IOPS — что это такое, и как его считать / Хабр

IOPS (количество операций ввода/вывода – от англ. Input/Output Operations Per Second) – один из ключевых параметров при измерении производительности систем хранения данных, жестких дисков (НЖМД), твердотельных диски (SSD) и сетевых хранилища данных (SAN).

По сути, IOPS это количество блоков, которое успевает считаться или записаться на носитель. Чем больше размер блока, тем меньше кусков, из которых состоит файл, и тем меньше будет IOPS, так как на чтение куска большего размера будет затрачиваться больше времени.

Значит, для определения IOPS надо знать скорость и размер блока при операции чтения / записи. Параметр IOPS равен скорости, деленной на размер блока при выполнении операции.

Характеристики производительности

Основными измеряемыми величинами являются операции линейного (последовательного) и произвольного (случайного) доступа.

Под линейными операциям чтения/записи, при которых части файлов считываются последовательно, одна за другой, подразумевается передача больших файлов (более 128 К). При произвольных операциях данные читаются случайно из разных областей носителя, обычно они ассоциируются с размером блока 4 Кбайт.

Ниже приведены основные характеристики:

Приблизительные значения IOPS

Приблизительные значения IOPS для жестких дисков.

Приблизительные значения IOPS для SSD.

RAID пенальти

Любые операции чтения, которые выполняются на дисках, не подвергаются никакому пенальти, поскольку все диски могут использоваться для операций чтения.

В RAID 1 чтобы данные записались на диск, происходит две операции на запись (по одной записи на каждый диск), и следовательно RAID 1 имеет два пенальти.

В RAID 5 чтобы записать данные происходит 4 операции (Чтение существующих данных, четность RAID, Запись новых данных, Запись новой четности) тем самым пенальти в RAID 5 составляет 4.

В этой таблице приведено значение пенальти для более часто используемых RAID конфигурации.

Характеристика рабочих нагрузок

Характеристика рабочей нагрузки в основном рассматривается как процент операции чтений и записей, которые вырабатывает или требует приложение. Например, в среде VDI процентное соотношение IOPS рассматривается как 80-90% на запись и 10-20% на чтение. Понимание характеристики рабочей нагрузки является наиболее критическим фактором, поскольку от этого и зависит выбор оптимального RAID для среды. Приложения которые интенсивно используют операции на запись являются хорошими кандидатами для RAID 10, тогда как приложения которые интенсивно используют операции на чтение могут быть размещены на RAID 5.

Вычисление IOPS

Есть два сценария вычисления IOPS-ов.
Один из сценариев это когда есть определенное число дисков, и мы хотим знать, сколько IOPS эти диски выдадут?
Второй сценарий, когда мы знаем сколько нам IOPS-ов надо, и хотим вычислить нужное количество дисков?

Сценарий 1: Вычисление IOPS исходя из определенного кол-ва дисков

Представим что у нас есть 20 450GB 15к RPM дисков. Рассмотрим два сценария Рабочей нагрузки 80%Write-20%Read и другой сценарий с 20%Write-80%Read. Также мы вычислим количество IOPS как для RAID5 и RAID 10.

Формула для расчета IOPS:

Total Raw IOPS = Disk Speed IOPS * Number of disks
Functional IOPS =(((Total Raw IOPS×Write %))/(RAID Penalty))+(Total Raw IOPS×Read %)

Есть определение Raw IOPS и Functional IOPS, как раз токи Functional IOPS-ы и есть те IOPS-ы которые включают в себя RAID пенальти, и это и есть “настоявшие” IOPS-ы.

А теперь подставим цифры и посмотрим что получится.

