حساب التخزين السريع IOPS للبنية التحتية الافتراضية. ما هو IOPS وكيفية حسابه

). في أي حال ، بغض النظر عن برنامج القياس ، فإن معلمة IOPS المنشورة من قبل الشركة المصنعة في الوثائق المصاحبة لا تضمن نفس الأداء في الظروف الحقيقية.

يتم قياس IOPS بواسطة برامج مثل Iometer ، التي طورتها Intel في الأصل ، بالإضافة إلى IOzone و FIO و CrystalDiskMark.

بشكل أساسي ، يساعد هذا المؤشر في تحديد إعدادات الجهاز الذي يظهر فيه أقصى أداء. يمكن أن تختلف القيمة المحددة للمعامل من نظام إلى نظام بشكل كبير اعتمادًا على ظروف تشغيل المعيار ، بما في ذلك نسبة القراءة والكتابة ، ومجموعة كتل القراءة للوصول المتسلسل والعشوائي ، وعدد الخيوط وعمق أخذ العينات ، وكذلك حجم الكتلة نفسها. هناك عوامل أخرى تؤثر على نتيجة قياس IOPS ، بما في ذلك إعدادات النظام ، وبرنامج تشغيل الجهاز ، والتطبيقات التي تعمل في الخلفية ، والمزيد. بالإضافة إلى ذلك ، قبل تشغيل الاختبار ، يجب قراءة توصيات الشركة المصنعة حول كيفية إجراء الاختبار بشكل صحيح.

خصائص الأداء

الوصول المتسلسل والعشوائي إلى وسيط التخزين

الكميات الرئيسية المقاسة هي عمليات الوصول الخطية (المتسلسلة) والعشوائية (العشوائية). عمليات القراءة / الكتابة الخطية ، حيث تتم قراءة أجزاء من الملفات بالتتابع ، واحدة تلو الأخرى ، تهدف إلى نقل الملفات الكبيرة (أكثر من 128 كلفن). أثناء العمليات التعسفية ، تتم قراءة البيانات بشكل عشوائي من مناطق مختلفة من الوسائط ، وعادة ما تكون مرتبطة بحجم كتلة يبلغ 4 كيلوبايت.

فيما يلي الميزات الرئيسية:

بالنسبة لمحركات الأقراص الثابتة وأجهزة التخزين الكهروميكانيكية الأخرى ، يعتمد الوصول العشوائي IOPS بشكل أساسي على وقت البحث عن الجهاز ، بينما في محركات أقراص الحالة الثابتة وأنظمة التخزين القائمة عليها ، يعتمد عدد عمليات الإدخال والإخراج في الثانية بشكل أساسي على تشغيل وحدة التحكم الدقيقة الداخلية وسرعة الواجهة.ذاكرة. في كلا النوعين من الأجهزة ، يشير عدد عمليات الإدخال / الإخراج في الثانية في العمليات الخطية (مع حجم كتلة كبير) إلى الحد الأقصى للإنتاجية التي يمكن تحقيقها على الجهاز. عادةً ما يكون إظهار IOPS الخطي أسهل في ميغا بايت / ثانية:

IOPS * Block_size_in_bytes = Bytes_per_second(يتم التحويل عادةً إلى ميغا بايت / ثانية)

بينما تحتوي محركات الأقراص الثابتة التقليدية على نفس العدد تقريبًا من عمليات القراءة والكتابة IOPS ، فإن معظم محركات أقراص فلاش NAND ذات الحالة الصلبة أقل بكثير من IOPS للكتابة عن قراءة IOPS بسبب عدم القدرة على الكتابة مباشرة إلى الخلية. قبل القيام بذلك ، يجب عليك تنفيذ إجراء التنظيف (ما يسمى بجمع القمامة).

أمثلة على

IOPS التقريبي لمحركات الأقراص الثابتة:

جهاز	نوع من	IOPS	واجهه المستخدم
محركات أقراص SATA بسرعة 7200 دورة في الدقيقة	HDD	~ 75-100 IOPS	SATA 3 جيجابايت / ثانية
محركات أقراص SATA 10000 دورة في الدقيقة	HDD	~ 125-150 IOPS	SATA 3 جيجابايت / ثانية
10000 RPM أقراص SAS	HDD	~ 140 IOPS	ساس
15000 لفة في الدقيقة أقراص SAS	HDD	~ 175-210 IOPS	ساس

القيم التقريبية لـ SSD IOPS

أنظر أيضا

الروابط

برمجيات قياس الأداء

مشروع Iometer - الموقع الرسمي لمشروع Iometer.
CrystalDiskMark - موقع مشروع CrystalDiskMark.

مقالات

ما هو IOPS وما يظهره - مقالة pc-hard.ru ، 2011.
حساب التخزين السريع IOPS للبنية التحتية الافتراضية - مقال ، 2010.
على الأداء: IOPS مقابل. MB / s - مقال blog.aboutnetapp.ru ، 2007.

