RAID 寫(xiě)懲罰（Write Penalty）
raid的寫(xiě)懲罰是指在寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，由于RAID的奇偶校驗(yàn)機(jī)制，需要進(jìn)行額外的讀寫(xiě)操作。
RAID 5使用的是分布式奇偶校驗(yàn)，數(shù)據(jù)和校驗(yàn)塊分布在所有的硬盤(pán)上，當(dāng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)到RAID 5 磁盤(pán)陣列時(shí)，數(shù)據(jù)塊與原來(lái)的數(shù)據(jù)不同，那么整個(gè)條帶的數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)的奇偶校驗(yàn)塊都需要更新。
具體的RAID5 的寫(xiě)懲罰過(guò)程如下：
- 寫(xiě)入數(shù)據(jù)前，先讀取原數(shù)據(jù)，然后與新數(shù)據(jù)進(jìn)行XOR操作得到新的校驗(yàn)數(shù)據(jù)。
- 讀取原有的校驗(yàn)塊信息。
- 用新校驗(yàn)數(shù)據(jù)與原校驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行XOR操作得到新的校驗(yàn)數(shù)據(jù)。
- 將新數(shù)據(jù)寫(xiě)入到磁盤(pán)，將新的校驗(yàn)數(shù)據(jù)寫(xiě)入到檢驗(yàn)磁盤(pán)。
由于這個(gè)機(jī)制，每次寫(xiě)入操作實(shí)際上需要兩次讀操作和兩次寫(xiě)操作，因此RAID 5的寫(xiě)懲罰是4。
不考慮緩存和其他優(yōu)化，RAID 5陣列的寫(xiě)入性能理論上只有單個(gè)硬盤(pán)寫(xiě)入性能的1/4。
不同的RAID級(jí)別的寫(xiě)懲罰（Write Penalty）：
| RAID | Write Penalty |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 2 |
| 4 | 4 |
| 5 | 4 |
| 6 | 6 |
| 10 | 2 |
RAID 0 時(shí)，是把所有盤(pán)作為一塊兒盤(pán)來(lái)使用，每次寫(xiě)入時(shí)不考慮緩存的影響，對(duì)應(yīng)物理磁盤(pán)的寫(xiě)入也只會(huì)有一次。
RAID 1和10 時(shí)因?yàn)閿?shù)據(jù)的鏡像存在的，每次都是雙寫(xiě)，故是2。
RAID 5和4時(shí) 由于要計(jì)算校驗(yàn)位的機(jī)制存在，需要讀數(shù)據(jù)、讀校驗(yàn)位、寫(xiě)數(shù)據(jù)、寫(xiě)校驗(yàn)位四個(gè)步驟，所以寫(xiě)懲罰值是4。
RAID 6時(shí)，需要寫(xiě)兩個(gè)校驗(yàn)數(shù)據(jù)，與RAID 5相比，多了一組校驗(yàn)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，所以RAID 6的寫(xiě)懲罰值是6
計(jì)算IOPS
IOPS (Input/Output Operations Per Second ) 是衡量磁盤(pán)的讀寫(xiě)能力的主要指標(biāo)之一；單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)能處理的I/O請(qǐng)求數(shù)量；磁盤(pán)的IOPS 就是在一秒內(nèi)，磁盤(pán)進(jìn)行多少次I/O讀寫(xiě)操作。
單塊磁盤(pán)IOPS計(jì)算
傳統(tǒng)的磁盤(pán)是機(jī)械裝置，一個(gè)完整的IO操作會(huì)分為尋址，旋轉(zhuǎn)等待，數(shù)據(jù)傳輸三步；
- 尋址即磁盤(pán)的驅(qū)動(dòng)臂帶讀寫(xiě)磁頭移動(dòng)到要操作數(shù)據(jù)塊所在磁道正上方的耗時(shí)，一般在3-15ms，一般都在10ms左右；
- 旋轉(zhuǎn)等待，即在找到對(duì)應(yīng)磁道后磁頭要等待盤(pán)片旋轉(zhuǎn)到初始數(shù)據(jù)所在扇區(qū)的正上方的過(guò)程的耗時(shí)，這個(gè)過(guò)程稱為旋轉(zhuǎn)延遲，這個(gè)一般取決于磁盤(pán)的轉(zhuǎn)速，即我們常說(shuō)的7200轉(zhuǎn)，15000轉(zhuǎn)等。
- 數(shù)據(jù)傳輸，即磁頭不斷讀寫(xiě)數(shù)據(jù)塊，知道完成本次IO所需操作的全部數(shù)據(jù)的耗時(shí)，這個(gè)時(shí)間去取決于數(shù)據(jù)傳輸速率，目前SATAII 可達(dá)到300MB/s的傳輸速率，這個(gè)傳輸時(shí)間通常遠(yuǎn)小于以上兩部分的耗時(shí)，一般忽略不計(jì)。
一塊磁盤(pán)的IOPS理論值計(jì)算公式：
IOPS = 1000 MS/(尋址耗時(shí) + 旋轉(zhuǎn)延遲耗時(shí)) ，不同轉(zhuǎn)速的理論最大值：
IOPS = 1000 / (3 + 60000/7200/2) = 140
IOPS = 1000 / (3 + 60000/10000/2) = 167
IOPS = 1000 / (3 + 60000/15000/2) = 200
raid組磁盤(pán)IOPS計(jì)算
在實(shí)際存儲(chǔ)方案設(shè)計(jì)的過(guò)程中，計(jì)算實(shí)際可用IOPS的過(guò)程中必須納入RAID的寫(xiě)懲罰計(jì)算。
計(jì)算公式如下：
物理磁盤(pán)總的IOPS = 物理磁盤(pán)的IOPS × 磁盤(pán)數(shù)目
可用的IOPS = (物理磁盤(pán)總的IOPS * 寫(xiě)百分比 ÷ RAID 寫(xiě)懲罰) + （物理磁盤(pán)總的IOPS × 讀百分比）
8盤(pán)位7200轉(zhuǎn)的raid5的讀寫(xiě)比為4:1的理論最大值：
理論的IOPS = (140 * 7 * 80% ÷ 4) + （140 * 7 * 20%）= 392
參考文章：
https://www.dostor.com/article/2013-08-26/349588.shtml
https://www.cnblogs.com/morgan363/p/12192159.html
