最新磁盘阵列的主要性能指标电子教案

磁盘阵列的性能指标

购买存储时需要的考虑性能如下：1.磁盘空间，2.磁盘组性能。磁盘空间主要取决于磁盘阵列类型及磁盘个数。而磁盘性能包括吞吐量(传输带宽)和磁盘IOPS。

1磁盘阵列的吞吐量(传输带宽)

传输带宽指的是硬盘或设备在传输数据的时候数据流的速度。他主要取决于磁盘阵列的构架，通道的大小以及磁盘的个数。不同的磁盘阵列存在不同的构架，但他们都有自己的内部带宽(如主线型或星型)，不过一般情况下，内部带宽都设计足够充足，不会存在瓶颈。磁盘阵列与服务器之间的数据通道便对吞吐量的影响很大。下面是常用通道的带宽：

2Gbps 光纤通道,(250MB/s), 4Gbps 光纤通道(500MB/S)，SCSI最高速度是320MB/s，SATA是150MB/s，IED 133MB/s。最后说一下是硬盘的限制，目前SCSI硬盘数据传输率最高在80MB/s，SAS硬盘数据为传输率最高在80-100MB/S。对于数据库小数据的离散写入，其传输率远远达不到这个值。

下面举例来说明。如果写一个10M的文件需要0.1S，则磁盘计算出磁盘带宽为100M/s,如果写10000个大小为1KB的文件需要10S，则磁盘带宽只有1M/s.

如果存储内部结构是总线型的，不建议使用超过6个块硬盘。超过6块磁盘后，存储在寻址过程中容易出现丢失的情况，同时6个块磁盘的传输速率大于磁盘阵列接口的传输速度，从而使用存储接口速度成了整个存储传输性能的瓶颈。而光纤存储和光纤硬盘就没有这个问题(DELL MD3000就是主线型的存储)。

2 磁盘阵列的IOPS

决定IOPS的主要取决于磁盘阵列RAID类型，CACHE命中率以及磁盘个数。CACHE 的命中率取决于数据的分布，CACHE size的大小，数据访问的规划，以及CACHE的算法。如果要详细讨论才复杂了，这里不做详细说明。但磁盘阵列读Cache的命中率越高，这样可以减少去读取存放在磁盘上的数据，而直接从Cache中直接将数据传送给客户端，从而提高磁盘的IOPS值。

根据厂商网站上给出的规范，数据库服务器的物理驱动器的吞吐能力的理论值为300IOPS，因为吞吐率一旦超过85%，一会出现I/O瓶颈，所以要确定生产环境中每个物理存储器的最大可接受吞吐量是255IOPS(300×85%=255)。但实际情况很难达到这个值。建议硬盘吞吐量按200iops比较好。

同样用上面的例子来说明磁盘IOPS对磁盘性能的影响。写入10000个文件时，根据文件分布情况和大小情况，可能需要做几万甚至，甚至十几万IO才能完成。而一个10MB的大文件，如果这个文件在磁盘上连续存放的话，只需要几十个IO就可以完成了。

综合影响磁盘的两个方面得出：具有高带宽的硬盘在传输大块连续数据时具有优势，而具有高IOPS的硬盘在传输小块不连续的数据时具体优势。而数据库中数据的写入多为不连续小数据，因此建议高IOPS磁盘及RAID类型。下面我们将一起来探讨磁盘RAID类型及特征。

那我们假定一个case，业务的iops是10000，读cache命中率是30%，读iops为60%，写iops为40%，磁盘个数为120，那么分别计算在raid5与raid10的情况下，每个磁盘的iops 为多少。

raid5:

单块盘的iops = (10000*(1-0.3)*0.6 + 4 * (10000*0.4))/120

= (4200 + 16000)/120

= 168

这里的10000*(1-0.3)*0.6表示是读的iops，比例是0.6，除掉cache命中，实际只有4200个iops

而4 * (10000*0.4) 表示写的iops，因为每一个写，在raid5中，实际发生了4个io，所以写的iops为16000个

为了考虑raid5在写操作的时候，那2个读操作也可能发生命中，所以更精确的计算为：

单块盘的iops = (10000*(1-0.3)*0.6 + 2 * (10000*0.4)*(1-0.3) + 2 * (10000*0.4))/120

= (4200 + 5600 + 8000)/120

= 148

计算出来单个盘的iops为148个，基本达到磁盘极限

raid10

单块盘的iops = (10000*(1-0.3)*0.6 + 2 * (10000*0.4))/120

= (4200 + 8000)/120

= 102

可以看到，因为raid10对于一个写操作，只发生2次io，所以，同样的压力，同样的磁盘，每个盘的iops只有102个，还远远低于磁盘的极限iops。

在一个实际的case中，一个恢复压力很大的standby(这里主要是写，而且是小io的写)，采用了raid5的方案，发现性能很差，通过分析，每个磁盘的iops在高峰时期，快达到200了，导致响应速度巨慢无比。后来改造成raid10，就避免了这个性能问题，每个磁盘的iops降到

100左右。Film Coefficient(对流换热系数) 流体与固体表面之间的换热能力，比如说，物体表面与附近空气温差1℃，单位时间单位面积上通过对流与附近空气交换的热量。单位为W/(m^2·℃)。表面对流换热系数的数值与换热过程中流体的物理性质、换热表面的形状、部位、表面与流体之间的温差以及流体的流速等都有密切关系。物体表面附近的流体的流速愈大，其表面对流换热系数也愈大。如人处在风速较大的环境中，由于皮肤表面的对流换热系数较大，其散热（或吸热）量也较大。对流换热系数可用经验公式计算，通常用巴兹公式计算

1、详细内容

对流传热系数也称对流换热系数。对流换热系数的基本计算公式由牛顿于1701年提出，又称牛顿冷却定律。牛顿指出，流体与固体壁面之间对流传热的热流与它们的温度差成正比，即：

q = h*(tw-t∞)

Q = h*A*(tw-t∞)=q*A

式中：

q为单位面积的固体表面与流体之间在单位时间内交换的热量，称作热流密度，单位W/m^2；

tw、t∞分别为固体表面和流体的温度，单位K；

A为壁面面积，单位m^2；

Q为面积A上的传热热量，单位W；

h称为表面对流传热系数，单位W/(m^2.K)。

2、理论发展

对流换热系数h的物理意义是：当流体与固体表面之间的温度差为1K时，1m*1m壁面面积在每秒所能传递的热量。h的大小反映对流换热的强弱。

如上所述，h与影响换热过程的诸因素有关，并且可以在很大的范围内变化，所以牛顿公式只能看作是传热系数的一个定义式。它既没有揭示影响对流换热的诸因素与h之间的内在联系,也没有给工程计算带来任何实质性的简化，只不过把问题的复杂性转移到传热系数的确定上去了。因此，在工程传热计算中，主要的任务是计算h。计算传热系数的方法主要有实验求解法、数学分析解法和数值分析解法。

影响对流传热强弱的主要因素有：

1. 对流运动成因和流动状态；

2. 流体的物理性质（随种类、温度和压力而变化）；

3. 传热表面的形状、尺寸和相对位置；

4. 流体有无相变（如气态与液态之间的转化）。