分类： LINUX
2011-10-19 10:10:28
IOPS概念
IOPS (Input/Output Per Second)即每秒的输入输出量(或读写次数)，是衡量磁盘性能的主要指标之一。IOPS是指单位时间内系统能处理的I/O请求数量，一般以每秒处理的 I/O请求数量为单位，I/O请求通常为读或写数据操作请求。随机读写频繁的应用，如OLTP(Online Transaction Processing)，IOPS是关键衡量指标。另一个重要指标是数据吞吐量(Throughput)，指单位时间内可以成功传输的数据数量。对于大量 顺序读写的应用，如电视台的视频编辑，视频点播VOD(Video On Demand)，则更关注吞吐量指标。
IOPS计算方法
传统磁盘本质上一种机械装置，如FC, SAS, SATA磁盘，转速通常为5400/7200/10K/15K rpm不等。影响磁盘的关键因素是磁盘服务时间，即磁盘完成一个I/O请求所花费的时间，它由寻道时间、旋转延迟和数据传输时间三部分构成。
寻道时间Tseek是指将读写磁头移动至正确的磁道上所需要的时间。寻道时间越短，I/O操作越快，目前磁盘的平均寻道时间一般在3－15ms。
旋 转延迟Trotation是指盘片旋转将请求数据所在扇区移至读写磁头下方所需要的时间。旋转延迟取决于磁盘转速，通常使用磁盘旋转一周所需时间的1/2 表示。比如，7200 rpm的磁盘平均旋转延迟大约为60*1000/7200/2 = 4.17ms，而转速为15000 rpm的磁盘其平均旋转延迟约为2ms。
数据传输时间Ttransfer是指完成传输所请求的数据所需要的时间，它取决于数据传输率，其值等于数据大小除以数据传输率。目前IDE/ATA能达到133MB/s，SATA II可达到300MB/s的接口数据传输率，数据传输时间通常远小于前两部分时间。
因此，理论上可以计算出磁盘的最大IOPS，即IOPS = 1000 ms/ (Tseek + Troatation)，忽略数据传输时间。假设磁盘平均物理寻道时间为3ms, 磁盘转速为7200,10K,15K rpm，则磁盘IOPS理论最大值分别为，
IOPS = 1000 / (3 + 60000/7200/2) = 140
IOPS = 1000 / (3 + 60000/10000/2) = 167
IOPS = 1000 / (3 + 60000/15000/2) = 200
固 态硬盘SSD是一种电子装置， 避免了传统磁盘在寻道和旋转上的时间花费，存储单元寻址开销大大降低，因此IOPS可以非常高，能够达到数万甚至数十万。实际测量中，IOPS数值会受到 很多因素的影响，包括I/O负载特征(读写比例，顺序和随机，工作线程数，队列深度，数据记录大小)、系统配置、操作系统、磁盘驱动等等。因此对比测量磁 盘IOPS时，必须在同样的测试基准下进行，即便如何也会产生一定的随机不确定性。通常情况下，IOPS可细分为如下几个指标：
Toatal IOPS，混合读写和顺序随机I/O负载情况下的磁盘IOPS，这个与实际I/O情况最为相符，大多数应用关注此指标。
Random Read IOPS，100%随机读负载情况下的IOPS。
Random Write IOPS，100%随机写负载情况下的IOPS。
Sequential Read IOPS，100%顺序负载读情况下的IOPS。
Sequential Write IOPS，100%顺序写负载情况下的IOPS。
IOPS的测试benchmark工具主要有Iometer, IoZone, FIO等，可以综合用于测试磁盘在不同情形下的IOPS。对于应用系统，需要首先确定数据的负载特征，然后选择合理的IOPS指标进行测量和对比分析，据此选择合适的存储介质和软件系统。
IOPS实测数据
下图是一块西数 320G 7200转普通硬盘在HD Tune下IOPS的测试数据
下图是OCZ Vertex SSD固态硬盘的测试数据
可以看到在各种数据块大小的测试数据，SSD固态硬盘的IOPS都远远领先于普通硬盘，在512byte的情况下固态硬盘是普通硬盘的100多倍。
IOPS参考数据
下面的磁盘IOPS数据来自，给大家一个基本参考。
| Device | IOPS | Interface | Notes |
|---|---|---|---|
| 7200 RPM SATA drives | ~90 IOPS[citation needed] | SATA II | |
| 10k RPM SATA drives, queue depth 1 | ~130 IOPS | SATA II | fio -readonly -name iops -rw=randread -bs=512 -runtime=20 -iodepth 1 -filename /dev/sda -ioengine libaio -direct=1 |
| 10k RPM Serial Attached SCSIdrives | ~140 IOPS[citation needed] | SAS | |
| 15k RPM Serial Attached SCSIdrives | ~180 IOPS[citation needed] | SAS | |
