可以在SSD上建传统RAID吗?

当被问及“在SSD上能否建传统RAID”这个问题的时候，大家的第一反应应该是“可以建，但是需要Trim命令的支持”。在网上也可以看到很多人拿SSD来建RAID，但基本上都会配置成RAID0或者RAID1。很少有人会去建RAID5，这是为什么呢？

答案很简单，在SSD基础上如果配置类似于RAID5这样的Parity-RAID，那么SSD的整体性能不能很好的发挥出来，更为重要的是Parity-RAID会影响SSD的寿命。一句话，Traditional RAID kills SSD。所以，传统RAID不能直接配置到SSD上，不仅仅是因为Trim命令的支持问题。

在分析传统RAID在SSD上的问题之前，首先看一下RAID能够给SSD整体带来什么价值？Tom’s Hardware在SSD的基础上配置了一个RAID0，并且对比了RAID0和单块SSD的性能。从下图可以看出，当两块SSD被配置成RAID0之后，无论是顺序读或者写，性能基本上可以做到翻倍。所以，配置成RAID0之后，可以提升系统的整体吞吐量。RAID0模式下的顺序读写性能对比如下所示：

 

 

第二个比较关心的是随机读写能力。SSD的一大优势在于随机读写能力强，具有很高的IOPS，因此当配置成RAID之后，是否可以将IOPS的能力翻倍呢？答案是不一定的，当队列深度很小的时候，RAID0模式下的随机读写能力和单盘的性能没有差距。当队列深度为1时，RAID0模式下的随机读写性能对比如下：

 

 

只有当队列深度达到一定程度之后，RAID0的随机读写能力才能有所提升。当queue_depth达到64时，随机读写性能如下所示，基本上可以达到单盘性能的两倍：

 

 

第三个比较关心的问题是延迟。在数据库等应用中，特别在意IO延迟指标。组建RAID之后是否能够降低延迟指标呢？从原理上来讲，RAID只能延长IO延迟，并不能降低IO延迟。Tom’s Hardware的测试结果如下所示：

 

 

从上图可以看出，引入RAID0之后，延迟时间增加了。所以，总体来讲，RAID可以提升系统的整体吞吐量；在Queue Depth很大的情况下，提升系统的随机IO能力；对延迟没有改善，只能增加延迟；如果配置成Parity-RAID的方式，还可以提升数据的可靠性。

在很多应用中，需要很强的IO吞吐量、IOPS、数据可靠性以及大容量，那么此时就需要RAID来支持了。但是，前面提到传统Parity-RAID在SSD介质上不能很好的工作，只能加速SSD的磨损。传统RAID主要存在的问题如下：

1、RAID的partial-stripe写问题。在RAID5之类的Parity-RAID中，一旦发生Partial-stripe写，那么首先需要将条带中没有被更新的数据读出来，然后和新写入的数据进行合并，最后计算校验值，将新更新的数据和校验值一同写入磁盘。整个Partial-stripe写的过程就是一次“读-修改-写”。从性能的角度来看，partial-stripe写过程严重影响了性能，增加了IO延迟。更为重要的是partial-stripe写会频繁的更新parity数据。由于SSD采用的是out-of-place的数据更新方式，所以这种频繁parity数据更新会导致SSD写放大系数增大，影响SSD的使用寿命。

2、数据重构问题。传统RAID的数据重构是针对盘的。也就是说当RAID中一块盘出现故障时，RAID会将该盘从RAID组中剔除，并且找一个空闲Spare盘进行数据重构。盘级数据重构会从头至尾对SSD进行数据重构，即Spare SSD会被从头至尾写一遍。在SSD中采用FTL进行page/block映射，如果SSD中的所有page页都被耗尽，那么SSD会被迫启动Garbage Collection，使得SSD性能达到最差。

3、数据同步问题。该问题和数据重构问题类似。

4、SSD盘同时发生故障问题。Parity-RAID将条带中的数据均匀分布到所有磁盘上，使得所有磁盘上的IO均等。对于SSD盘而言，其寿命基本是相同的。因此，在RAID这种使用模式下，SSD在短时间内同时发生故障的概率是很高的。

SSD盘和磁盘相比，底层技术是完全不同的。传统RAID不能很好的配合SSD盘，使得整体性能和SSD使用寿命都会受到严重影响。因此，在SSD上建RAID不是件那么容易的事情。