DeviceTypeIOPS
7,200 rpm SATA drivesHDD~75-100 IOPS[2]
10,000 rpm SATA drivesHDD~125-150 IOPS[2]
10,000 rpm SAS drivesHDD~140 IOPS [2]
15,000 rpm SAS drivesHDD~175-210 IOPS [2]

 

RAID levelReadWrite
RAID 011
RAID 1 and 1012
RAID 514
RAID 616

 

假设你有10个驱动器,每个驱动器的IOPS为150,那么总的IOPS为1500

如果使用raid5的话可以得到1500个读IOPS,375个写IOPS.

 

如何监控读写操作的IOPS?

使用windows自带的perfmon监控如下值:

逻辑/物理磁盘的Avg.Disk read/sec,Avg.Disk write/sec.

还有Disk Transfers/sec.Disk Transfers/sec是读写IOPS的综合

磁盘响应时间(Disk Response Time)条目

1.Avg. Disk sec/Transfer:显示了存储端处理的每个IO的平均时间。

  2.Avg. Disk sec/Read:显示了存储端处理的每个读IO的平均时间。

  3.Avg. Disk sec/Write:显示了存储端处理的每个写IO的平均时间。

上述条目显示的单位都是毫秒ms

IOPS条目

       1.Disk Transfers/sec:显示了磁盘上的IOPS总数,直观的显示了说对应LUN上的每秒IO的吞吐量。

  2.Disk Reads/sec:显示了磁盘每秒的读IO数量。

  3.Disk Writes/sec:显示了磁盘每秒的写IO数量。

Throughput(MB/s)条目:  

  1.Disk Bytes/sec:显示了磁盘上的总的数据传输量,单位为Byte。

  2.Disk Read Bytes/sec:显示了磁盘上读数据的传输量。

  3.Disk Write Bytes/sec:显示了磁盘上写数据的传输量。

读写百分比  

% idle time 、%disk time、%disk read time、% disk write time这几个值显示磁盘处于做读写状态的百分比。理论上,disk time%这个值应该小于100%,否则则说明磁盘处于极度繁忙状态,或存在性能问题。

队列条目  

  Avg. Disk Queue Length、Avg. disk read queue length、Avg. disk write queue length、Current Disk Queue Length这几个值显示了磁盘队列长度的相关信息。所谓Disk Queue也就是服务器端发出的存储操作正在等待被存储处理的请求数目。例如有一个应用发出一条读请求,但是目标磁盘当时正在处理其他任务。那么这个新的读请求就会被放在磁盘队列里。这时候磁盘队列的值就是1。理论上讲,Current Disk Queue Length的这个值不应该长时间地大于2。Avg. Disk Queue Length的值也是,如果看到采样期间,平均的Queue Length大于1,则说明在采样的某段时间存储无法完全响应应用端说发出的IO请求的。

 

 

参数

描述

磁盘转速

这个参数直接影响磁盘能够从正确的扇区读取数据的快慢

15,000 RPM: 150 随机 IOPS
10,000 RPM: 110 随机 IOPS
5,400 RPM: 50 随机 IOPS

Read/Write

IOPS 可以分解为读和写操作。不同的进程对读写的密集程度不一。读、写比例影响总IOPS


 

  • 读: 20%

  • 写: 80%(MCS下为50%:50%)

RAID 级别

RAID 配置会由于不同类型的冗余影响实际写的数量。写惩罚会影响总IOPS

RAID 0: 无RAID 惩罚
RAID 1:  penalty of 2
RAID 10: Penalty of 2
RAID 5 (4 disks): Penalty of 4
RAID 5 (5 disks): Penalty of 5

桌面

生命周期

每个桌面有6种状态,每个阶段对存储子系统都有不同的影响.

启动: 26 IOPS
登录: 14 IOPS
工作:

  • 轻量: 4-8 IOPS

  • 普通: 8-12 IOPS

  • 重量: 12-20 IOPS

空闲: 4 IOPS
登出: 12 IOPS
Offline: 0 IOPS

根据这6种不同的虚拟桌面状态可以帮助架构师基于每服务器计算IOPS需求和完整的虚拟桌面基础架构.公式如下 :

总原生  IOPS=磁盘转速 IOPS * 磁盘数目

举例而言: 假设我们有8 块72G 的15,000 转 SCSI3 驱动,并按照RAID 10 配置。那么,这个存储系统总共会产生720 个功能性IOPS,计算公式如下:

功能性 IOPS=(((总原生 IOPS×写 %))/(RAID 惩罚))+(总原生IOPS×读 %)

总原生 IOPS=150×8=1200

功能性IOPS=(((1200× .8))/2)+(1200×.2)= 720

如果是MCS, 功能性IOPS =(1200*0.5)/2+ 1200*0.5=900 

这个计算会帮助确定当所有的桌面执行同样行为时候的可能性,当然,不是所有的情况都适合。实际上,在不同的hypervisor 上,不同的虚拟机状态可能是不一样的。因此,作为一个架构师来说,你需要根据不同桌面的综合体验来计算不同的服务器需求。根据计算,很有可能你都会发现可能你根本不需要SAN,使用本地硬盘就足够了!

