第四塊磁盤的容錯率,但是考慮到並非100%容錯,因此從容錯角度來看R50雖然和R10有一些差距,但也已體現出較好的容錯率,至少優於R5。而且R50搭配靈活,甚至可以指定3組R5以達到最大3塊磁盤的容錯;

成本方面,R50有很大優勢:按這個配置計算R50只有R10的3/4。

總結:

RAID 50提供了接近RAID 10性能、可用性以及接近RAID 5成本的特性,具有較好的整體性價比優勢,所以考慮使用RAID 50替換RAID 10把!



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