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

شاهد ما هو "IOPS" في القواميس الأخرى:

IOPS- (del inglés Input / Output Operations، Instrucciones de Entrada / Salida Por Segundo)، es una unidad de benchmark utilizada para medir el rendimiento de discos duros، unidades de estado sólido (SSD)، Memorias RAM y otras formas de .. . ... ويكيبيديا الإسبانية

محرك ذاكرة الوصول العشوائي ، قرص ذاكرة الوصول العشوائي (القرص في الذاكرة) ، تقنية كمبيوتر القرص الإلكتروني التي تسمح لك بتخزين البيانات في ذاكرة الوصول العشوائي عالية السرعة كجهاز كتلة (قرص). يمكن تنفيذه على حد سواء البرمجيات والأجهزة .... ... ويكيبيديا

I / O- الأداء

أداء الإدخال / الإخراج- عمليات الإدخال / الإخراج في الثانية ، kurz IOPS ، ist eine Benchmark Angabe von elektronischen Datenträgern. Sie gibt an wieviel Ein und Ausgabe Befehle pro Sekunde durchgeführt werden können. Dabei kann die Angabe genauer spezifiziert werden: Total… Deutsch Wikipedia

HyperX هو قسم من Kingston Technology متخصص في المنتجات عالية السرعة للاعبين والمتحمسين. تقوم بتصنيع وحدات الذاكرة السريعة ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة ووحدات USB وسماعات الكمبيوتر. اليوم جاءني أحد منتجات هذه السلسلة للاختبار - SSD HyperX FURY 240 GB.

شكل عامل:
2.5 بوصة
واجهه المستخدم:
SATA 3.0 (6 جيجابت / ثانية) ، متوافق مع الإصدارات السابقة مع SATA 2.0
الاهلية:
240 جيجابايت
مراقب:
SandForce® SF-2281
الأداء الأساسي:
نقل البيانات القابل للضغط (ATTO) - قراءة 500 ميجابايت / ثانية و 500 ميجابايت / ثانية للكتابة
نقل البيانات غير القابل للضغط (AS-SSD و CrystalDiskMark):
470 ميجابايت / ثانية للقراءة و 220 ميجابايت / ثانية للكتابة
أقصى سرعة قراءة / كتابة للكتل العشوائية 4KB:
حتى 84000 / حتى 41000 IOPS
سرعة قراءة / كتابة 4KB عشوائية:
حتى 22000 / حتى 41000 IOPS
تصنيف PCMARK® Vantage HDD Suite:
60000
نقاط عرض النطاق الترددي للتخزين PCMARK® 8:
180 ميغا بايت / ثانية
إجمالي البايت المكتوب (TBW):
641 تيرابايت 2.5 DWPD
استهلاك الطاقة:
0.31 وات خمول / 0.35 وات متوسط / 1.65 وات (كحد أقصى) قراءة / 2.76 وات (كحد أقصى) كتابة
درجة حرارة التخزين:
-40 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية
درجة حرارة العمل:
0 درجة مئوية إلى 70 درجة مئوية
الحجم:
69.8 × 100.1 × 7 ملم
الاهتزاز أثناء التشغيل:
2.17 ج (ذروة) @ 7-800 هرتز
الاهتزاز عند الخمول:
20 جم (ذروة) @ 10-2000 هرتز
متوسط العمر المتوقع:
1،000،000 ساعة MTBF
الضمان / الدعم:
ضمان لمدة ثلاث سنوات ودعم فني مجاني

محتويات التسليم. مظهر خارجي.

مثل معظم منتجات Kingston ، يأتي بطل مراجعتنا اليوم في عبوات بلاستيكية من الورق المقوى ، وسيكون العبث بها ملحوظًا على الفور. لذلك ، يمكن للمشتري المحتمل أن يكون متأكدًا بنسبة 100٪ أنه يشتري منتجًا جديدًا تمامًا. يتماشى الجمع بين اللونين الأحمر والأسود تمامًا مع اسم محرك الأقراص - Fury (الغضب الإنجليزي) ، وضبطه لإدراك محتويات الحاوية على أنها شيء سريع وقوي.
يوفر الجزء الأمامي من الحزمة معلومات أساسية حول SSD. يشار إلى المؤشرات التالية: السعة ، الحد الأقصى لسرعة القراءة والكتابة ، معلومات الضمان لمدة 3 سنوات ، وواجهة الاتصال - SATA 3.0. بالإضافة إلى ذلك ، يُقال أن هذا المثيل أسرع 16 مرة من محرك الأقراص الثابتة التقليدي مع سرعة دوران تبلغ 7200 دورة في الدقيقة.

يحتوي الجانب الخلفي أيضًا على معلومات حول محرك الأقراص.

على وجه الخصوص ، يقال أن SSD يزيد من سرعة تنزيل التطبيقات والألعاب المثبتة عليه. يشار إلى أن محرك الأقراص مخصص للاستخدام في أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة الخاصة بالعمل والمنزل ، ولكنه غير مناسب للاستخدام في محطات الخادم (نظرًا لضآلة موارده). السعة الفعلية المتاحة للمستخدم أقل من السعة المعلنة. أولئك الذين يهتمون بالسبب ، يرسل Kingston إلى موقعه. لسوء الحظ ، يحتوي الرابط على معلومات باللغة الإنجليزية فقط. سبب هذا "الحادث" في ويكيبيديا يمكن الوصول إليه بسهولة باللغة الروسية.
يمكنك أيضًا التعرف على المعلومات الكاملة المتعلقة بضمان Kingston على الموقع الرسمي.
بالإضافة إلى ذلك ، يشير الجزء السفلي إلى أن محرك الأقراص يستخدم وحدة تحكم LSI SandForce ولديه ملصق تسمية.

عند فتح العبوة ، يمكننا العثور على مزيد من معلومات الضمان بعدة لغات. الروسية موجودة أيضا.

