為什麼不能用分散式磁碟的方式來避免磁碟 IO 吃緊？

01-25

我本人不太了解硬體，自己是小半個發燒友，有時候也研究下。
最近我給我的win8筆記本配了一塊msata的ssd，做了intel快速啟動。多餘的空間我轉移了部分Program Files (x86)里的東西。然後就發現磁碟佔用原來是可以分布的，磁碟0和磁碟1同時工作，磁碟0是c,d,e盤；磁碟1額外的空間格式化成了f盤如果磁碟0吃緊，那麼也不影響磁碟1的Program Files (x86)內程序開啟速度。當然也有少量影響，比如很多信息其實還得從磁碟0去訪問，比如C盤。
這樣，讓我產生幾個疑問：
1. 磁碟IO是否問題在於磁碟本身，主板根本不存在問題
2. 為什麼在當前磁碟IO嚴重影響PC整機性能的情況下不採取分散式磁碟解決磁碟讀寫IO並發問題呢

其實要分布也不難啊，比如每塊HDD磁碟的讀處理能力是100M/S 那麼，為了提升這個能力我就把數據分發放在3個HDD上。這個速度可以理論上提高3倍啊在物理上他們分布在3個磁碟里，在數據上他們只體現成邏輯區C: 這個軟技術我覺得不難吧？？？
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分散式磁碟是我隨意說的個名詞，為了不混淆概念，我特意說明一下：
這個取自分散式構架的分布基礎原理，比如壓力負載分布等。用在這裡是為了詢問到底在磁碟IO上能不能做單台PC的本地磁碟組以多塊磁碟的方式來提升磁碟IO性能。
剛才有人告訴我，這個技術其實有個專業名詞叫RAID。 RAID的話我老聽說，但一直沒深究這玩意到底幹嘛的。

感謝作答的幾位。讓我對這個問題有了更多的知識認知，你們提點一些，加上我自己的搜索，總算讓我更明白了。
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打造自己的起高速硬碟--雙硬碟RAID0全攻略

我百度了一下。已經知道了原來raid0技術就可以把2塊磁碟合成1塊，並且IO並發效率能夠提升一倍。如下：

　　注意事項
　　1.如果要做RAID 0必須至少有兩個硬碟，另外，一旦將硬碟組成RAID陣列就會丟失原來的數據。
　　2.選擇硬碟的時候最好完全一樣，否則會降低性能，此時的理論速度也只是慢硬碟速度的兩倍。
　　3.如果RAID 0陣列中的一塊硬碟損壞，硬碟陣列的數據將全部丟失，造成損失。

如上，我知道了這種技術其實存在，並且少量人也正在使用。
也知道了其風險 raid0 會讓硬碟容易損壞么？
如果用2個磁碟組raid0 那麼磁碟損壞率就提高了1倍。但由於本身磁碟損壞率不高，所以這個提高一倍也不高。
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另外我還找到了個專門找多塊ssd做raid0測試的帖子。。。

感受瘋狂速度金士頓多SSD組RAID實戰-IT168 內存硬碟專區

答主已經明白RAID技術就是答主所設想的「分散式磁碟方案」了。

之所以這種技術沒有在PC上普及，主要原因是需求、成本、體積和複雜性。最簡單的RAID0技術會讓磁碟組的容災能力大幅下降，磁碟組有一塊磁碟故障則整個組的數據完蛋，所以實際應用的很少；能夠提供較好容災能力的RAID5、RAID6成本較高，不僅需要犧牲一到二塊磁碟的空間，而且需要性能很好的控制卡才能提供較好的IO性能，而且陣列組建複雜，一般用戶極少使用。另一方面，普通用戶並不需要很高的大文件IO性能，所以用HDD組建RAID帶來的效果微乎其微；SSD出現後，普通用戶所需要的較高小文件IO性能又可以用單塊SSD滿足，所以SSD RAID也沒有多大意義。

但對於伺服器、工作站來說，有些場景下用戶需要的大文件或者小文件IO性能非常高，同時對存儲容量的需求極為龐大，又需要較好的容災能力，用多HDD或SSD組建RAID就成了自然的選擇。如今一個典型的16盤RAID6陣列，在使用常見的7200轉硬碟時可以提供高達2G/s的大文件持續讀寫能力，使用高性能SSD時讀寫能力更可以超過3G/s；基於多個PCIe SSD存儲卡組成的高性能RAID存儲伺服器即使在進行4k小文件讀寫時都可以達到上百萬IOPS（亦即4G/s）的恐怖性能。當然，這些方案的成本也根本不是一般的PC發燒友能想像的，由於距離消費者太遠，所以也很少有普通用戶知道它們的存在。至於這麼高的性能用在哪裡？比如影視後期工業比較重視大文件持續讀寫性能，典型的4k raw視頻的碼率高達1G/s以上，有時工程師需要同時處理多條視頻，那麼3G/s的存儲系統也只能說是湊合用；大型資料庫要求變態的小文件讀寫能力，IOPS達到上百萬有時都遠遠滿足不了需求，以至於需要將資料庫轉移至內存中才夠用。相比之下一般PC用戶的需求就都是毛毛雨了，所以隨便買塊SSD就可以跑的很歡暢啦。

