《IO 系統性能》筆記

近期項目中涉及和別人談存儲架構及選型，將IOPS相關的內容學習下。參考網上資料《IO 系統性能之一：衡量性能的幾個指標》

1. 基本概念
　　1）讀寫IO操做：對應磁盤的存數據、取數據；
　　2）單個IO操做：操做系統 <- IO指令-> 控制器 <-指令+數據塊-> 硬盤
　　3）隨機訪問：兩次IO操做的扇區地址差距比較大；
　　4）連續訪問：屢次IO操做的扇區地址比較接近；
　　5）順序IO/併發IO：磁盤組可以接受並執行來自控制器的多個IO操做；

2. 單個IO的大小(IO Chunk Size)
　　1）數據庫讀寫（包括Orale之block、Sql server之page）默認基本塊爲8KB；
　　2）操做系統提供文件系統緩存，即將多個IO操做緩存後一次性提交給磁盤；
　　3）存儲系統可能也提供緩存，即將多個來自操做系統的IO指令合併執行；

3. IOPS(IO per Second)
　　1）IO 系統每秒執行IO操做的次數；
　　2）IO Time：
　　假設：磁盤轉速 15K RPM、平均尋道時間 5ms、最大傳輸速率 40MB/s
　　基本概念：
　　　　尋址時間：控制器對磁盤發出指令後，磁盤控制臂將磁頭移植待讀寫數據的磁道正上方； -> 5ms
　　　　旋轉延時：等待盤片將待讀扇區移到磁頭正上方；-> (60S/15K)/2 = 2ms 最好狀況 + 最壞狀況/2
　　　　傳送時間：磁盤轉動，磁頭讀入本次IO的所有數據；IO chunk Size/Max transfer rate 如4K/40M
　　　　IO Time = 尋址時間 + 旋轉延時 + 傳送時間 -> IOPS = 1/IO Time

4. 傳輸速度（Transfer Rate）/吞吐率（Througput）
　　實際過程當中會使用IOPS衡量小IO操做系統，而對大IO操做系統用傳輸速度；
　　由上述公式可知，當系統常常屬於連續操做時IOPS也無參考價值；

5. IO響應時間
　　IO 響應時間：從操做系統發出一個IO指令 到 操做系統收到一個IO反饋爲止；此時等於要在IO Chunk Size的基礎上增長在內核隊列中的時間；

6. 磁盤陣列的兩大瓶頸 IOPS 和 吞吐量
　　6.1 吞吐量
　　　　取決與磁陣的架構，以下：
　　　　光纖通道：2G的FC卡 -> 2G/8 = 250M/s的實際流量
　　　　硬盤：120塊15KRPM的硬盤，支撐的數據流量 = 120*13M/s = 1560Mb/s

6.2 IOPS
　　　　取決於IOPS的主要包括磁陣的算法、cache命中率、磁盤個數
　　　　例：業務IOPS 10000、讀cache命中率30%、讀IOPS 60%、寫IOPS 40%、磁盤個數爲120個
　　　　RAID 5：
　　　　單塊盤：IOPS = （10000*0.7*0.6 + 4*10000*0.4）/120 = 168; //raid5中寫操做須要4個IO
　　　　備註：15k rpm的硬盤支持IOPS爲150