الحزمة نفسها متشددة إلى حد ما. يوجد داخل الحاوية البلاستيكية مباشرة SSD ، وهو إطار على شريط مزدوج الوجه لإمكانية تثبيت محرك الأقراص في الأجهزة التي تستخدم محركات الأقراص الصلبة بسمك 9.5 مم ، بالإضافة إلى ملصق. لم تعتبر الشركة المصنعة أنه من الضروري تدليل المشتري بمحول مقاس 3.5 بوصات ومسامير للتثبيت و "كعكات" أخرى.

الجسم بالكامل مصنوع من المعدن لتبديد الحرارة بشكل أكثر كفاءة وإضافة قوة للهيكل.
يتم تغطية الجزء العلوي من محرك الأقراص بالكامل تقريبًا بملصق لا يوفر فقط المعلومات الأساسية حول الجهاز ، ولكنه يعمل أيضًا كملصق ضمان ، حيث تؤدي إزالته إلى إلغاء الضمان.

توجد أربعة مسامير أسفل الملصق ، والتي لا يمكن فكها إلا باستخدام مفك البراغي Torx T-6H. لم يكن لدي ، لذلك لم أقم بتفكيكها. إذا كان أي شخص مهتمًا ، فستجد تحت الغلاف 16 شريحة ذاكرة سعة كل منها 16 جيجابايت ووحدة تحكم LSI SandForce SF-2281. يستطيع المستخدم الوصول إلى 240 جيجا بايت بدلاً من 256 نظرًا لحقيقة أن 16 جيجا بايت محجوزة للمساحة الاحتياطية ، وهو أمر ضروري لإطالة عمر محرك الأقراص.

على الجانب الآخر ، لا يوجد شيء ملحوظ. يتم توفير ثقوب للتركيب.

موصلات الطاقة والبيانات قياسية جدًا.

حسنًا ، يسمح لك سمك محرك الأقراص الذي يبلغ 7 مم بتوسيع نطاق تطبيقه.

تكوين الاختبار:

المعالج ................................... Intel Core i5-3570
اللوحة الأم ... Gigabyte GA-Z77-DS3H
ذاكرة الوصول العشوائي ........................................... Corsair Dominator Platinum CMD16GX3M4A2666C11 @ 2200MHz
SSD ............................................ قوة قرصان GS 128 جيجا بايت
مصدر الطاقة ............................. قرصان AX760i
نظام التشغيل ... Windows 7 x64

اختبارات. الانطباعات العامة.

بعد التهيئة ، تصبح 223 جيجا بايت متاحة للمستخدم.

دعنا نلقي نظرة على الخصائص باستخدام الأداة المساعدة CrystalDiskInfo.

بالفعل من المصنع ، نسختنا بها أحدث البرامج الثابتة.
يمكن لمحركات الأقراص المستندة إلى SandForce ضغط البيانات قبل الكتابة. من ناحية ، يسمح لك هذا بإطالة عمر SSD عن طريق تقليل عدد عمليات الكتابة ، ولكن من ناحية أخرى ، يمكننا ملاحظة انخفاض في الأداء عند العمل ببيانات ضعيفة الانضغاط.
دعنا نتحقق من هذا البيان عمليًا باستخدام برنامج CrystalDiskMark.
سيحتوي العمود الأيسر على اختبارات بالإعدادات الافتراضية ، وسيحتوي العمود الأيمن على اختبارات ببيانات قابلة للضغط بدرجة عالية.

لذا ، فإن الأكثر إثارة للاهتمام بالنسبة لنا هي الأسطر الثلاثة الأولى في كل نافذة اختبار. يعكس السطر العلوي (القراءة / الكتابة المتسلسلة) العمل أثناء النسخ العادي للملفات (الموسيقى والفيديو والمحفوظات وما إلى ذلك). لكن الخطين الثاني والثالث (كتل قراءة / كتابة عشوائية بحجم 512 و 4 كيلوبايت) تحاكي تشغيل نظام التشغيل.
كما ترى ، فإن سرعة القراءة المتسلسلة عند العمل مع الملفات الصغيرة أقل بكثير من سرعة القراءة المتسلسلة. في الوقت نفسه ، عند قراءة / كتابة كتل 4KB بشكل عشوائي ، فإن الأداء ، على العكس من ذلك ، يتناقص مع زيادة حجم ملف الاختبار.
انخفضت سرعة الكتابة عند العمل مع البيانات غير القابلة للضغط بمقدار مرتين ، وهو أمر متوقع ، وعند العمل مع البيانات المضغوطة ، تكون مؤشرات السرعة قريبة من الحد الأقصى وفقًا للمواصفات. وصفت الشركة المصنعة هذه الفروق الدقيقة في المواصفات الفنية على الموقع الرسمي ، ولكن يتم الإشارة إلى السرعة القصوى فقط على العبوة دون تحديد شروط الاختبار.
بالمقارنة مع محرك الأقراص الثابتة التقليدي ، يبدو أداء SSD مثيرًا للإعجاب للغاية ، ولا شك أن أي مستخدم سيكون قادرًا على ملاحظة الفرق في أداء الكمبيوتر بالعين.
دعنا نواصل الاختبار باستخدام الأداة المساعدة AS SSD Benchmark. البيانات غير مضغوطة هنا لذا مؤشرات الأداء أقل من الحد الأقصى كما في الحالة السابقة.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك معرفة مدى سرعة عمل محرك الأقراص مع الألعاب والبرامج ونسخ الملفات الكبيرة (صورة ISO).