(☆_☆)講了半天不就是RAID 0嗎。你有錢可以做啊，一般人不會做的，3個1T的盤比1個3T的硬碟要貴得多啊。

扯淡

SSD與硬碟，最大的提升是隨機性能提升，並不是在於順序讀取性能，

機械硬碟做RAID很容易提升順序讀取性能的，即使最頂級的SAS 15000轉做RAID0，也會因為磁碟尋道物理原因是無法與SSD比擬隨機性能。（ps區區20M隨機頂天，和SSD最低端就100M沒得比）

這不，要求性能的場景中，SSD就成為了標配。

忍不了了， @王軍華已經完全回答到點兒上了，題主還喋喋不休地在評論里說別人不懂，其實是自己不懂。

我告訴你為什麼你再怎麼分散式都沒用：

傳統機械硬碟的隨機讀取速度，取決於磁頭臂的移動速度。

從指令下達，到數據開始傳輸，平均延遲在7ms ~ 13ms。這個延遲是你再怎麼做分散式都不可能降低的。

這個都不知道就不要說自己是小半個發燒友了。

關鍵在於怎麼定義性能

IO性能主要由兩個參數定義：IOPS(每秒的IO個數)和RT(Response Time)。而RT等於每個IO的服務時間乘上IO隊列長度。

在一個非常簡化的模型里，如果操作系統每一時刻只能向磁碟子系統發一個IO，如果所有的應用都是同步IO模型，也就是說，如果上一個IO不返回，下一個IO就不發下去，那麼多個機械硬碟組成的RAID對隨機IO的性能是沒有幫助的。

但是，絕大部分現代操作系統不是這樣設計的。

絕大部分現代操作系統都為給IO子系統排隊列，在隊列里對IO做一些合併優化。很多伺服器應用都是非同步IO模型。絕大部分桌面操作系統都是多任務操作系統，多個應用會同時去訪問IO子系統。

所以，把多個機械磁碟以一定的方式組合起來，對隨機IO的性能是有提高的，而且通常提高的倍數等於參與這個組合的機械磁碟的個數。因為這個新的組合後的邏輯磁碟，相對於單個磁碟來說，在同一時刻能處理更多的IO。因此IOPS會提高，RT因為IO隊列長度的縮短也會提高（每個IO的服務時間不變）。

另外，實際上即使對於單個機械磁碟，也有緩存和queue depth，也是有能力接受多個IO並進行一定的優化的。

相反，迸發度較低的順序IO，磁碟多了以後提高反倒不是很明顯。當然如果這一組磁碟前面有個有計算能力和內存的控制器，可以預讀和做full-stripe write優化，那提高也是很大的。

要提高磁碟 I/O 的性能還得上 SSD。

磁碟瓶頸一般是指 HDD 的隨機讀寫太低，因此這個時候即使用上 RAID 0 隨機讀寫依然不高，磁碟 I/O 的瓶頸依然存在。

而如果你的瓶頸是順序讀寫無法滿足需求，此時就可以考慮通過 RAID 0解決。當然用SSD也行，不過價格太高了，容量還低。

不過對於大眾來說，磁碟 I/O 的瓶頸出在隨機讀寫，故用 RAID 0 的意義不大，而 SSD 目前價格並不便宜，因此也沒有完全普及，對於大眾來說，磁碟瓶頸還得存在個3、5年。

應用題：一個女人懷孕生子要280天，皇帝有十個妃子，那皇帝要等多少天能有一個自己的孩子？？

提主說的分散式應該就是Raid吧。

但是無論如何都不可能無限的提升磁碟IO性能，機械硬碟更是不可能提升響應速度。

能夠提升的只是順序讀寫速度，機械硬碟的隨機讀寫和響應速度無法通過這個來有效提升。

1、題主這個知識水平不能稱為小半個發燒友啊

2、IO瓶頸確實主要在盤那頭，不在主板

3、很多人都說過了，並行利用硬碟的方式是RAID。老技術，自己組建也沒什麼難度。

4、並發IO性能，這個問題有些模糊不清，你是要解決連續讀寫速率還是隨機讀寫速率？並行類RAID會提高連續讀寫速度，但是機械硬碟的尋道速度是物理限制，無法克服，也就是無法有效率地提高隨機讀寫性能