Total Raw IOPS = 170*20 = 3400 IOPS (один 15K RPM диск может выдать в среднем 170 IOPS)

Для RAID-5

Вариант 1 (80%Write 20%Read) Functional IOPS = (((3400*0.8))/(4))+(3400*0.2) = 1360 IOPS
Вариант 2 (20%Write 80%Read) Functional IOPS = (((3400*0.2))/(4))+(3400*0.8) = 2890 IOPS

Для RAID-1

Вариант 1 (80%Write 20%Read) Functional IOPS = (((3400*0.8))/(2))+(3400*0.2) = 2040 IOPS
Вариант 2 (20%Write 80%Read) Functional IOPS = (((3400*0. 2))/(2))+(3400*0.8) = 3100 IOPS

Сценарий 2: Подсчет кол-ва дисков для достижения определенного кол-ва IOPS

Рассмотрим ситуацию где нам надо определить тип RAID-а и количества дисков для достижения определенного количества IOPS-ов 5000 и с определенными рабочими нагрузками, например 80%Write20%Read и 20%Write80% Read.

Опять же для начала формула по которой и будем считать:

Total number of Disks required = ((Total Read IOPS + (Total Write IOPS*RAID Penalty))/Disk Speed IOPS)

Total IOPS = 5000

Теперь подставим цифры.

Заметка: 80% от 5000 IOPS = 4000 IOPS и 20% от 5000 IOPS = 1000 IOPS с этими цифрами и будем оперировать.

Для RAID-5

Вариант 1 (80%Write20%Read) – Total Number of disks required = ((1000+(4000*4))/170) = 100 дисков.
Вариант 2 (20%Write80%Read) – Total Number of disks required = ((4000+(1000*4))/170) = 47 дисков приблизительно.

Для RAID-1

Вариант 1 (80%Write20%Read) – Total Number of disks required = ((1000+(4000*2))/170) = 53 диска приблизительно.
Вариант 2 (20%Write80%Read) – Total Number of disks required = ((4000+(1000*2))/170) = 35 дисков приблизительно.

Понимание и подсчет IOPS, RAID пенальти, и характеристик рабочих нагрузок очень критичны аспект при планировании. Когда нагрузка более интенсивна на запись луче выбирать RAID 10 и наоборот при нагрузках на чтение RAID 5.

Программы для измерения IOPS

IOmeter — тест IOPS
IOzone — тест IOPS
FIO — тест IOPS
CrystalDiskMark — тест IOPS
SQLIO — набор тестов для расчета производительности (IOPS, MB, Latency) под сервера БД
wmarow — калькулятор RAID групп по производительности IOPS

Что такое IOPS и как его посчитать? — Geek Notes

IOPS используется для определения производительности диска или дискового массива.

IOPS означает Input/Output (operations) Per Second, количество “операций ввода/вывода в секунду”. Величина измеряет объем работы за определенный промежуток времени. По сути, IOPS это количество блоков, которое успевает считаться или записаться на носитель. Чем больше размер блока, тем меньше кусков, из которых состоит файл, и тем меньше будет IOPS, так как на чтение куска большего размера будет затрачиваться больше времени.

“Операция ввода/вывода” — это просто некая часть работы дисковой подсистемы, которая совершается в ответ на запрос хост-сервера и/или некоторых внутренних процессов. Обычно это чтение или запись с различными подкатегориями, например “чтение” (read), “повторное чтение” (re-read), “запись”(write), “перезапись” (re-write), “произвольный тип доступа” (random), “последовательный тип доступа” (sequential) и размер оперируемого блока данных.

Основными измеряемыми величинами являются операции линейного (последовательного) и произвольного (случайного) доступа.

Под линейными операциям чтения/записи, при которых части файлов считываются последовательно, одна за другой, подразумевается передача больших файлов (более 128 К). При произвольных операциях данные читаются случайно из разных областей носителя, обычно они ассоциируются с размером блока 4 Кбайт.

В зависимости от вида операции, этот размер может варьироваться от байт до килобайт и даже нескольких мегабайт. Существует множество типов ввода/вывода и многозадачная и многохостовая система почти никогда не использует какой-то один. Виртуализация только добавляет разнообразия к паттернам ввода/вывода.

Никакая система хранения не может показывать максимальные значения IOPS безотносительно к характеру операций ввода/вывода, значений latency и размеру блоков.

