Измерение производительности ввода-вывода: IOPS и ключевые метрики

Введение

Вход/выходные операции в секунду (IOPS, произносится "ай-опс") – это показатель производительности ввода-вывода, используемый для оценки характеристик компьютерных устройств хранения данных, таких как жесткие диски (HDD), твердотельные накопители (SSD) и системы хранения данных (SAN). Как и результаты тестирования производительности, значения IOPS, публикуемые производителями устройств хранения, не всегда отражают реальную производительность приложений.

Предыстория

Для осмысленного описания характеристик производительности любого устройства хранения данных необходимо указывать как минимум три метрики одновременно: IOPS, время отклика и (прикладную) нагрузку. Без одновременного указания времени отклика и нагрузки, значение IOPS практически теряется. Сами по себе IOPS можно рассматривать как аналогичные "оборотам в минуту" автомобильного двигателя – двигатель, способный вращаться со скоростью 10 000 об/мин на нейтральной передаче, не дает никакой полезной информации, в то время как двигатель, способный развивать определенный крутящий момент и мощность при заданной скорости вращения, полностью описывает его возможности. Конкретное количество IOPS, достижимое в любой конфигурации системы, будет значительно варьироваться в зависимости от переменных, задаваемых тестировщиком в программе, включая соотношение операций чтения и записи, комбинацию последовательного и произвольного доступа, количество рабочих потоков и глубину очереди, а также размеры блоков данных.

Твердотельные устройства

Тип устройства IOPS Интерфейс Примечания Intel X25 M G2 (MLC) SSD ~8,600 IOPS SATA 3 Гбит/с В спецификации Intel указано 6,600/8,600 IOPS (версии 80 ГБ/160 ГБ) и 35,000 IOPS для случайных операций чтения и записи по 4 КБ соответственно. Intel X25 E (SLC) SSD ~5,000 IOPS SATA 3 Гбит/с В спецификации Intel указано 3,300 IOPS для записи и 35,000 IOPS для чтения соответственно. 5,000 IOPS измеряются для смешанной нагрузки. Intel X25 E G1 имеет примерно в 3 раза более высокий показатель IOPS по сравнению с Intel X25 M G2. G. Skill Phoenix Pro SSD ~20,000 IOPS SATA 3 Гбит/с SSD на базе SandForce 1200 с улучшенной прошивкой, заявлено до 50,000 IOPS, но тестирование показывает для данной модели ~25,000 IOPS для случайного чтения и ~15,000 IOPS для случайной записи. SATA 6 Гбит/с 4 КБ выровненный случайный ввод/вывод при QD32 – 10,000 IOPS чтения, 36,000 IOPS записи при QD15 – 550 МБ/с последовательного чтения, 520 МБ/с последовательной записи для моделей объемом 256 ГБ и более, 550 МБ/с последовательного чтения, 470 МБ/с последовательной записи для модели 128 ГБ. PCIe OCZ RevoDrive 3 X2 SSD До 200,000 IOPS случайной записи 4k PCIe DDRdrive X1 SSD До 300,000+ (IOPS случайного чтения 512B) и 200,000+ (IOPS случайной записи 512B) PCIe Samsung SSD 960 EVO SSD До 380,000 IOPS чтения, до 360,000 IOPS записи NVMe через PCIe 3.0 x4, M.2 4 КБ выровненный случайный ввод/вывод с четырьмя потоками при QD4 (фактически QD16), модель 1 ТБ – 14,000 IOPS чтения, 50,000 IOPS записи при QD1, 330,000 IOPS чтения, 330,000 IOPS записи для модели 500 ГБ, 300,000 IOPS чтения, 330,000 IOPS записи для модели 250 ГБ. До 3.2 ГБ/с последовательного чтения, 1.9 ГБ/с последовательной записи. 1,200,000 IOPS в тесте SPC 1, имитирующем бизнес-приложения. FC MLC Flash NetApp FAS6240 cluster Flash/Disk 1,261,145 SPECsfs2008 nfsv3 IOPS с использованием 1,440 дисков 15k, в 60 стойках, с виртуальной многоуровневой системой хранения. Ненадежный источник: дата=январь 2024 NFS, SMB, FC, FCoE, iSCSI SPECsfs2008 – это последняя версия пакета эталонных тестов Standard Performance Evaluation Corporation, измеряющего пропускную способность и время отклика файлового сервера, предоставляющая стандартизированный метод сравнения производительности на различных платформах поставщиков. EMC DSSD D5 Flash До 10 миллионов IOPS PCIe Out of Box, до 48 клиентов с высокой доступностью. PCIe Rack Scale Flash Appliance. Продукт снят с производства.

Device Type IOPS Interface Notes Intel X25 M G2 (MLC) SSD ~8,600 IOPS SATA 3 Gbit/s Intel's data sheet claims 6,600/8,600 IOPS (80 GB/160 GB version) and 35,000 IOPS for random 4 KB writes and reads, respectively. Intel X25 E (SLC) SSD ~5,000 IOPS SATA 3 Gbit/s 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. G. Skill Phoenix Pro SSD ~20,000 IOPS SATA 3 Gbit/s SandForce 1200 based SSD drives with enhanced firmware, states up to 50,000 IOPS, but benchmarking shows for this particular drive ~25,000 IOPS for random read and ~15,000 IOPS for random write. SATA 6 Gbit/s 4 KB aligned random I/O at QD3210,000 read IOPS, 36,000 write IOPS at QD1550 MB/s sequential read, 520 MB/s sequential write on 256 GB and larger models550 MB/s sequential read, 470 MB/s sequential write on 128 GB model PCIe OCZ RevoDrive 3 X2 SSD Up to 200,000 Random Write 4k IOPS PCIe DDRdrive X1 SSD Up to 300,000+ (512B Random Read IOPS) and 200,000+ (512B Random Write IOPS) PCIe Samsung SSD 960 EVO SSD Up to 380,000 read IOPSUp to 360,000 write IOPS NVMe over PCIe 3.0 x4, M.2 4 kB aligned random I/O with four workers at QD4 (effectively QD16), 1 TB model14,000 read IOPS, 50,000 write IOPS at QD1330,000 read IOPS, 330,000 write IOPS on 500 GB model300,000 read IOPS, 330,000 write IOPS on 250 GB modelUp to 3.2 GB/s sequential read, 1.9 GB/s sequential write1,200,000 IOPS in SPC 1 benchmark simulating business applications FC MLC Flash NetApp FAS6240 cluster Flash/Disk 1,261,145 SPECsfs2008 nfsv3 IOPs using 1,440 15k disks, across 60 shelves, with virtual storage tiering. Unreliable source: date=January 2024 NFS, SMB, FC, FCoE, iSCSI SPECsfs2008 is the latest version of the Standard Performance Evaluation Corporation benchmark suite measuring file server throughput and response time, providing a standardized method for comparing performance across different vendor platforms. EMC DSSD D5 Flash Up to 10 million IOPS PCIe Out of Box, up to 48 clients with high availability. PCIe Rack Scale Flash Appliance. Product discontinued.