السرعات ليست باهظة ، لكنها مقبولة تمامًا.
دعنا نكمل الاختبار بمؤشرات AIDA64 Extreme.
في القراءة الخطية ، يوجد تراجع واحد غير حاسم في الرسم البياني:

أعطى التحقق من وقت الوصول نتائج ممتازة:

القراءة من المخزن المؤقت غير مرضية:

أعطت القراءة العشوائية ، باستثناء انخفاضين في الرسم البياني ، مؤشرات أداء جيدة:

حسنًا ، لننتهي من فحص SSD الخاص بنا باستخدام برنامج يعرض فيه محرك الأقراص ، وفقًا للشركة المصنعة ، أقصى النتائج:

وهنا يقع كل شيء في مكانه تمامًا. بيانات عالية الانضغاط = درجة عالية (حتى أفضل من ادعاءات كينغستون).
لم ترتفع درجة الحرارة أثناء الاختبار عن 33 درجة مئوية ، وخلال فترة الخمول كانت حتى في منطقة 27 درجة. هذه إضافة كبيرة ، لأن لا يقوم SSD بتسخين الجزء الداخلي لجهاز الكمبيوتر.

الاستنتاجات.

سلكت Kingston الطريق الأقل مقاومة مع وحدات تحكم SandForce نظرًا لشروط الترخيص الجذابة. تعمل SandForce بشكل رائع مع البيانات القابلة للضغط ، ولكنها تفشل عند كتابة ملفات يصعب ضغطها. في الوقت نفسه ، تظل مؤشرات السرعة على مستوى محركات أقراص SSD على وحدة تحكم مماثلة من الشركات المصنعة الأخرى. يسمح الحجم الكبير بدرجة كافية لمحرك الأقراص الذي تم اختباره بالعمل لفترة أطول من المحركات الأقل سعة التي تم تجميعها بسبب انخفاض الحمل على خلايا الذاكرة. تمنح الشركة المصنعة ضمانًا لمدة 3 سنوات ، ولكن مع الاستخدام النموذجي و 10+ سنوات ، يجب أن يعمل محرك الأقراص دون مشاكل. على سبيل المثال ، خلال الأشهر الستة الماضية ، تمت كتابة 700 جيجابايت فقط على SSD الخاص بالنظام.
هل يجب عليك شراء محرك أقراص SSD كبديل أو بالإضافة إلى محرك أقراص ثابتة عادي؟ نعم بلا شك. هل يجب علي شراء HyperX FURY؟ كل هذا يتوقف على السعر. في منافذ البيع بالتجزئة المختلفة ، قد تختلف الأسعار بشكل كبير. بشكل عام ، هذا منتج عالي الجودة بمؤشرات عالية السرعة إلى حد ما. سوف يفاجأ معظم المستخدمين عديمي الخبرة بسرور من استجابة الكمبيوتر بعد استخدام محركات الأقراص الثابتة التقليدية. على سبيل المثال ، يستغرق تحميل نظام التشغيل حوالي 14-17 ثانية (حسب عدد البرامج قيد التشغيل) ، كما يتم تشغيل أي برامج وألعاب في غضون ثوانٍ. حسنًا ، ما الذي يحتاجه الشخص أيضًا ليكون سعيدًا؟

وفقًا لملاحظاتنا ، فإن تقييم أداء نظام التخزين في IOps لا يعطي فكرة دقيقة عن أداء نظام التخزين هذا تحت الحمل في مهام 1C ، ونوصي بشدة بعدم استخدام IOps لحساب المعدات.

على العكس من ذلك ، يمكن أن يشكل مثل هذا التقييم انطباعًا خاطئًا عن الأداء العالي للنظام الفرعي للقرص ، بينما عند التشغيل في ظروف إنتاجية ، يمكن أن يتضح أن سعة التخزين غير كافية.

على سبيل المثال ، هل يمكنك إخبارنا بما تفعله "العملية" بالضبط من مقياس IOps؟ ما هو حجم البيانات التي تتم قراءتها / كتابتها؟ هل من الصحيح مقارنة IOps لمحركات الأقراص الثابتة العادية ومحركات SSD؟ كيف يمكن لتقنيات حساب IOps حساب التباطؤ في محركات أقراص الحالة الثابتة لأنها "تتآكل" أو عندما يكون محرك أقراص الحالة الثابتة منخفض المساحة الخالية؟ هل يمكن أن تخبرني كيف يختلف Raw IOPS و IOPS الوظيفي؟

ملحوظة. إجمالي IOPS الخام = سرعة القرص IOPS * عدد الأقراص
IOPS الوظيفية = (((إجمالي IOPS الخام × كتابة٪)) / (RAID عقوبة)) + (إجمالي IOPS الخام × القراءة٪)

هل أنت متأكد من أن برامج قياس iops المختلفة ستعطيك نفس النتائج؟

برنامج قياس IOPS

IOmeter - اختبار IOPS
IOzone - اختبار IOPS
FIO - اختبار IOPS
CrystalDiskMark - اختبار IOPS
SQLIO - مجموعة من المعايير لحساب الأداء (IOPS ، MB ، الكمون) لخوادم قواعد البيانات
wmarow - آلة حاسبة IOPS لمجموعة RAID

أو لنفترض أن منهجية حساب عمليات الإدخال والإخراج تأخذ في الاعتبار بدقة وقت الاستجابة من القرص والإنتاجية؟