Latency это мера того, сколько времени занимает выполнение одного запроса ввода/вывода, с точки зрения приложения.

Значительные объемы I/O wait это признак того, что источник проблем — хранилище (существуют и другие источники задержек, CPU и сеть — это обычные примеры). Даже в случае хороших показателей latency, если вы видите большое количество I/O waits — это значит, что приложение хотело бы больше скорости от системы хранения.

Определение производительности дисковой системы — это часто игнорируемый аспект проектирования систем. Поскольку дисковая система является самой медленной средой на компьютере, она должна быть одной из ПЕРВЫХ компонентов, спецификация которых правильно определена.

Приложения которые интенсивно используют операции на запись являются хорошими кандидатами для RAID 10, тогда как приложения которые интенсивно используют операции на чтение могут быть размещены на RAID 5.

IOPS используются для определения производительности диска или дискового массива. Для примера можно считать, что максимальный IOPS для диска:

10K RPM Fibre Channel Disk: 130 IOPS
15K RPM Fibre Channel Disk: 180 IOPS

ПРИМЕЧАНИЕ. Для расчета фактического IOPS для диска требуется следующая информация: Average latency, Average seek time. Эту информацию можно получить от производителя

Вычислим максимальный IOPS для диска

Для примера возьмем диск: Seagate ST500DM002-1BC142

Average latency (avgLatency): 4.16ms или 0.00416s
Average seek time (avgSeek): 8.5ms или 0.0085s

Чтобы вычислить IOPS используем уравнение:

IOPS = 1/(avgLatency + avgSeek)
IOPS = 1/(0.00416 + 0.0085) = 78,9889415

Итого, максимальный IOPS — 79.

Вычисляем максимальное значение IOPS для дискового массива

В примечании к разработке системы хранения, вычисление производительности дисковой системы имеет решающее значение для работы данной системы. Большинство систем используют RAID для обеспечения избыточности хранилища. В этом разделе описывается, как вычисляются IOPS для RAID-массивов.

Максимальное значение IOPS для чтения

Вычисление максимального значения IOPS чтения (maxReadIops) для RAID-массива:

maxReadIops = numDisks * diskMaxIops

Соответственно для массива из 4 дисков максимальное значение IOPS чтения будет следующим:

maxReadIops = 4 * 79
maxReadIops = 316

Максимальное значение IOPS для записи

Вычисление максимального значения IOPS записи (maxWriteIops) — это совсем другое в отношении RAID-массивов. RAID-массивы имеют штраф на запись, а тип RAID-массива определяет серьёзность штрафа. Этот штраф является результатом избыточности, которую предоставляет RAID, поскольку массив обязательно должен записывать данные на несколько дисков/локаций для обеспечения целостности данных.

Штраф на запись RAID-массива

Наиболее распространенные типы RAID и их штрафы на запись определяются в следующей таблице:

Чтобы вычислить максимальное значение IOPS записи (maxWriteIops) для заданного RAID-массива, разделим максимальное значение IOPS чтения (maxReadIops) на штраф за запись RAID-массива (raidWritePenalty): maxWriteIops = maxReadIops / raidWritePenalty

Используя наш пример с 4-мя дисками и конфигурацией RAID 10, получаем следующие значения:

maxWriteIops = 316 / 2
 maxWriteIops = 158

Итого, для нашего примера, максимальное значение IOPS на запись для массива RAID 10 — 158.

Проектирование для производительности

Простое вычисление максимального количества IOPS для чтения и записи для существующего или будущего RAID-массива недостаточно. Для обеспечения последовательной и устойчивой производительности необходимо определить требования к производительности для системы, чтобы определить лучшее решение для диска. Минимальный требуемый IOPS должен быть определен таким образом, чтобы можно было приобрести необходимое количество дисков с требуемой скоростью.

Для начала необходимо знать требования к производительности (например, чтение и запись IOPS) для данной системы или приложения. Эта информация может быть получена из документации поставщика или программного обеспечения.

