IOPS磁盤(pán)介紹與其他磁盤(pán)性能的比較

二. IOPS 說(shuō)明    

2.1 IOPS (Input/OutputPer Second)

      IOPS 即每秒的輸入輸出量(或讀寫(xiě)次數(shù))，是衡量磁盤(pán)性能的主要指標(biāo)之一。

      IOPS是指單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)能處理的I/O請(qǐng)求數(shù)量，一般以每秒處理的I/O請(qǐng)求數(shù)量為單位，I/O請(qǐng)求通常為讀或?qū)憯?shù)據(jù)操作請(qǐng)求。隨機(jī)讀寫(xiě)頻繁的應(yīng)用，

如OLTP(OnlineTransaction Processing)，IOPS是關(guān)鍵衡量指標(biāo)。

      另一個(gè)重要指標(biāo)是數(shù)據(jù)吞吐量(Throughput)，指單位時(shí)間內(nèi)可以成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)量。對(duì)于大量順序讀寫(xiě)的應(yīng)用，如VOD(Video On Demand)，則更關(guān)注吞吐量指標(biāo)。

      傳統(tǒng)磁盤(pán)本質(zhì)上一種機(jī)械裝置，如FC, SAS, SATA磁盤(pán)，轉(zhuǎn)速通常為5400/7200/10K/15K rpm不等。影響磁盤(pán)的關(guān)鍵因素是磁盤(pán)服務(wù)時(shí)間，即磁盤(pán)完成一個(gè)I/O請(qǐng)求所花費(fèi)的時(shí)間，它由尋道時(shí)間、旋轉(zhuǎn)延遲和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間三部分構(gòu)成。

（1）尋道時(shí)間

       Tseek是指將讀寫(xiě)磁頭移動(dòng)至正確的磁道上所需要的時(shí)間。尋道時(shí)間越短，I/O操作越快，目前磁盤(pán)的平均尋道時(shí)間一般在3－15ms。

（2）旋轉(zhuǎn)延遲

      Trotation是指盤(pán)片旋轉(zhuǎn)將請(qǐng)求數(shù)據(jù)所在扇區(qū)移至讀寫(xiě)磁頭下方所需要的時(shí)間。旋轉(zhuǎn)延遲取決于磁盤(pán)轉(zhuǎn)速，通常使用磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間的1/2表示。

比如，7200 rpm的磁盤(pán)平均旋轉(zhuǎn)延遲大約為60*1000/7200/2 = 4.17ms，而轉(zhuǎn)速為15000 rpm的磁盤(pán)其平均旋轉(zhuǎn)延遲約為2ms。

（3）數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間

      Ttransfer是指完成傳輸所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間，它取決于數(shù)據(jù)傳輸率，其值等于數(shù)據(jù)大小除以數(shù)據(jù)傳輸率。

     目前IDE/ATA能達(dá)到133MB/s（MBPS），SATA II可達(dá)到300MB/s的接口數(shù)據(jù)傳輸率，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間通常遠(yuǎn)小于前兩部分時(shí)間。

      IOPS（每秒IO次數(shù)） = 1s/(尋道時(shí)間+旋轉(zhuǎn)延遲+數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間)

因此，理論上可以計(jì)算出磁盤(pán)的最大IOPS，即IOPS = 1000ms/ (Tseek + Troatation)，忽略數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。假設(shè)磁盤(pán)平均物理尋道時(shí)間為3ms, 磁盤(pán)轉(zhuǎn)速為7200,10K,15Krpm，則磁盤(pán)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

2.2 固態(tài)硬盤(pán)的IOPS

      固態(tài)硬盤(pán)SSD是一種電子裝置， 避免了傳統(tǒng)磁盤(pán)在尋道和旋轉(zhuǎn)上的時(shí)間花費(fèi)，存儲(chǔ)單元尋址開(kāi)銷(xiāo)大大降低，因此IOPS可以非常高，能夠達(dá)到數(shù)萬(wàn)甚至數(shù)十萬(wàn)。

     實(shí)際測(cè)量中，IOPS數(shù)值會(huì)受到很多因素的影響，包括I/O負(fù)載特征(讀寫(xiě)比例，順序和隨機(jī)，工作線(xiàn)程數(shù)，隊(duì)列深度，數(shù)據(jù)記錄大小)、系統(tǒng)配置、操作系統(tǒng)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)等等。