لفهم لماذا ليس كل شيء بسيطًا ، عليك التفكير في مثال وقياس بسيط.
يجب نقل عدد كبير من الأشخاص من أ إلى ب على طول الطريق. هناك خياران محتملان: يمكننا نقلهم في سياراتهم الشخصية ، أو يمكننا وضعهم في حافلات. ستكون سعة الطريق ، بالطبع ، أعلى إذا تم نقل الناس بالحافلات ، أي في "كتل كبيرة". ومع ذلك ، تميل وسائل النقل العام إلى التعارض مع الأهداف والطرق الفردية. إنه لأمر جيد أن يكون لدينا مصنع ضخم في B ، يتم توجيه التدفق الرئيسي من A. إليه. يمكنك تحميل جميع "البايتات" في حافلة حزمة كبيرة واحدة عند المدخل ، وتفريغها في محطة الحافلات بالقرب من المصنع ، حيث يتم إرسال كل "البايتات" الخاصة بنا بالفعل.
ومع ذلك ، إذا كانت وحدات البايت الخاصة بنا لا تذهب إلى المصنع ، ولكنها مشتتة للحالات الفردية والمستقلة - "العمليات" ، ولكل منها مسار فردي ، فإن تسليمها عن طريق "الحافلة" - ستؤدي الحزمة الكبيرة ، على العكس من ذلك ، إلى خسارة كبيرة للوقت. في هذه الحالة ، سيكون النقل بالسيارات الفردية أكثر ربحية. ومع ذلك ، فإن الحجم الإجمالي لحركة المرور على الطريق المليء "بحزم" فردية - سيارات تحمل عدة بايتات لكل منها ، بالطبع ، ستكون أقل مما كانت عليه عند نقلها بواسطة حزمة كبيرة - "حافلة".
هكذا تؤدي زيادة الإنتاجية بالميجابايت / ثانية بسبب تجميع الحزم إلى انخفاض IOPS والعكس صحيح أدى نمو العمليات في الثانية "للركاب الذين تم تسليمهم إلى الهدف" لواجهة الطريق لدينا المزدحمة بالسيارات إلى انخفاض في الإنتاجية بالميجابايت / ثانية. من المستحيل تحقيق معدلات عالية في عمليات IOPS و MB / s في وقت واحد من خلال الخصائص الفيزيائية للمعدات الموجودة.
إما الحزم الكبيرة - "الحافلات" وهناك القليل منها ("العمليات في الثانية") ، أو الحزم الفردية الصغيرة - "السيارات" ، كل منها تنفذ "عملية" فردية لتوصيل البيانات ، ولكن تملأ الطريق بالكامل ، و نتيجة لذلك ، تكون حركة المرور البشرية بشكل عام صغيرة.

يتأثر اختيار المقاييس المطلوبة بطبيعة الوصول إلى البيانات. لا يمكن مقارنة عمليات الوصول الخطية غير متعددة الخيوط إلى القرص بوصول القرص المتزامن للغاية وغير العشوائي.

لتقييم الأداء ، نستخدم ملاحظات النظام الحالي ومستوى استخدام المعدات ، بالإضافة إلى قوائم الانتظار عليه أثناء ذروة الاستخدام.

IOPS(عدد عمليات الإدخال / الإخراج - من اللغة الإنجليزية. عمليات الإدخال / الإخراج في الثانية) - أحد المعلمات الرئيسية عند قياس أداء أنظمة التخزين ومحركات الأقراص الثابتة (HDD) ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD) والشبكة المتصلة التخزين (SAN).

حقيقة، IOPS هو عدد الكتل التي لديها وقت للقراءة أو الكتابة إلى الوسائط.كلما كان حجم الكتلة أكبر ، قل عدد الأجزاء التي يتألف منها الملف ، وكلما انخفض IOPS ، حيث ستستغرق قراءة الجزء الأكبر وقتًا أطول.

هذا يعني أنه لتحديد IOPS ، فأنت بحاجة إلى معرفة السرعة وحجم الكتلة أثناء عملية القراءة / الكتابة. IOPS هي السرعة مقسومة على حجم كتلة العملية.

خصائص الأداء

الكميات الرئيسية المقاسة هي عمليات الوصول الخطية (المتسلسلة) والعشوائية (العشوائية).

عمليات القراءة / الكتابة الخطية ، حيث تتم قراءة أجزاء من الملفات بالتتابع ، واحدة تلو الأخرى ، تهدف إلى نقل الملفات الكبيرة (أكثر من 128 كلفن). أثناء العمليات التعسفية ، تتم قراءة البيانات عشوائيًا من مناطق مختلفة من الوسائط ، وعادة ما تكون مرتبطة بحجم كتلة يبلغ 4 كيلوبايت.

فيما يلي الميزات الرئيسية:

قيم IOPS التقريبية

قيم IOPS التقريبية لمحركات الأقراص الثابتة.

جهاز	نوع من	IOPS	واجهه المستخدم
محركات أقراص SATA بسرعة 7200 دورة في الدقيقة	HDD	~ 75-100 IOPS	SATA 3 جيجابايت / ثانية
محركات أقراص SATA 10000 دورة في الدقيقة	HDD	~ 125-150 IOPS	SATA 3 جيجابايت / ثانية
10000 دورة في الدقيقة محركات أقراص SAS	HDD	~ 140 IOPS	ساس
15000 دورة في الدقيقة محركات أقراص SAS	HDD	~ 175-210 IOPS	ساس

تقريبي SSD IOPS.