| 10k RPM SATA drives, queue depth 24 | ~290 IOPS | SATA II | fio -readonly -name iops -rw=randread -bs=512 -runtime=20 -iodepth 24 -filename /dev/sda -ioengine libaio -direct=1 |
| Simple SLC SSD | ~400 IOPS[citation needed] | SATA II | |
| Intel X25-M G2 (MLC; As of March 2010) | ~8,600 IOPS | SATA II | Intel's data sheet claims 6,600/8,600 IOPS (80GB/160GB version) and 35,000 IOPS for random 4KB writes and reads, respectively. |
| Intel X25-E (SLC; As of March 2009) | ~5,000 IOPS | SATA II | Intel's data sheet claims 3,300 IOPS and 35,000 IOPS for writes and reads, respectively. 5,000 IOPS are measured for a mix. Intel X25-E G1 has around 3 times higher IOPS compared to the Intel X25-M G2.[5] |
| G.Skill Phoenix Pro et. al. | ~20,000 IOPS | SATA III | SandForce-1200 based SSD drives with enhanced firmware, states up to 50,000 IOPS, but real-world performance shows for all drives from different manufacturers ~25,000 IOPS for random read and ~15,000 IOPS for random write.[6] |
| OCZ Vertex 3 SATA III SSD | Up to 60,000 IOPS | SATA III | Random Write 4KB (Aligned) |
| Texas Memory Systems RamSan-20 | 120,000+ Random Read/Write IOPS[7] | PCIe | Include RAM cache and UltraCapacitor to preserve the memory non-volatile |
| ioDrive, a PCI-Express card with Flash | 140,000 Read IOPS, 135,000 Write IOPS [8] | PCIe | |
| ioDrive Duo | 250,000+ IOPS [9] | PCIe | |
| Violin Memory Violin 3200 | 250,000+ Random Read/Write IOPS[10] | PCIe /FC/Infiniband/iSCSI | Flash Memory Array |
| DDRdrive X1, a May 2009 PCI Express based solid-state drive | 300,000+ (512B Random Read IOPS) and 200,000+ (512B Random Write IOPS)[11][12][13][14] | PCIe | |
| OCZ Z-Drive R4 PCI-Express SSD | Up to 330,000 IOPS | PCIe | Random Write 4KB |
| Texas Memory Systems RamSan-630 Appliance | 1,000,000+ Random Read/Write IOPS[15] | FC / InfiniBand | |
| Fusion-io ioDrive Octal ioDrive Octal (single PCI Express card) | 1,180,000+ Random Read/Write IOPS[16] | PCIe |
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数据仅供参考:
2,5" 10.000 rpm SAS 113 IOPS
2,5" 15.000 rpm SAS 156 IOPS
3,5" 15.000 rpm SAS 146 IOPS
2,5" 5.400 rpm SATA 71 IOPS
3,5" 7.200 rpm SATA 65 IOPS
3,5" 10.000 rpm U320 104 IOPS
3,5" 15.000 rpm U320 141 IOPS
3,5" 10.000 rpm FC 125 IOPS
3,5" 15.000 rpm FC 150 IOPS
3,5" 10.000 rpm FATA 119 IOPS
