单主机连接下磁盘阵列存储系统的性能

一般来说，在单主机连接场景下，磁盘或磁盘阵列的性能最佳。大多数操作系统都基于独占文件系统，这意味着文件系统只能由单个操作系统拥有。因此，操作系统和应用软件都会根据磁盘存储系统的特点来优化其数据读写。此优化旨在减少物理寻道时间并减少磁盘机械响应时间。每个程序进程的数据请求都由操作系统处理，从而对磁盘或磁盘阵列产生优化且有序的数据读写请求。这使得此设置中的存储系统具有最佳性能。

对于磁盘阵列，虽然在操作系统和各个磁盘驱动器之间添加了额外的RAID控制器，但当前的RAID控制器主要管理和验证磁盘容错操作。它们不执行数据请求合并、重新排序或优化。 RAID 控制器的设计基于以下假设：数据请求来自单个主机，并且已由操作系统优化和排序。控制器的缓存仅提供直接和计算缓冲功能，而不对数据进行排队以进行优化。当缓存很快被填满时，速度立即下降到磁盘操作的实际速度。

RAID控制器的主要功能是从多个磁盘创建一个或多个大型容错磁盘，并利用每个磁盘上的缓存功能提高整体数据读写速度。 RAID控制器的读缓存显着提高了磁盘阵列在短时间内读取相同数据时的读取性能。整个磁盘阵列的实际最大读写速度受到主机通道带宽、控制器CPU的验证计算和系统控制能力（RAID引擎）、磁盘通道带宽和磁盘性能（各磁盘实际性能的综合）中最低值的限制。所有磁盘）。此外，操作系统数据请求的优化基础与 RAID 格式之间的不匹配（例如 I/O 请求的块大小与 RAID 段大小不匹配）可能会严重影响磁盘阵列的性能。

传统磁盘阵列存储系统在多主机访问下的性能变化

在多主机访问场景下，磁盘阵列的性能相对于单主机连接有所下降。在小型磁盘阵列存储系统中，通常具有单个或冗余的磁盘阵列控制器对和有限数量的连接磁盘，性能受到来自各个主机的无序数据流的影响。这会导致磁盘寻道时间、数据段头尾信息以及读取、合并、验证计算和重写过程的数据碎片增加。因此，随着连接的主机数量增多，存储性能会下降。

在大规模磁盘阵列存储系统中，性能下降与小型磁盘阵列不同。这些大型系统采用总线结构或交叉点交换结构来连接多个存储子系统（磁盘阵列），并包含大容量缓存和主机连接模块（类似于通道集线器或交换机），以便总线或交换内有更多主机结构。性能很大程度上取决于事务处理应用中的缓存，但在多媒体数据场景中效果有限。虽然这些大型系统中的内部磁盘阵列子系统相对独立地运行，但单个逻辑单元仅构建在单个磁盘子系统内。因此，单个逻辑单元的性能仍然很低。

综上所述，小型磁盘阵列由于数据流无序而导致性能下降，而具有多个独立磁盘阵列子系统的大型磁盘阵列可以支持更多的主机，但仍然面临多媒体数据应用的限制。另一方面，基于传统RAID技术并使用NFS和CIFS协议通过以太网连接与外部用户共享存储的NAS存储系统在多主机访问环境中性能下降较少。 NAS 存储系统使用多个并行 TCP/IP 传输来优化数据传输，从而在单个 NAS 存储系统中实现约 60 MB/s 的最大共享速度。使用以太网连接可以使数据在瘦服务器中的操作系统或数据管理软件管理和重新排序后以最佳方式写入磁盘系统。因此，磁盘系统本身不会出现明显的性能下降，使得NAS存储适合需要数据共享的应用。