عقوبة RAID

لا يتم معاقبة أي عمليات قراءة يتم إجراؤها على الأقراص حيث يمكن استخدام جميع الأقراص لعمليات القراءة. لكن كل شيء يتعارض مع عمليات الكتابة. يعتمد عدد عقوبات الكتابة على نوع RAID المحدد ، على سبيل المثال.

في RAID 1 ، لكي تتم كتابة البيانات على قرص ، توجد عمليتا كتابة (كتابة واحدة لكل قرص) ، وبالتالي فإن RAID 1 له جزأين.

في RAID 5 ، توجد 4 عمليات لكتابة البيانات (قراءة البيانات الموجودة ، تماثل RAID ، كتابة بيانات جديدة ، كتابة تماثل جديد) ، وبالتالي فإن العقوبة في RAID 5 هي 4.

يسرد هذا الجدول قيمة العقوبة لتكوينات RAID الأكثر استخدامًا.

سمة أعباء العمل

يُنظر إلى خاصية عبء العمل عمومًا على أنها النسبة المئوية للقراءات والكتابة التي ينشئها التطبيق أو يتطلبها. على سبيل المثال ، في بيئة VDI ، تعتبر نسبة IOPS 80-90٪ للكتابة و 10-20٪ للقراءة. يعد فهم خصائص حمل العمل هو العامل الأكثر أهمية لأنه يحدد أي RAID هو الأمثل لبيئتك. تعد التطبيقات كثيفة الكتابة مرشحة جيدة لـ RAID 10 ، بينما يمكن وضع التطبيقات كثيفة القراءة على RAID 5.

حساب IOPS

هناك نوعان من السيناريوهين لحساب IOPS.
أحد السيناريوهات هو عندما يكون هناك عدد معين من الأقراص ، ونريد معرفة عدد IOPS الذي ستقدمه هذه الأقراص؟
السيناريو الثاني ، عندما نعرف عدد IOPS الذي نحتاجه ، ونريد حساب العدد المطلوب من الأقراص؟

السيناريو 1: حساب IOPS بناءً على عدد محدد من الأقراص

لنتخيل أن لدينا 20 قرصًا سعة 450 جيجابايت بسرعة 15 ألف لفة في الدقيقة. ضع في اعتبارك سيناريوهين 80٪ اكتب 20٪ قراءة عبء العمل وسيناريو آخر مع 20٪ كتابة -80٪ قراءة. سنقوم أيضًا بحساب IOPS لكل من RAID5 و RAID 10.

معادلة حساب IOPS:

إجمالي IOPS الخام = سرعة القرص IOPS * عدد الأقراص
IOPS الوظيفية = (((إجمالي IOPS الخام × كتابة٪)) / (RAID عقوبة)) + (إجمالي IOPS الخام × القراءة٪)

هناك تعريف لـ Raw IOPS و IOPS وظيفي ، فقط تيارات IOPS وظيفية وهناك تلك IOPS التي تتضمن عقوبات RAID ، وهذه هي IOPS "الحقيقية".

الآن دعونا نعوض بالأرقام ونرى ما سيحدث.

إجمالي IOPS الخام= 170 * 20 = 3400 IOPS (يمكن لقرص واحد بسرعة 15K RPM إنتاج متوسط 170 IOPS)

لـ RAID-5

الخيار 1 (80٪ كتابة 20٪ قراءة) IOPS الوظيفية = (((3400 * 0.8)) / (4)) + (3400 * 0.2) = 1360 IOPS
الخيار 2 (20٪ كتابة 80٪ قراءة) IOPS الوظيفية = (((3400 * 0.2)) / (4)) + (3400 * 0.8) = 2890 IOPS

لـ RAID-1

الخيار 1 (80٪ كتابة 20٪ قراءة) IOPS الوظيفية = (((3400 * 0.8)) / (2)) + (3400 * 0.2) = 2040 IOPS
الخيار 2 (20٪ كتابة 80٪ قراءة) IOPS الوظيفية = (((3400 * 0.2)) / (2)) + (3400 * 0.8) = 3100 IOPS

السيناريو 2: حساب عدد الأقراص لتحقيق IOPS محدد

ضع في اعتبارك موقفًا نحتاج فيه إلى تحديد نوع RAID وعدد الأقراص لتحقيق عدد معين من IOPS 5000 ومع أعباء عمل معينة ، على سبيل المثال ، 80٪ كتابة 20٪ قراءة و 20٪ كتابة 80٪ قراءة.

مرة أخرى ، لنبدأ ، بالصيغة التي سنحسب بها:

إجمالي عدد الأقراص المطلوبة = ((إجمالي قراءة IOPS + (إجمالي كتابة IOPS * عقوبة RAID)) / سرعة القرص IOPS)

إجمالي IOPS = 5000

الآن دعونا نعوض بالأرقام.

الملاحظة: 80٪ من 5000 IOPS = 4000 IOPS و 20٪ من 5000 IOPS = 1000 IOPS بهذه الأرقام سنعمل.

لـ RAID-5

الخيار 1 (80٪ كتابة 20٪ قراءة) - إجمالي عدد الأقراص المطلوبة = ((1000+ (4000 * 4)) / 170) = 100 قرص.
الخيار 2 (20٪ كتابة 80٪ قراءة) - إجمالي عدد الأقراص المطلوبة = ((4000+ (1000 * 4)) / 170) = 47 قرصًا تقريبًا.

