磁盤性能 IOPS和吞吐量說明及raid10和raid5性能比較

時間：2020-04-30作者：深圳道通存儲技術(shù)有限公司瀏覽：451

IOPS 說明

2.1 IOPS (Input/OutputPer Second)

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

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

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

另一個重要指標(biāo)是數(shù)據(jù)吞吐量(Throughput)，指單位時間內(nèi)可以成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)量。對于大量順序讀寫的應(yīng)用，如VOD(Video On Demand)，則較關(guān)注吞吐量指標(biāo)。

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

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

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

(3)數(shù)據(jù)傳輸時間

Ttransfer是指完成傳輸所請求的數(shù)據(jù)所需要的時間，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)傳輸時間通常遠(yuǎn)小于前兩部分時間。

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

因此，理論上可以計算出磁盤的較大IOPS，即IOPS = 1000ms/ (Tseek + Troatation)，忽略數(shù)據(jù)傳輸時間。假設(shè)磁盤平均物理尋道時間為3ms, 磁盤轉(zhuǎn)速為7200,10K,15Krpm，則磁盤IOPS理論較大值分別為:

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)硬盤的IOPS

固態(tài)硬盤SSD是一種電子裝置， 避免了傳統(tǒng)磁盤在尋道和旋轉(zhuǎn)上的時間花費(fèi)，存儲單元尋址開銷大大降低，因此IOPS可以非常高，能夠達(dá)到數(shù)萬甚至數(shù)十萬。

實際測量中，IOPS數(shù)值會受到很多因素的影響，包括I/O負(fù)載特征(讀寫比例，順序和隨機(jī)，工作線程數(shù)，隊列深度，數(shù)據(jù)記錄大小)、系統(tǒng)配置、操作系統(tǒng)、磁盤驅(qū)動等等。

因此對比測量磁盤IOPS時，必須在同樣的測試基準(zhǔn)下進(jìn)行，即便如何也會產(chǎn)生一定的隨機(jī)不確定性。

通常情況下，IOPS可細(xì)分為如下幾個指標(biāo)：

Toatal IOPS：混合讀寫和順序隨機(jī)I/O負(fù)載情況下的磁盤IOPS，這個與實際I/O情況較為相符，大多數(shù)應(yīng)用關(guān)注此指標(biāo)。

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

Random WriteIOPS：**隨機(jī)寫負(fù)載情況下的IOPS。

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

Sequential WriteIOPS：**順序?qū)懾?fù)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(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的存儲系統(tǒng) I/O 性能的獨(dú)立工具。有關(guān)該工具的說明，參考：

Oracle ORION IO 測試工具

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(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(shù)據(jù)，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(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

測試結(jié)果

無論中MBPS、IOPS還是Latency，raid0+1的性能效果都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)**raid5，按照原來寫操作的性能應(yīng)該較好。

?著作權(quán)歸作者所有：來自51CTO博客作者M(jìn)r_sheng的原創(chuàng)作品


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