raid 5的初始同步

jone

问题1：
  看到有些坛子里对这个问题的解释是做条带、配置初始参数、数据检查等等，那么为什么要这么久呢？为什么做RAID0的条带初始化就很快呢？有人说是把数据做校验，但是目前RAID中还没有数据，你校验个啥子呢？

  是的RAID5创建后初始化需要很长时间同步确实是在做奇偶校验，为什么要做这个校验，这得需要了解到RAID5的写机制。

  首先先说一下做了初始化的RAID5和没有做初始化的RAID5的差异：使用多磁盘创建RAID5时先进行初始化可以大幅度提升随机写性能。一般可以提升至少100%以上。（别听有些扯蛋的说没做初始化就不能保证数据冗余）

原因如下：
背景知识：RAID5的三种写方式
（1）完全划分的写(Full Stripe Write)
  如果一次磁盘写操作的数据正好映射满一个Stripe，则该次写更新了校验组中所有的Strip，相应的校验块的校验值仅根据新的数据块的值就可以计算出来，该过程可以在RAID的缓存中直接完成，无需读盘操作。完全划分的写不需要任何多余的读操作，是RAID 5中效率最高的一种写操作。

（2）重构写（Reconstruct Write）
  如果一次写磁盘的数据包括一个Stripe中的多数个数据块时，则在产生新的校验信息时必须先将没有更新的数据读到缓存中，计算出新的校验信息，然后将新用户数据与新校验信息一起写到磁盘的相应位置。重构写比完全划分的写多一个读旧数据操作，所以其效率比完全划分写的低。

（3）读修正写(Read-Modify-Write)
   当用户数据只更新了Stripe中的极小部分的数据，为计算新的校验值，需要读出Stripe中原来的数据，然后将计算所得的新校验和新数据一起写到磁盘上，该操作称为“读修正写”。

三种写方式的性能分析
（1）  如果进行大块的顺序写，一条写命令的操作对象会覆盖到所有的磁盘，所以在这样的情况下，只需要把要写入的数据的校验值计算好，与数据一起写入硬盘。即Full Stripe Write，总共一次异或，一次写操作。这样的性能是最好的。不过应该注意到，此时所有的硬盘都在用来处理这条命令。

（2）  如果一次写命令没有覆盖所有的硬盘，此时有2种方法：
方法一：假设总共有16块硬盘，阵列的一个条带中的一个块是512B，这条写命令写入的数据是12*512B。那么我们可以先读出这个条带中的另外3块磁盘中的数据（不包括校验数据），然后把新数据和3块磁盘中的数据做异或，计算出新的校验值，然后一次性把数据全部写入。共一次读、一次异或、一次写。
可以发现在读3块磁盘中的数据时，需要写入的12块磁盘没有操作，完全可以用来做其它事情，这样我们的单位时间并发指令数就是4。
另外可以发现，如果写入新数据的大小是2*512B，那么用这种方法会很浪费，所以这种方式适用于新写入数据占磁盘数量一半以上的情况。
同时注意这个方式不需要使用到旧的校验值。

方法二：还是上面的环境，这次新写入的数据是2*512B。我们可以先读出这2块要修改数据的硬盘上的值，再读出旧的校验值，将新数据、旧数据、旧的校验值进行异或，异或的结果就是新的校验值（具体的数学推论可以参考RAID5原理的资料）。最后把新的数据写到2块磁盘中，把新的校验值写到校验磁盘中。总共两次读、两次异或、两次写。（当然两次读其实可以一起做，两次读也可以一起做）。
这样，实际操作用到的磁盘只有3块。其他的13块磁盘仍然可以用来做其他事情。并发指令数是4。这种情况如果用方法一的并发指数只有1.2。
需要注意的是，这个方式需要使用旧的校验值。

最终原因：
缘于随机写时的写方式
根据上面的分析，我们在进行小数据块随机写时，所进行的大部分写操作是用“读修正写”的方式进行的。
如果不选择初始同步，则没有条带初始数据校验的过程，所以创建阵列很快。但是此时磁盘中是没有旧的校验值的，导致不能使用“读修正写”的方式，而必须使用“重构写”的方式，导致并发性能降低
转发：http://blog.zol.com.cn/1544/article_1543999.html