5、想要IO性能，SSD大法好（RAID0的話會降低隨機性能）

RAID 0 提高寫入速度，犧牲可靠性

RAID 1 提高順序讀取速度和可靠性，犧牲存儲空間

SSD 全面提高順序、隨機讀寫效率，全方面解決尋道延遲問題

印象中 Windows （8？）提供了某種類似 Apple Fusion Drive 的設置，同時利用 SSD 扮演 HDD 的「前端」來提高部分頻繁訪問文件的訪問速度；Linux 提供了 dm-cache 利用 SSD 作為 HHD 的緩存，區別在於 Linux 方案損失了 SSD 的整個容量。

不依賴 Windows 或 OS X 等系統的還有 Seagate 的 Hybrid drive，但這種獨立於系統 I/O 組件的緩存可能出現各種緩存抖動的情況，性能不一定可靠。

答主從不關心 Windows，相關信息如有偏差就當我沒說。

主板要做的是提供足夠的帶寬（如 SATA 6Gb/s 帶寬）給 SSD 以最大發揮功效。

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如果題主不是程序員的話，花錢上 SSD 就對了。新機器基本都有 SATA 6Gb/s 介面了，就算是 3Gb/s 的大致也夠；SSD 越大速度越快。

多的說了也白搭，「怎麼做更好」的事情交給程序員去考慮就好。

是的。

這種思路在Storage server中應用的很廣泛。

RAID0是可以多路同時寫，所以比原來快了。

而如果用分散式的機器寫，也是相當於多路同時寫，只不過也在多個機器上同時寫。要寫的內容發到別的機器上是很快的，因為網卡速率比硬碟IO速率高很多。

你要的不是分散式就是磁碟陣列(RAID)

如果你是台式機的話可以用多塊硬碟組 RAID 0 (現在的主板一般都帶陣列功能)

我以前技嘉主板是用三塊500G機械盤做陣列持續讀寫性能爽到爆但瞬間讀取性能很差

後來直接用SSD了主要是4k讀寫性能好

如果你想問SSD能不能RAID 我提前告訴你 SSD做RAID不能開啟TRIM 除非專用的RAID卡否則SSD性能會越來越差

如果你是做3D動畫,搞音視頻剪輯的特別追求磁碟速度可以買PCI-E 3.0介面的SSD 比如OCZ或華碩的 1G/s讀取

如果是網路伺服器 SAS硬碟陣列划算一般伺服器都帶陣列卡都是SAS介面的. 高端點的有SSD陣列卡的. 還有就是用Linux的LVM能把多塊磁碟變成連續的但不提升速度.

以上是工作站和伺服器家用電腦的話一般單塊SSD就行. 買個NAS也很實用還解決了多設備間共享文件 NAS一般至少兩塊硬碟陣列除了網路共享還可以直接通過USB3.0/火線/eSATA連接速度也是杠杠的

關於你的疑問1

主板也有關係比如主板提供的是SATA2介面最大讀寫速度也就300M/s 而SATA3介面則是600M/s (現在SSD基本都能達到500M/s讀取)

IDE介面基本淘汰 USB3.0介面能到120M/s的讀取就很NB了火線介面400M/s 雷電介面太冷門好像西數有一款能達到230M/s

回復的內容無法加格式，只好自答一下。

@胡鐵軍

感謝回復。

你的觀點和上面有的朋友回答不一樣。他們有的認為多任務，多線程場景需要添加的是SSD；堆磁碟RIAD技術對多任務並發訪問沒有幫助或幫助很少。但是我更加同意你的觀點。

見引用：

匿名用戶（作者）回復鄭禮
同時響應多個程序還是用SSD吧，HDD尋道還是要時間的

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其實簡單地說，
題主所謂的分散式磁碟方式，姑且理解為RAID0，的確可以增加連續讀寫的速度。
但是「磁碟IO吃緊」往往是由於隨機讀寫能力不足導致的。
而RAID0無法增加隨機讀寫能力，就如其它答題者所說的受限於機械硬碟的物理結構。
所以"不能用分散式磁碟的方式來避免磁碟 IO 吃緊"。

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1.在磁碟控制器、CPU性能足夠的情況下是這樣的。
2.個人用PC一般需求隨機讀取性能，而不是順序讀取性能。而RAID 0是無法提高隨機讀取性能的。
原因：
磁頭移動距離不會因為磁碟數多了而減少。

