通常在討論不同RAID保護型別的效能的時候，結論都會是RAID-1提供比較好的讀寫效能，RAID-5讀效能不錯，但是寫入效能就不如RAID-1，RAID-6保護級別更高，但寫效能相對更加差，RAID10是提供最好的效能和資料保護，不過成本最高等等。其實決定這些效能考慮的因素很簡單，它就是RAID Write Penalty（寫懲罰）。本文從原理上解釋了不同RAID保護級別的寫懲罰，以及透過寫懲罰計算可用IOPS的方法。

RAID-5 Write Penalty的例子:

儲存方案規劃的過程中，最基本的考慮因素有兩個，效能和容量。效能上的計算看可以分為IOPS和頻寬需求。計算IOPS，拋開儲存陣列的快取和前埠不談。計算後端物理磁碟的IOPS不能簡單的把物理磁碟的最大IOPS相加而獲得。原因是，對於不同的RAID級別，為了保證當有物理磁碟損壞的情況下可以恢復資料，資料寫入的過程中都需要有一些特別的計算。比如對於RAID-5，條帶上的任意磁碟上的資料改變，都會重新計算校驗位。如下圖所示，一個7+1的RAID-5的條帶中，七個磁碟儲存資料，最後一個磁碟儲存校驗位。

對於一個資料的寫入，我們假設在第五個磁碟上寫入的資料為1111，如下圖所示。那麼整個RAID-5需要完成寫入的過程分為以下幾步：

1. 讀取原資料0110，然後與新的資料1111做XOR操作： 0110 XOR 1111 = 1001
2. 讀取原有的校驗位0010
3. 用第一步算出的數值與原校驗位再做一次XOR操作： 0010 XOR 1001 = 1011
4. 然後將1111新資料寫入到資料磁碟，將第三步計算出來的新的校驗位寫入校驗盤。

 

由上述幾個步驟可見，對於任何一次寫入，在儲存端，需要分別進行兩次讀+兩次寫，所以說RAID-5的Write Penalty的值是4。

不同RAID級別的Write Penalty：

下表列出了各種RAID級別的Write Penalty值：

 

RAID	Write Penalty
0	1
1	2
5	4
6	6
10	2

 

RAID-0：直接的條帶，資料每次寫入對應物理磁碟上的一次寫入

RAID-1和10：RAID-1 和RAID-10的寫懲罰很簡單理解，因為資料的映象存在的，所以一次寫入會有兩次。

RAID-5：RAID-5由於要計算校驗位的機制存在，需要讀資料、讀校驗位、寫資料、寫校驗位四個步驟，所以RAID-5的寫懲罰值是4。

RAID-6：RAID-6由於有兩個校驗位的存在，與RAID-5相比，需要讀取兩次校驗位和寫入兩次校驗位，所以RAID-6的寫懲罰值是6。

 

 

計算IOPS:

 

根據上文的描述，在實際儲存方案設計的過程中，計算實際可用IOPS的過程中必須納入RAID的寫懲罰計算。計算的公式如下：

 

物理磁碟總的IOPS = 物理磁碟的IOPS × 磁碟數目

 

可用的IOPS = （物理磁碟總的IOPS × 寫百分比 ÷ RAID寫懲罰） + （物理磁碟總的IOPS × 讀百分比）

 

假設組成RAID-5的物理磁碟總共可以提供500 IOPS，使用該儲存的應用程式讀寫比例是50%/50%，那麼對於前端主機而言，實際可用的IOPS是：

 

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