Вычисление минимально необходимого IOPS

Предположим, что у нас есть приложение, которое требует 600 Read IOPS и
300 Write IOPS. Дисковый массив собран в RAID 5.

Чтобы вычислить минимальное количество IOPS (minReqdIops), добавьте количество требуемых IOPS чтения (reqdReadIops) к сумме количества требуемых IOPS записи (reqdWriteIops) и штрафа RAID (raidWritePenalty): minReqdIops = reqdReadIops + (reqdWriteIops * raidWritePenalty)

В нашем примере:

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

Минимальное количество IOPS, необходимое для обеспечения уровня производительности для нашего примера — 1800.

ПРИМЕЧАНИЕ. Этот расчет определяет минимальное количество IOPS, необходимое для соответствия спецификации производительности. Это означает, что дисковый массив НЕ должен работать ниже этого уровня производительности.

Вычисляем минимальное количество дисков для RAID-массива

Как только минимальное количество требуемых IOPS определено, очень легко определить минимальное количество и скорость дисков, необходимых для создания RAID-массива для удовлетворения требований к производительности.

Минимальное количество дисков по скорости диска

Минимальное количество дисков, необходимых для выполнения нашего требования к производительности (minNumDiskMinPerf), рассчитывается следующим образом: minNumDisksMinPerf = minReqdIops / maxIopsByDiskSpeed

Используя информацию из расчета минимально необходимых IOPS выше и предполагая, что мы хотим создать массив из 10 000 RPM-дисков (~125-150 IOPS), вычисление минимального количества дисков, которое будет соответствовать нашим минимальным требованиям к производительности (minNumDisksMinPerf) 1800 IOPS (minReqdIops) выглядит следующим образом:

minNumDisksMinPerf = 1800 / 130
minNumDisksMinPerf = 14

Минимальное количество дисков 10 000 RPM, необходимых для удовлетворения наших требований к производительности, — 14.

Минимальное количество дисков по типу RAID

Тип RAID определяет минимальное количество дисков для удовлетворения требований типа RAID. Например, для RAID 5 всегда требуется как минимум 3 диска. Для RAID 10 всегда требуется как минимум 4 диска.

Для любых массивов, требующих большого количества дисков, используйте множитель в приведенной ниже таблице, чтобы определить правильное количество дисков для соответствия требованиям типа RAID:

После вычисления количества дисков по скорости, определяем минимальное количество дисков, требуемых по типу RAID.

В примере, когда 10K RPM-диски были выбраны для построения массива, расчет показывает, что требуется не менее 14 дисков. Если тип RAID будет 5, 14 дисков будет достаточным. Однако, если тип RAID будет равен 10, минимальное количество дисков, требуемых этим типом RAID, будет 8, поскольку множитель для RAID 10 равен 4.

Программы для измерения IOPS

IOmeter — тест IOPS
IOzone — тест IOPS
FIO — тест IOPS
CrystalDiskMark — тест IOPS
SQLIO — набор тестов для расчета производительности (IOPS, MB, Latency) под сервера БД
wmarow — калькулятор RAID по производительности IOPS

404: Страница не найдена

Страница, которую вы пытались открыть по этому адресу, похоже, не существует. Обычно это результат плохой или устаревшей ссылки. Мы приносим свои извинения за доставленные неудобства.

Что я могу сделать сейчас?

Если вы впервые посещаете TechTarget, добро пожаловать! Извините за обстоятельства, при которых мы встречаемся. Вот куда вы можете пойти отсюда:

• Узнайте последние новости.
• Наша домашняя страница содержит последнюю информацию о технологиях хранения данных.
• Наша страница «О нас» содержит дополнительную информацию о сайте, на котором вы находитесь, Хранилище.
• Если вам нужно, свяжитесь с нами, мы будем рады услышать от вас.