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他們的這些觀點，或多或少的與你的回答意見不同。

我來談談我所理解的磁碟高並發訪問的場景與見解

根據我這麼多年使用電腦的經驗（撇開大容量高質量的SSD不談），我發現操作系統剛剛啟動完成（比如win8剛剛輸入完密碼）的時候，可以看見磁碟佔用率飆升得很高很高。還有一些時候比如殺毒軟體間歇任務期間，操作系統某任務期間，chrome/opera瀏覽器大量開啟web頁面並等待載入期間。等時候，磁碟佔用率都會有不同程度的飆升。

而，正是這些各種並發的磁碟IO訪問讓磁碟的佔用率居高不下（80%-100%）

而多數情況下影響用戶體驗感的都與：大量輸入但不產生回饋並且界面嚴重卡死有關。而這種現象在部分非IT人士（比如行政人事，財務，設計等人員的電腦上尤為突出）他們的辦公電腦沒有配備ssd，他們甚至還用的i3+很老的機械硬碟。他們有時候會N開很多瀏覽器外加很多office軟體，辦公軟體等等等等。所以，他們的卡，完全是卡在了並發上。

另，我並不是說要費事的給他們都配上廉價的低容量的雙硬碟HDD-RIAD0。我需要探討一下磁碟並發的實際用途有無意義；並且我自始自終沒有要討論SSD。我至始至終都是要討論磁碟並發以及詢問資深人事這個領域的技術。

我再來談談我所理解的最近SSD老是炫耀的幾個參數： 4k, 隨機大小的文件讀取等等。

根據我反覆測試發現（測試方法不一定準確，共同探討么，有錯誤指出就是了，認為我水平太低，不在一個起跑線上，提的問題完全不值得一答的人完全可以不回答我的問題，你說對吧。笑：）

這個所謂的隨機讀取和4k文件所指的才是：順序的快速訪問，而不是高並發訪問。這個所謂的4k文件讀取能提升的完全不是高並發，而是單線程下面降低文件順序載入的時間。這個應用場景很多很多，比如文件的複製操作（從硬碟複製到U盤），遊戲的啟動，程序IDE的啟動（比如eclipse) , office軟體的啟動等等等等，一般計算機用戶都會很頻繁的操作。但是，一般用戶對這個loading稍微有點久的抱怨並不是特別劇烈。計算機用戶最反感的肯定是磁碟100%佔用率的時候自己的各種輸入無響應，各種界面發生磁碟IO阻塞後的（失去響應型假死）

這也印證了部分答主的回答：磁頭要靠機械移動去獲取數據，面對小而碎的文件，HDD一個個去讀的話顯得力不從心

我不否認這個事實，即使RAID0上了3塊HDD硬碟也只是在很低的性能上再*3，提升不大。但是我還是上面說過的話：

1. 我當前帖子沒有要討論SSD，我要討論的是磁碟並發

2. 多數用戶抱怨最大的不是遊戲lodading太長，而是其他時候多任務，多線程，多種軟體同時打開的時候，磁碟IO並發導致磁碟佔用率100%，導致機器嚴重延遲所帶來的不爽。

同時我也象徵性的做了個測試，以此佐證我的觀點

我用文件拷貝的方式進行了一次測試。發現hdd對一個普通U盤拷文件的時候，速度甚至有降低到100k/s的時候。而這無疑會大大增加文件拷貝的速度。但這個時候我打開windows任務管理器，發現磁碟佔用很低很低，我的各種軟體跑得很流暢。

我相信SSD+USB3.0的配合將大大提升這個場景的性能，但我還是重複上面的話吧：

1. 我當前帖子沒有要討論SSD，我要討論的是磁碟並發

根據以上論證，也證明了磁碟並發IO的意義，以及4k隨機讀寫有什麼意義。

可以初步得到結論：

1. 在高並發的場景里，多線程，多進程，並且磁碟IO訪問密集的情況下，配置RAID0是很有意義的。而當年在U式伺服器上廣泛採納這個技術（主要是RAID5）也是基於此：提升高並發。

同時也糾正了部分答主所帶來的謬誤： RAID0技術不會帶來磁碟IO高並發的性能提升 SSD的隨機讀取增加了高並發IO的處理能力

2. SSD的高並發處理能力的體現並非4k/隨機小文件處理能力。而是AS SSD Benchmark的第一項數值所體現的。

3. SSD的4k參數強可以提升單線程loading場景，載入各種文件的操作的速度（因為他是隨機讀取，而不是機械硬碟的物理式查找）但這項能力顯然和高並發磁碟IO無關。

@Tong Chia@王強 .

感謝 @張羽答題。我們在這個貼里有大量討論，不妨參與參與。