     因此對(duì)比測(cè)量磁盤(pán)IOPS時(shí)，必須在同樣的測(cè)試基準(zhǔn)下進(jìn)行，即便如何也會(huì)產(chǎn)生一定的隨機(jī)不確定性。

通常情況下，IOPS可細(xì)分為如下幾個(gè)指標(biāo)：

Toatal IOPS：混合讀寫(xiě)和順序隨機(jī)I/O負(fù)載情況下的磁盤(pán)IOPS，這個(gè)與實(shí)際I/O情況最為相符，大多數(shù)應(yīng)用關(guān)注此指標(biāo)。

Random Read IOPS：100%隨機(jī)讀負(fù)載情況下的IOPS。

Random WriteIOPS：100%隨機(jī)寫(xiě)負(fù)載情況下的IOPS。

Sequential ReadIOPS：100%順序負(fù)載讀情況下的IOPS。

Sequential WriteIOPS：100%順序?qū)懾?fù)載情況下的IOPS。

三.ORION 工具說(shuō)明

ORION (OracleI/O Calibration Tool) Oracle 公司推出的一個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)系統(tǒng) I/O 性能的獨(dú)立工具。有關(guān)該工具的說(shuō)明，參考：

Oracle ORION IO 測(cè)試工具

http://blog.csdn.net/tianlesoftware/article/details/5965331

我們使用ORION 工具測(cè)試一下看看：

[root@qs-xe-dzora-pd software]# cat dave.lun

/dev/sdb1

[root@qs-xe-dzora-pd software]#  ./orion_linux_x86-64 -run advanced -testname dave -num_disks 2 

ORION: ORacle IO Numbers -- Version11.1.0.7.0

dave_20111026_2026

Test will take approximately 16 minutes

Larger caches may take longer

查看生成的結(jié)果：

[root@qs-xe-dzora-pd software]# ls dave*

dave_20111026_2026_iops.csv  dave_20111026_2026_summary.txt  dave.lun_20111026_2025_summary.txt

dave_20111026_2026_lat.csv   dave_20111026_2026_trace.txt

dave_20111026_2026_mbps.csv  dave.lun

[root@qs-xe-dzora-pd software]# cat dave_20111026_2026_summary.txt

ORION VERSION 11.1.0.7.0

Commandline:

-run advanced -testname dave -num_disks 2

This maps to this test:

Test: dave

Small IO size: 8 KB

Large IO size: 1024 KB

IO Types: Small Random IOs, Large RandomIOs

Simulated Array Type: CONCAT

Write: 0%

Cache Size: Not Entered

Duration for each Data Point: 60 seconds

Small Columns:,      0

Large Columns:,      0,     1,      2,      3,     4

Total Data Points: 15

Name: /dev/sdb1 Size: 449495069184

1 FILEs found.

Maximum Large MBPS=159.61 @ Small=0 andLarge=4         #<----159.61M為吞吐量

Maximum Small IOPS=534 @ Small=10 andLarge=0

Minimum Small Latency=4.97 @ Small=1 andLarge=0

這里顯示的吞吐量是160MBPS. IOPS 為534.

實(shí)驗(yàn)：4塊物理硬盤(pán)，4塊做raid5和2塊盤(pán)分別raid0+1的讀性能比較。由于寫(xiě)會(huì)往本地盤(pán)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，暫時(shí)沒(méi)有測(cè)試

工具：Oracle orign
4塊物理盤(pán)做 raid 5
Name: /dev/sda2 Size: 896884531200
1 FILEs found.

Maximum Large MBPS=93.94 @ Small=0 and Large=2
Maximum Small IOPS=425 @ Small=5 and Large=0
Minimum Small Latency=7.63 @ Small=1 and Large=0

4塊物理盤(pán)，兩兩分別作raid0，算作一個(gè)小型的raid0+1，測(cè)試結(jié)果如下

Name: /dev/sda2 Size: 298388482560
Name: /dev/sdb1 Size: 298495378944
2 FILEs found.

Maximum Large MBPS=205.89 @ Small=0 and Large=4
Maximum Small IOPS=835 @ Small=10 and Large=0
Minimum Small Latency=5.33 @ Small=1 and Large=0

測(cè)試結(jié)果
無(wú)論中MBPS、IOPS還是Latency，raid0+1的性能效果都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于raid5，按照原來(lái)寫(xiě)操作的性能應(yīng)該更好。