磁盘性能 IOPS和吞吐量说明及raid10和raid5性能比较

时间：2020-04-30

作者：深圳道通存储技术有限公司

IOPS 说明

2.1 IOPS (Input/OutputPer Second)

IOPS 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(OnlineTransaction 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VOD(Video On Demand)，则更关注吞吐量指标。

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。

(1)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。

(2)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。

(3)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(MBPS)，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。

IOPS(每秒IO次数) = 1s/(寻道时间+旋转延迟+数据传输时间)

因此，理论上可以计算出磁盘的较大IOPS，即IOPS = 1000ms/ (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,15Krpm，则磁盘IOPS理论较大值分别为:

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

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

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

2.2 固态硬盘的IOPS

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情况较为相符，大多数应用关注此指标。

Random Read IOPS：**随机读负载情况下的IOPS。

Random WriteIOPS：**随机写负载情况下的IOPS。

Sequential ReadIOPS：**顺序负载读情况下的IOPS。

Sequential WriteIOPS：**顺序写负载情况下的IOPS。

三.ORION 工具说明

ORION (OracleI/O Calibration Tool) Oracle 公司推出的一个校准数据库的存储系统 I/O 性能的独立工具。有关该工具的说明，参考：

Oracle ORION IO 测试工具

我们使用ORION 工具测试一下看看：

[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

查看生成的结果：

[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为吞吐量

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

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

这里显示的吞吐量是160MBPS. IOPS 为534.

实验：4块物理硬盘，4块做raid5和2块盘分别raid0+1的读性能比较。由于写会往本地盘写入数据，暂时没有测试

工具：Oracle orign

4块物理盘做 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块物理盘，两两分别作raid0，算作一个小型的raid0+1，测试结果如下

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

测试结果

无论中MBPS、IOPS还是Latency，raid0+1的性能效果都要远远优于raid5，按照原来写操作的性能应该更好。

词条
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