لـ RAID-1

الخيار 1 (80٪ كتابة 20٪ قراءة) - إجمالي عدد الأقراص المطلوبة = ((1000+ (4000 * 2)) / 170) = 53 قرصًا تقريبًا.
الخيار 2 (20٪ كتابة 80٪ قراءة) - إجمالي عدد الأقراص المطلوبة = ((4000+ (1000 * 2)) / 170) = 35 قرصًا تقريبًا.

يعد فهم وحساب IOPS وعقوبات RAID وخصائص عبء العمل جانبًا بالغ الأهمية عند التخطيط. عندما يكون الحمل أكثر كثافة للكتابة ، اختر RAID 10 والعكس عند قراءة أحمال RAID 5.

IOPSتستخدم لتحديد أداء مجموعة القرص أو القرص.

IOPSتعني الإدخال / الإخراج (العمليات) في الثانية ، الكمية "عمليات الإدخال / الإخراج في الثانية"... تقيس الكمية مقدار العمل خلال فترة زمنية معينة. حقيقة، IOPSهذا هو عدد الكتل التي لديها وقت للقراءة أو الكتابة على الوسيط. كلما زاد حجم الكتلة ، قل عدد الأجزاء التي يتكون منها الملف ، وقل حجمه IOPS، نظرًا لأن قراءة الجزء الأكبر سيستغرق وقتًا أطول.

"عملية الإدخال / الإخراج"- هذا مجرد جزء من عمل النظام الفرعي للقرص ، والذي يتم تنفيذه استجابة لطلب من الخادم المضيف و / أو بعض العمليات الداخلية. هذا عادة ما يكون للقراءة أو الكتابة مع فئات فرعية مختلفة ، على سبيل المثال "قراءة" (اقرأ), "إعادة قراءة" (إعادة القراءة), "يسجل"(اكتب)، "الكتابة فوق" ( اعادة كتابة), "نوع الوصول العشوائي" (عشوائي), "نوع الوصول المتسلسل" (تسلسلي) وحجم كتلة البيانات قيد التشغيل.

الكميات الرئيسية المقاسة هي عمليات الوصول الخطية (المتسلسلة) والعشوائية (العشوائية).

اعتمادًا على نوع العملية ، يمكن أن يختلف هذا الحجم من بايت إلى كيلوبايت وحتى عدة ميغا بايت. هناك العديد من أنواع الإدخال / الإخراج ، ولا يستخدم نظام متعدد المهام ومتعدد المضيف أيًا منها تقريبًا. تضيف المحاكاة الافتراضية فقط تنوعًا لأنماط الإدخال / الإخراج.

لا يمكن لأي نظام تخزين إظهار القيم القصوى IOPS بغض النظر عن طبيعة عمليات الإدخال / الإخراج والقيموقت الإستجابة وحجم الكتل.

تأخرإنه مقياس للوقت الذي يستغرقه إكمال طلب إدخال / إخراج واحد من وجهة نظر التطبيق.

أحجام كبيرة I / O انتظرهذه علامة على أن مصدر المشكلة هو التخزين (هناك مصادر أخرى للكمون ، وحدة المعالجة المركزيةوالشبكة أمثلة شائعة). حتى مع الأداء الجيد وقت الإستجابةإذا رأيت عددًا كبيرًا I / O في انتظار- هذا يعني أن التطبيق يريد سرعة أكبر من نظام التخزين.

غالبًا ما يتم التغاضي عن تحديد أداء نظام القرص في تصميم النظام. نظرًا لأن نظام القرص هو أبطأ وسيط على الكمبيوتر ، يجب أن يكون أحد المكونات الأولى التي تم تحديدها بشكل صحيح.

الطلبات المكثفة للكتابة هي مرشحة جيدة ل غارة 10 ، بينما يمكن استضافة التطبيقات التي تستخدم عمليات القراءة المكثفة غارة 5.

IOPSتستخدم لتحديد أداء مجموعة القرص أو القرص. على سبيل المثال ، يمكننا أن نفترض أن الحد الأقصى IOPSللقرص:

لكي يحسب IOPSنستخدم المعادلة:

IOPS = 1 / (متوسط وقت الانتظار + متوسط الطلب)
IOPS = 1 / (0.00416 + 0.0085) = 78.9889415

المجموع ، الحد الأقصى IOPS - 79.

حساب الحد الأقصى IOPS لصفيف القرص

في ملاحظة تصميم التخزين ، يعد حساب أداء نظام القرص أمرًا بالغ الأهمية لأداء نظام معين. تستخدم معظم الأنظمة غارةلتوفير فائض التخزين. يصف هذا القسم كيفية عمل ملف IOPSل غارة-الصفائف.

أقصى قراءة IOPS

IOPSقراءة ( maxReadIops) ل غارة-مجموعة مصفوفة:

maxReadIops = numDisks * diskMaxIops

وفقًا لذلك ، تكون القيمة القصوى لمجموعة من 4 أقراص IOPSستكون القراءة على النحو التالي:

maxReadIops = 4 * 79
maxReadIops = 316

الحد الأقصى للكتابة IOPS

حساب القيمة القصوى IOPSالسجلات ( maxWriteIops) مختلفة تمامًا فيما يتعلق بـ غارة-الصفائف. غارة- المصفوفات يكتبون جزاء ونوع غارة- أراي يحدد شدة الغرامة. هذه العقوبة هي نتيجة التكرار المقدم من قبل غارةلأن المصفوفة يجب أن تكتب البيانات إلى أقراص / مواقع متعددة لضمان تكامل البيانات.

