ディスクアレイ、RAIDレベルの違いによるパフォーマンス性能比較

 

主要なRAIDレベルの一般的なパフォーマンス概要


RAIDのレベルの仕組み・機能については
ストレージ 用語解説 RAID 富士通

RAID0: ストライピング

RAID0では、複数の物理ディスクをストライプに分割し、単一の論理ユニットとしてアクセスする。
それぞれのディスクドライブは、チャンクと呼ばれる単位に分割される。
チャンクサイズ(chunk size)、インタレースサイズ(interlace size)、ストレイプユニットサイズ(stripe unit size)と同じ意味合いです。
ストライプ幅(stripe width)=チャンクサイズ×ディスクドライブ本数
シーケンシャルなパフォーマンスは、パフォーマンスが最良になるのは、要求データサイズがストライプ幅と等しい場合である。
負荷がすべてのディスクに均等に分散する効果が生まれ、アレイ中の各デバイスの使用率も下がり、ランダムアクセスパフォーマンスも向上する。
ランダムアクセスの場合では、可能な限りディスク数を増やすとパフォーマンスが最良となる。
(どの処理要求の場合でも対象となるディスクが1台から2台だけになるため、ディスク数を最大にすると、ディスク使用率が最小となる)
できる限り多くのドライブをアクティブに保ち、異なる処理要求に対応させることが目的である。

RAID0アレイは必ずディスクのパフォーマンスを向上させる。
しかし信頼性・障害耐久性がない。
(IOパフォーマンス重視のテンポラリーディスクとして使用されることがある)

RAID1: ミラーリング

ミラーリングされたデバイスのパフォーマンスはやや複雑で、書き込みは必ずすべてのメンバディスクにコミットしなければならない。






















このため、どんな書き込みパフォーマンスを最高な状態にしても、単一ディスクと比較した場合わずかに劣る。
ミラーリング書き込みを管理するポリシーにも依存するが、書き込み性能は単一ディスクの約50%~80%となる。
(パラレルメンバライトポリシーの場合約80%、シリアルメンバライトポリシーの場合約50%)
ミラーの読み取りパフォーマンスは、シングルスレッドのパフォーマンス(ランダム、シーケンシャル共に)では、メンバディスク単体の場合とほぼ同程度である。
パフォーマンスが最高となるのは、ランダムアクセスで読み取り処理の場合である。
(ランダムアクセスの読み取りでは、システムが読み取り要求に応えるべく最も負荷の軽いディスクを選択できる)

■ RAID1アレイ iometerテスト結果
内蔵ハードディスクユニット-147GB(3.5インチ, SAS,15,000rpm)×2












読み取り(Read)パフォーマンス、単一ディスクと同程度。
書き込み(Write)パフォーマンス、単一ディスクより低い
単一ディスクより信頼性・障害耐久性があり、使用できるディスクサイズ単位あたり高コスト(単一ディスクの2倍)































































































RAID2: ハミングコードアレイ

ハミングコード方式を使用したRAID構成、ハミングコード生成アルゴリズムの複雑さが災いしてRAID2は広く普及しなかった。

RAID3: パリティプロテクトされたストライプ

RAID3は、RAID0の低い信頼性と、RAID1の高いコストの問題の回避を目的としている。
RAID5のすべてのパリティデータが1台のディスクに保存される。
ディスクへシーケンシャルアクセスが多い場合は、優れている。

RAID4: 独立したディスクを使用するパリティプロテクトされたストライピング

RAID4はRAID3の拡張である。
RAID4は、RAID3と同じ長所・短所を持っている。シーケンシャルなスループットと読み取りパフォーマンスは優れているが、書き込みパフォーマンスは単一のメンバディスクと同じくらい遅い。

RAID5: 分散、パリティプロテクトされたストライピング


RAID5アレイのシングルスレッドの読み取りは、ディスク台数が1つ少ないストライプ(RAID0)とほぼ同じ速度である。
例えば、6台のディスクから構成されるRAID5アレイは、5台のディスクから構成されるRAId0アレイと同じ速度である。
RAID5ボリュームからのマルチスレッドの読み取り(すなわち、複数の並列した読み取り)は、RAID0ボリュームよりも高速である。
RAID5にはディスクが追加されており、使用率がより多くのディスクに分散されるためである。

書き込みパフォーマンスは複雑である。
書き込み処理は通常、読み取り+変更+書き込みサイクルを含むという問題がある。
パリティデータを計算するために、ストライプ中のデータの残り(パリティコンテクスト)を読み取る必要がある。
次に新しいデータが挿入され、データとそのパリティがディスクに書き戻される。
だいたい書き込みパフォーマンスは単一ディスクの場合の約25%~50%
RAID5の実際の弱点は、書き込みパフォーマンスである。

■ RAID5アレイ iometerテスト結果
内蔵ハードディスクユニット-300GB(2.5インチ, SAS,10,000rpm)×4















読み取り(Read)パフォーマンス、単一ディスクよりかなり高い(RAID0の3本ディスクと同程度)。
書き込み(Write)パフォーマンス、単一ディスクよりかなり低い
単一ディスクより信頼性・障害耐久性があり、使用できるディスクサイズ単位あたり低コスト。



















RAID10: ミラーされたストライピング


RAID10アレイの読み取りパフォーマンスは、RAID1とRAID0双方から構造的な長所を引き継いでいる。
しかし、ランダムな読み取りでは、マルチスレッドの場合にはミラーリングの長所しか発揮しない。
RAID10アレイへの書き込みは、典型的にはストライプされただけのボリューム(RAID0)に比べて約30%遅い。
これは2回目のコピーを書くオーバーヘッドが原因である。
ディスクへランダムアクセスが多い場合は、優れている。

■ RAID10アレイ iometerテスト結果
内蔵ハードディスクユニット-1TB(3.5インチ, SATA, 7,200rpm)×4















読み取り(Read)パフォーマンス、単一ディスクより高い。
書き込み(Write)パフォーマンス、単一ディスクより高い
単一ディスクより信頼性・障害耐久性があり、使用できるディスクサイズ単位あたり高コスト(単一ディスクの2倍)。

















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作成日:
更新日:2010/05/14
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