Просмотр по категории

Аварийное восстановление

• Rubrik Cyber ​​Recovery добавляет план тестирования и криминалистическую экспертизу

  Rubrik Cyber ​​Recovery, который будет выпущен как часть своего облака безопасности, обеспечивает тестирование плана восстановления, клонирование моментальных снимков для …

• Гарантии отказоустойчивости данных предлагают новый вид гарантии

  Гарантии устойчивости данных от Druva, Rubrik и AvePoint предлагают гарантии данных на сумму до 10 миллионов долларов, но эксперты предупреждают …

• Готовность к программам-вымогателям: предстоит долгий путь

  Готова ли ваша организация к атакам программ-вымогателей? Недавний опрос показывает, что предприятия в самых разных отраслях испытывают трудности . ..

Резервное копирование данных

• Неструктурированные данные не освобождаются от требований соответствия

  Беспокоитесь о соблюдении нормативных требований? Команды по защите данных должны быть знакомы со всеми региональными и отраслевыми нормами, чтобы поддерживать …

• AWS расширяет возможности резервного копирования и аварийного восстановления

  AWS добавляет новые функции и возможности к своим службам резервного копирования и аварийного восстановления, поскольку сторонние поставщики ищут безопасные гибридные …

• Dell добавляет 3 новых услуги в портфолио защиты данных

  Dell добавляет новое устройство, расширенную облачную поддержку и цель резервного копирования в качестве услуги в свой портфель средств защиты данных. Скоро будет…

Дата-центр

• Как проверить IP-адрес в Linux

  В системе Linux IP-адреса соответствуют общедоступной или частной сети. В этом руководстве рассказывается, как найти общедоступные и …

• Узнайте, что контроллеры центра обработки данных SDN делают в сети

  В программно определяемой сети контроллеры центра обработки данных SDN являются важнейшим компонентом. Учитывайте такие факторы, как производительность и …

• Недорогие суперкомпьютеры HPE нацелены на рынок искусственного интеллекта

  HPE выпускает недорогие суперкомпьютеры, предназначенные для обработки сложных рабочих нагрузок на основе ИИ. Dell надеется встретиться со своим давним конкурентом в …

Что такое IOPS (операций ввода/вывода в секунду) и как его измерить?

СОДЕРЖАНИЕ СТРАНИЦЫ:

Что означает IOPS?

Характеристики производительности операций ввода-вывода в секунду

Как вы измеряете IOPS?

IOPS по сравнению с пропускной способностью

Итог

IOPS — это измерение производительности. Итак, как именно вы это понимаете?

Устройства хранения и сети довольно часто используют измерение IOPS. Это может помочь охарактеризовать устройства хранения всех типов, включая твердотельные накопители и жесткие диски. Кроме того, он также может оценивать скорость сетей хранения данных.

Итак, как объяснить значение IOPS? Как это работает и как измеряет скорость устройства хранения? Чтобы понять его значение, мы должны погрузиться глубже и проанализировать, как его измерить. Итак, приступим.

Что означает IOPS?

IOPS означает число операций ввода-вывода в секунду. Это позволяет пользователю измерять и понимать скорость чтения и записи устройства хранения. В мире технологий это произносится как «глаза», так как характеризует скорость компьютерной памяти.

Обычные хранилища, проверяемые этой единицей измерения, включают:

• SSD – твердотельные накопители
• Жесткий диск – Жесткие диски
• SAN — Сети хранения данных

Другими словами, это блок эталонного тестирования, который позволяет вам убедиться, что скорость хранения вашего устройства соответствует заявленной производителем. В этих показаниях IOPS всегда есть расхождения, поскольку производители проверяют указанные скорости в идеальных условиях.

Таким образом, производительность редко отражается в реальных сценариях, таких как приложения, игры, копирование файлов и т. д. Вот почему всегда есть различия при проверке IOPS в режиме реального времени, а не в показаниях, опубликованных производителями. Вот пример:

Как видите, скорости чтения и записи равны 6684 и 4918 соответственно. Однако производитель утверждает, что этот SSD имеет скорость записи около 7000 МБ/с и скорость чтения 5000 МБ/с. Итак, как это несоответствие происходит в IOPS?