عقوبة كتابة مصفوفة RAID

الأنواع الأكثر شيوعًا غارةويتم تحديد عقوبات الكتابة الخاصة بهم في الجدول التالي:

المجموع ، على سبيل المثال ، القيمة القصوى IOPSللكتابة للمصفوفة غارة 10 - 158.

تصميم للأداء

سهولة احتساب الحد الأقصى للمبلغ IOPSاقرأ واكتب للحاضر أو المستقبل غارة- المصفوفة لا تكفي. لضمان أداء متسق ومتسق ، من الضروري تحديد متطلبات الأداء للنظام لتحديد أفضل حل للقرص. الحد الأدنى المطلوب IOPSيجب تحديد هذه الطريقة بحيث يمكن شراء العدد المطلوب من الأقراص بالسرعة المطلوبة.

أولاً ، عليك معرفة متطلبات الأداء (على سبيل المثال ، القراءة والكتابة IOPS) لنظام أو تطبيق معين. يمكن الحصول على هذه المعلومات من وثائق البائع أو البرامج.

حساب الحد الأدنى المطلوب IOPS

لنفترض أن لدينا تطبيقًا يتطلب 600 قراءة IOPS و
300 كتابة IOPS. يتم تجميع مجموعة الأقراص بتنسيق غارة 5.

لحساب الحد الأدنى للمبلغ IOPS (الحد الأدنى) ، أضف العدد المطلوب IOPSقراءة ( مطلوب قراءة) لمجموع العدد المطلوب IOPSالسجلات ( reqdWriteIops) وغرامة غارة (raidWrite العقوبة): minReqdIops = reqdReadIops + (reqdWriteIops * raidWritePenalty)

في مثالنا:

minReqdIops = 600 + (300 * 4)
minReqdIops = 1800

الحد الأدنى من المبلغ IOPSمطلوب لتوفير مستوى الأداء لمثالنا - 1800.

ملاحظة. يحدد هذا الحساب الحد الأدنى للكمية IOPSالمطلوبة لتلبية مواصفات الأداء. هذا يعني أن مجموعة الأقراص يجب ألا تعمل دون مستوى الأداء هذا.

حساب الحد الأدنى لعدد الأقراص لصفيف RAID

بمجرد الحد الأدنى للكمية المطلوبة IOPSتحديد ، من السهل جدًا تحديد الحد الأدنى لعدد وسرعة الأقراص المطلوبة للإنشاء غارة-الصفيف لتلبية متطلبات الأداء.

الحد الأدنى لعدد الأقراص حسب سرعة القرص

الحد الأدنى لعدد الأقراص المطلوبة لتلبية متطلبات الأداء لدينا ( minNumDiskMinPerf) على النحو التالي: minNumDisksMinPerf = minReqdIops / maxIopsByDiskSpeed

استخدام المعلومات على أساس الحد الأدنى المطلوب IOPSأعلاه وعلى افتراض أننا نريد إنشاء مصفوفة من 10000 دورة في الدقيقة-أقراص ( ~ 125-150 IOPS) ، حساب الحد الأدنى لعدد الأقراص التي ستلبي الحد الأدنى من متطلبات الأداء ( minNumDisksMinPerf) 1800 IOPS (الحد الأدنى) على النحو التالي:

minNumDisksMinPerf = 1800/130
minNumDisksMinPerf = 14

الحد الأدنى لعدد الأقراص 10000 دورة في الدقيقةالمطلوبة لتلبية متطلبات الأداء لدينا - 14.

الحد الأدنى لعدد الأقراص حسب نوع RAID

نوع من غارةيحدد الحد الأدنى لعدد الأقراص لتلبية متطلبات النوع غارة... على سبيل المثال ، ل غارة 5 يتطلب دائمًا 3 أقراص على الأقل. ل غارة 10 يتطلب دائمًا 4 أقراص على الأقل.

بالنسبة لأي مصفوفات تتطلب عددًا كبيرًا من محركات الأقراص ، استخدم المضاعف في الجدول أدناه لتحديد العدد الصحيح من محركات الأقراص لتلبية متطلبات النوع غارة:

بعد حساب عدد الأقراص حسب السرعة ، نحدد الحد الأدنى لعدد الأقراص المطلوبة حسب النوع غارة.

في المثال ، عندما تم اختيار أقراص 10K RPM لإنشاء المصفوفة ، يُظهر الحساب أن هناك حاجة إلى 14 قرصًا على الأقل. إذا كان النوع غارةسيكون هناك 5 ، 14 قرص سيكون كافيا. ومع ذلك ، إذا كان النوع غارةسيكون 10 ، الحد الأدنى لعدد الأقراص المطلوبة لهذا النوع غارة، سيكون 8 ، لأن العامل ل غارة 10 هو 4.

برنامج قياس IOPS

IOmeter - اختبار IOPS
IOzone - اختبار IOPS
FIO - اختبار IOPS
CrystalDiskMark - اختبار IOPS
SQLIO - مجموعة من المعايير لحساب الأداء ( IOPS, ميغا بايت, تأخر) لخادم قاعدة البيانات
wmarow - آلة حاسبة غارةمن خلال الأداء IOPS