IOPS磁盤介紹與其他磁盤性能的比較

二. IOPS 說明    

2.1 IOPS (Input/OutputPer Second)

      IOPS 即每秒的輸入輸出量(或讀寫次數)，是衡量磁盤性能的主要指標之一。

      IOPS是指單位時間內系統能處理的I/O請求數量，一般以每秒處理的I/O請求數量為單位，I/O請求通常為讀或寫數據操作請求。隨機讀寫頻繁的應用，

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

      另一個重要指標是數據吞吐量(Throughput)，指單位時間內可以成功傳輸的數據數量。對于大量順序讀寫的應用，如VOD(Video On Demand)，則更關注吞吐量指標。

      傳統磁盤本質上一種機械裝置，如FC, SAS, SATA磁盤，轉速通常為5400/7200/10K/15K rpm不等。影響磁盤的關鍵因素是磁盤服務時間，即磁盤完成一個I/O請求所花費的時間，它由尋道時間、旋轉延遲和數據傳輸時間三部分構成。

（1）尋道時間

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

（2）旋轉延遲

      Trotation是指盤片旋轉將請求數據所在扇區移至讀寫磁頭下方所需要的時間。旋轉延遲取決于磁盤轉速，通常使用磁盤旋轉一周所需時間的1/2表示。

比如，7200 rpm的磁盤平均旋轉延遲大約為60*1000/7200/2 = 4.17ms，而轉速為15000 rpm的磁盤其平均旋轉延遲約為2ms。

（3）數據傳輸時間

      Ttransfer是指完成傳輸所請求的數據所需要的時間，它取決于數據傳輸率，其值等于數據大小除以數據傳輸率。

     目前IDE/ATA能達到133MB/s（MBPS），SATA II可達到300MB/s的接口數據傳輸率，數據傳輸時間通常遠小于前兩部分時間。

      IOPS（每秒IO次數） = 1s/(尋道時間+旋轉延遲+數據傳輸時間)

因此，理論上可以計算出磁盤的最大IOPS，即IOPS = 1000ms/ (Tseek + Troatation)，忽略數據傳輸時間。假設磁盤平均物理尋道時間為3ms, 磁盤轉速為7200,10K,15Krpm，則磁盤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 固態硬盤的IOPS

      固態硬盤SSD是一種電子裝置， 避免了傳統磁盤在尋道和旋轉上的時間花費，存儲單元尋址開銷大大降低，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負載特征(讀寫比例，順序和隨機，工作線程數，隊列深度，數據記錄大小)、系統配置、操作系統、磁盤驅動等等。

     因此對比測量磁盤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負載情況下的磁盤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 WriteIOPS：100%隨機寫負載情況下的IOPS。

Sequential ReadIOPS：100%順序負載讀情況下的IOPS。

Sequential WriteIOPS：100%順序寫負載情況下的IOPS。

三.ORION 工具說明

ORION (OracleI/O Calibration Tool) Oracle 公司推出的一個校準數據庫的存儲系統 I/O 性能的獨立工具。有關該工具的說明，參考：

Oracle ORION IO 測試工具

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

我們使用ORION 工具測試一下看看：

[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.

實驗：4塊物理硬盤，4塊做raid5和2塊盤分別raid0+1的讀性能比較。由于寫會往本地盤寫入數據，暫時沒有測試

工具：Oracle orign
4塊物理盤做 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，兩兩分別作raid0，算作一個小型的raid0+1，測試結果如下

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

測試結果
無論中MBPS、IOPS還是Latency，raid0+1的性能效果都要遠遠優于raid5，按照原來寫操作的性能應該更好。