Comparant el rendiment de diferents nivells de RAIDs

En aquest laboratori, compararem el rendiment de diferents nivells de RAID utilitzant l'eina de benchmark fio. En concret, compararem el rendiment del RAID 0 i del RAID 1 en operacions d'escriptura i de lectura. Aquesta anàlisi ens permetrà comprendre les diferències de rendiment entre els dos tipus de RAID i determinar quin tipus de RAID és més adequat per a les nostres necessitats.

Configuració de l'entorn

En aquest laboratori utiltizarem una màquina virtual amb Debian 12 i 4 discos secundaris de 5GB cadascun. Aquests discos secundaris es configuraran en dos nivells de RAID diferents: RAID0 i RAID1.

📝 Nota

Si no voleu utilitzar 4 discs podeu utiltizar 2 disc amb diferents particions per a crear les RAID. El més important és que la RAID0 i la RAID1 tinguin el mateix nombre de discs, capacitat i tipus per poder fer una comparació justa.

Creació de les raids

1. Creació de raid0:

   mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=0 --raid-devices=2 /dev/nvme0n2 /dev/nvme0n3
   

2. Creació del sistema de fitxers:

   mkfs.ext4 /dev/md0
   

3. Muntatge del sistema de fitxers:

   mkdir /mnt/md0
   mount /dev/md0 /mnt/md0
   

4. Creació de raid1:

   mdadm --create --verbose /dev/md1 --level=1 --raid-devices=2 /dev/nvme0n4 /dev/nvme0n5
   

5. Creació del sistema de fitxers:

   mkfs.ext4 /dev/md1
   

6. Muntatge del sistema de fitxers:

   mkdir /mnt/md1
   mount /dev/md1 /mnt/md1
   

Instal·lant l'eina de benchmark fio

La eina fio ens permetrà realitzar diferents experriments per tal de comparar diferents operacions d'entrada/sortida amb diferents configuracions de blocs.

apt install fio -y

Proves de rendiment

1. Test de rendiment del RAID0 en oepracions d'escriptura:

   fio --name=write-raid1 --ioengine=libaio --iodepth=32 --rw=write \
   --bs=4k --size=500M --numjobs=4 --runtime=120 --time_based \
   --ramp_time=15 --group_reporting --filename=/dev/raid1 \
   --output-format=json --output=/tmp/write-raid1.json
   

2. Test de rendiment del RAID0 en operacions de lectura:

   fio --name=read-raid0 --ioengine=libaio --iodepth=32 --rw=read \
   --bs=4k --size=500M --numjobs=4 --runtime=120 --time_based \
   --ramp_time=15 --group_reporting --filename=/dev/raid0 \
   --output-format=json --output=/tmp/read-raid0.json
   

3. Test de rendiment del RAID1 en operacions d'escriptura:

   fio --name=write-raid1 --ioengine=libaio --iodepth=32 --rw=write \
   --bs=4k --size=500M --numjobs=4 --runtime=120 --time_based \
   --ramp_time=15 --group_reporting --filename=/dev/raid1 \
   --output-format=json --output=/tmp/write-raid1.json
   

4. Test de rendiment del RAID1 en operacions de lectura:

   fio --name=read-raid1 --ioengine=libaio --iodepth=32 --rw=read \
   --bs=4k --size=500M --numjobs=4 --runtime=120 --time_based \
   --ramp_time=15 --group_reporting --filename=/dev/raid1 \
   --output-format=json --output=/tmp/read-raid1.json
   

Anàlisi de resultats

Per analitzar els resultats obtinguts, ens centrarem en els següents paràmetres:

• Bandwidth: La velocitat de transferència de dades en bytes per segon.
• IOPS: El nombre d’operacions d’entrada/sortida per segon.
• Latència: El temps que triga el sistema a respondre a una petició d’entrada/sortida.
• Total IO: El nombre total d’operacions d’entrada/sortida.

La taula mostra un resum dels resultats obtinguts de les proves de rendiment del RAID 0 i del RAID 1. Aquests resultats corroboren les diferències de rendiment entre els dos tipus de RAID. En primer lloc, si ens centrem en el Bandwidth, podem observar un rendiment similar en les operacions de lectura amb unes velocitats de 18.76GB/s i 18.82GB/s respectivament. En canvi, el RAID 0 té un rendiment superior en les operacions d'escriptura amb una velocitat de 10.59GB/s, mentre que el RAID 1 té una velocitat de 7.93GB/s. Això es deu al fet que en el RAID 0 les dades es distribueixen entre els dos discs, mentre que en el RAID 1 les dades s'han de copiar en tots dos discs. En segon lloc, si analitzem les variables de Latency i IOPS observem un rendiment similar en les operacions de lectura, amb una latència de 27.16µs i 27.08µs respectivament. En canvi, en les operacions d'escriptura, el RAID 0 té una latència de 48.22µs i 64.40µs en el RAID 1. Finalment, en termes de Total IO, el RAID 0 té un rendiment superior amb 317.69GB en les operacions d'escriptura, mentre que el RAID 1 té un rendiment de 238.01GB.

🚀 Conclusió:

Aquesta anàlisi demostra que el RAID 0 ofereix un rendiment superior en termes de velocitat d'escriptura, mentre que el RAID 1 proporciona una major seguretat de les dades a costa d'una velocitat d'escriptura més lenta. Per tant, la selecció del tipus de RAID depèn de les necessitats específiques de l'usuari, prioritzant la velocitat o la seguretat de les dades.