磁碟IOPS計算與測量

2021-08-25 15:58:36 字數 3219 閱讀 2718

傳統磁碟本質上一種機械裝置,如fc, sas, sata磁碟,轉速通常為5400/7200/10k/15k rpm不等。影響磁碟的關鍵因素是磁碟服務時間,即磁碟完成乙個i/o請求所花費的時間,它由尋道時間、旋轉延遲和資料傳輸時間三部分構成。

尋道時間tseek是指將讀寫磁頭移動至正確的磁軌上所需要的時間。尋道時間越短,i/o操作越快,目前磁碟的平均尋道時間一般在3-15ms。

旋轉延遲trotation是指碟片旋轉將請求資料所在扇區移至讀寫磁頭下方所需要的時間。旋轉延遲取決於磁碟轉速,通常使用磁碟旋轉一周所需時間的1/2表示。比如,7200 rpm的磁碟平均旋轉延遲大約為60*1000/7200/2 = 4.17ms,而轉速為15000 rpm的磁碟其平均旋轉延遲約為2ms。

資料傳輸時間ttransfer是指完成傳輸所請求的資料所需要的時間,它取決於資料傳輸率,其值等於資料大小除以資料傳輸率。目前ide/ata能達到133mb/s,sata ii可達到300mb/s的介面資料傳輸率,資料傳輸時間通常遠小於前兩部分時間。

因此,理論上可以計算出磁碟的最大iops,即iops = 1000 ms/ (tseek + troatation),忽略資料傳輸時間。假設磁碟平均物理尋道時間為3ms, 磁碟轉速為7200,10k,15k rpm,則磁碟iops理論最大值分別為,

iops = 1000 / (3 + 60000/7200/2) = 140

iops = 1000 / (3 + 60000/10000/2) = 167

iops = 1000 / (3 + 60000/15000/2) = 200

固態硬碟ssd是一種電子裝置, 避免了傳統磁碟在尋道和旋轉上的時間花費,儲存單元定址開銷大大降低,因此iops可以非常高,能夠達到數萬甚至數十萬。實際測量中,iops數值會受到很多因素的影響,包括i/o負載特徵(讀寫比例,順序和隨機,工作執行緒數,佇列深度,資料記錄大小)、系統配置、作業系統、磁碟驅動等等。因此對比測量磁碟iops時,必須在同樣的測試基準下進行,即便如何也會產生一定的隨機不確定性。通常情況下,iops可細分為如下幾個指標:

toatal iops,混合讀寫和順序隨機i/o負載情況下的磁碟iops,這個與實際i/o情況最為相符,大多數應用關注此指標。

random read iops,100%隨機讀負載情況下的iops。

random write iops,100%隨機寫負載情況下的iops。

sequential read iops,100%順序負載讀情況下的iops。

sequential write iops,100%順序寫負載情況下的iops。

iops的測試benchmark工具主要有iometer,iozone,fio等,可以綜合用於測試磁碟在不同情形下的iops。對於應用系統,需要首先確定資料的負載特徵,然後選擇合理的iops指標進行測量和對比分析,據此選擇合適的儲存介質和軟體系統。下面的磁碟iops資料來自給大家乙個基本參考。

device

iops

inte***ce

notes

~90 iops

sata ii

~130 iops

sata ii

fio -readonly -name iops -rw=randread -bs=512 -runtime=20 -iodepth 1 -filename /dev/sda -ioengine libaio -direct=1

~140 iops

sas~180 iops

sas~290 iops

sata ii

fio -readonly -name iops -rw=randread -bs=512 -runtime=20 -iodepth 24 -filename /dev/sda -ioengine libaio -direct=1

~400 iops

sata ii

intel x25-m g2 (mlc; as of march 2010)

~8,600 iops

sata ii

data sheet

intel x25-e (slc; as of march 2009)

~5,000 iops

sata ii

data sheet

ocz z-drive e84, a pci express slc solid state drive

16,000 iops

pcie

maximum read/write speed of 800/750 mb/s).

g.skill phoenix pro et. al.

~20,000 iops

sata iii

iodrive, a pci-express card with flash

140,000 read iops, 135,000 write iops

pcie

iodrive duo

pcie

ddrdrive x1, a may 2009 pci express based solid-state drive

300,000+ (512b random read iops) and 200,000+ (512b random write iops)

pcie

texas memory system ramsan-20

120,000+ random read/write iops

pcie

inlude ram cache and ultracapacitor to preserve the memory non-volatile

1,000,000+ random read/write iops

fc / infiniband

1,000,000+ random read/write iops

proprietary interconnect

iodrive octal (single pci express card)

1,000,000+ random read/write iops

pcie

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