 

浅谈RAID写惩罚(Write Penalty)与IOPS计算

作者:dostor出处:博客2013-08-27 08:41

  介绍

  通常在讨论不同RAID保护类型的性能的时候,结论都会是RAID-1提供比较好的读写性能,RAID-5读性能不错,但是写入性能就不如RAID-1,RAID-6保护级别更高,但写性能相对更加差,RAID10是提供最好的性能和数据保护,不过成本最高等等。其实决定这些性能考虑的因素很简单,它就是RAID Write Penalty(写惩罚)。本文从原理上解释了不同RAID保护级别的写惩罚,以及通过写惩罚计算可用IOPS的方法。

  更多信息

  RAID-5 Write Penalty的例子:

  存储方案规划的过程中,最基本的考虑因素有两个,性能和容量。性能上的计算看可以分为IOPS和带宽需求。计算IOPS,抛开存储阵列的缓存和前端口不谈。计算后端物理磁盘的IOPS不能简单的把物理磁盘的最大IOPS相加而获得。原因是,对于不同的RAID级别,为了保证当有物理磁盘损坏的情况下可以恢复数据,数据写入的过程中都需要有一些特别的计算。比如对于RAID-5,条带上的任意磁盘上的数据改变,都会重新计算校验位。如下图所示,一个7+1的RAID-5的条带中,七个磁盘存储数据,最后一个磁盘存储校验位。

  对于一个数据的写入,我们假设在第五个磁盘上写入的数据为1111,如下图所示。那么整个RAID-5需要完成写入的过程分为以下几步:

  1.读取原数据0110,然后与新的数据1111做XOR操作: 0110 XOR 1111 = 1001

  2.读取原有的校验位0010

  3.用第一步算出的数值与原校验位再做一次XOR操作: 0010 XOR 1001 = 1011

  4.然后将1111新数据写入到数据磁盘,将第三步计算出来的新的校验位写入校验盘。

  由上述几个步骤可见,对于任何一次写入,在存储端,需要分别进行两次读+两次写,所以说RAID-5的Write Penalty的值是4。

  不同RAID级别的Write Penalty:

  下表列出了各种RAID级别的Write Penalty值:

  RAID-0:直接的条带,数据每次写入对应物理磁盘上的一次写入

  RAID-1和10:RAID-1 和RAID-10的写惩罚很简单理解,因为数据的镜像存在的,所以一次写入会有两次。

  RAID-5:RAID-5由于要计算校验位的机制存在,需要读数据、读校验位、写数据、写校验位四个步骤,所以RAID-5的写惩罚值是4。

  RAID-6:RAID-6由于有两个校验位的存在,与RAID-5相比,需要读取两次校验位和写入两次校验位,所以RAID-6的写惩罚值是6。

  计算IOPS:

  根据上文的描述,在实际存储方案设计的过程中,计算实际可用IOPS的过程中必须纳入RAID的写惩罚计算。计算的公式如下:

  物理磁盘总的IOPS = 物理磁盘的IOPS × 磁盘数目

  可用的IOPS = (物理磁盘总的IOPS × 写百分比 ÷ RAID写惩罚) + (物理磁盘总的IOPS × 读百分比)

  假设组成RAID-5的物理磁盘总共可以提供500 IOPS,使用该存储的应用程序读写比例是50%/50%,那么对于前端主机而言,实际可用的IOPS是:

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

通常当数据库管理员提出需要更多存储空间的时候,他们还会指定必须要达到多少IOPS。现在有这样一个需求,20TB存储空间同时满足4500 IOPS+RAID 5,我应该如何计算?RAID 5或者RAID 1/0的时候分别需要多少块硬盘?


首先需要知道I/O中读操作(Read)与写操作(Write)所占的百分比。然后通过下列公式,将主机的IOPS需求转换成硬盘实际IOPS负载:

RAID类型公式
RAID 5和3Drive IOPS = Read IOPS + 4*Write IOPS
RAID 6Drive IOPS = Read IOPS + 6*Write IOPS
RAID 1和1/0Drive IOPS = Read IOPS + 2*Write IOPS

假定4500 IOPS中读/写比是2:1,则不同RAID类型Drive IOPS要求分别如下:

RAID 1/0: (2/3)*4500 + 2*(1/3)*4500 = 6000 IOPS

RAID 5: (2/3)*4500 + 4*(1/3)*4500 = 9000 IOPS

RAID 6: (2/3)*4500 + 6*(1/3)*4500 = 12000 IOPS

再参照下表中不同类型硬盘单块IOPS参数,得出需要多少块硬盘:

硬盘类型IOPS
Fibre Channel 15k rpm180
SAS 15k rpm180
Fibre Channel 10k rpm140
SATA 7.2k rpm80
SATA 5.4k rpm40
Flash drive2500

假定选用FC 15K RPM硬盘,则:

RAID 1/0: 6000/180 = 34 块

RAID 5: 9000/180 = 50 块

RAID 6: 12000/180 = 67 块

注:实际情况下还需考虑Vault Drivers (共5块)以及Hot Spares (建议每30块硬盘一个)。

最后,如果选用600GB FC硬盘来实现20TB可用空间,则RAID 1/0需要78块,RAID 5需要42块。