Ответ находится в рамках заявлений производителя. Большинство таких твердотельных накопителей утверждают, что говорят UPTO 7000 МБ/с при записи и 5000 МБ/с при чтении. Поэтому в идеальных условиях вполне может достигать заявленных скоростей. Но в реальных сценариях показатели IOPS более точны.

Характеристики производительности IOPS

Характеристики производительности IOPS очень просты. Вы можете понять их, просто прочитав, что они означают. Однако, чтобы вам было проще, вот список распространенных типов измерения IOPS в устройствах хранения:

Теперь, если бы вы использовали обычный инструмент для измерения этих характеристик вашего устройства хранения, он выглядел бы совсем иначе. На потребительском компьютере инструменты для тестирования диска обычно выглядели бы так:

Поэтому для измерения IOPS необходимо понимать характеристики дисковода в компьютере. Затем вы можете понять измерения, сделанные такими инструментами IOPS, чтобы узнать общую скорость физического диска.

Как измерить IOPS?

Вы можете легко измерить количество операций ввода-вывода в секунду с помощью инструмента Iometer. Это мощный инструмент измерения подсистемы ввода-вывода, который позволяет пользователям характеризовать накопители на одиночных и кластерных компьютерах.

Сообщите пользователям, что они могут измерять IOPS с помощью инструментов тестирования, таких как Iometer. Однако показатели IOPS в SSD, HDD и SAN сильно различаются. Например:

• Жесткие диски используют стандартное уравнение, т. е. чтение/запись в секунду
• SSD зависят от внутреннего контроллера, т. е. кэш-памяти DRAM или контроллера NAND
• Жесткие диски имеют более высокие задержки и более медленное время чтения/записи
• SSD намного быстрее при последовательном чтении/записи; следовательно, их производительность в приложениях реального времени также намного лучше

Итак, как именно вы измеряете IOPS вашего хранилища? Вам нужно будет загрузить инструмент измерения диска, такой как Iometer. ORG или CrystalDiskMark. Как только вы это сделаете, вот что вам нужно сделать:

Step 1 : Download and install the program

Step 2 : Run it

Step 3 : Pick the disk on which you wish to measure IOPS

Step 4 : Пусть инструмент измерит его

Шаг 5 : Анализ конечного показания . Но, просто для подведения итогов, вот что вы смотрите:

• Все = Всего IOPS
• SEQQ1M и SEQ12K = последовательное чтение и запись
• RND4k = Произвольное чтение и запись

Таким образом, этот инструмент позволяет проверить MBS. Однако есть небольшая хитрость, и все, что вам нужно сделать, это:

Шаг 1 : Коснитесь меню в правом верхнем углу

Шаг 2 : Выберите IOPS вместо МБ/с

И вот, покажет вам измерения в IOPS:

Таким образом, легко найти IOPS, а также МБ и ГБ в секунду вашего устройства хранения с помощью любого инструмента Iometer.

IOPS и пропускная способность

Пропускная способность — это показатель измерения устройств хранения, позволяющий пользователям определить объем данных, которые может передать диск. По сравнению с IOPS, пропускная способность в основном используется в потоковых сервисах, таких как веб-сайты для размещения изображений и видеофайлы.

Поскольку эта метрика хранилища постоянно обрабатывается, она идеально подходит для потоковой передачи и видео.

IOPS, с другой стороны, является основным показателем скорости устройства хранения, как мы видели в этой статье. Итак, в чем именно разница между ними?

IOPS	Пропускная способность
Количество операций чтения/записи в секунду	Использует передаваемые биты в секунду
Использует последовательное чтение/запись данных	Использует мегабайты в секунду для измерения скорости
Идеально подходит для физического хранения	Идеально подходит для сетевого хранения
Используется в основном на одиночных или кластерных компьютерах	Используется для передачи больших объемов данных, таких как большие данные, потоковая передача, размещение изображений и т. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт