搭載固態硬盤的服務器究竟比機械硬盤快多少

相信你們都知道固態硬盤（SSD）的優點在於速度比傳統的機械硬盤（HDD）要快，因此如今線上服務器裏愈來愈多看到固態硬盤的出現。不過做爲一個對性能數字斤斤計較的開發，我想更精確地弄明白搭載SSD的服務器在IO性能上比搭載HDD的究竟快多少，順序IO狀況下快多少，隨機IO狀況下又能快多少？終於在最近抽空搞了一次性能測試對比。

測試環境

分別找了兩臺服務器，其磁盤都是Raid陣列，分別是搭載SSD和HDD，更詳細的配置以下：

• HDD實機：
  • Raid卡型號是PERC H730 Mini，1GB RAM緩存
  • 4塊500GB SSD組成的raid5，可用容量1.3T
• SSD實機：
  • Raid卡型號同上
  • 7塊300G HDD硬盤組成的Raid5，可用容量1.6T

好了，比賽選手已經就位，再選擇壓測工具fio。指定比(壓)賽(測)規(參)則(數)以下：

• IO引擎：爲了給硬盤充分施壓，選用異步方式libaio
• PageCache：爲了更接近磁盤自己性能，開啓Direct參數繞開Linux系統的內存緩存
• 壓測對象：穩妥起見，沒有使用裸設備，用的文件
• 文件大小：100GB，由於個人Raid 卡緩存是1G，保證遠遠大於緩存
• 調度策略：選擇常見的noop

對比測試正式開始。

順序讀取PK

咱們先進行順序訪問下的測試，由於這個環境下不管是機械硬盤，仍是固態硬盤，性能都將會是最優的。IO大小從512K一直到1M。

先來看一下機械硬盤：

在固態硬盤下：

這個數據看來，在順序IO狀況下，其實搭載HDD的服務器IO性能並無被搭載ssd的落下太多。這是由於

• 順序IO的狀況下，RAID卡的命中率高，尤爲是設置了RAID預取
• 自己順序IO也是機械磁盤工做最擅長的狀態

因此，現代在服務器領域裏，SSD只是應用愈來愈多了，但並無可以全面替代HDD。緣由之一是由於機械硬盤的順序IO其實並不慢，再加上Raid的加持，因此還有很大的市場佔比。
比較完了順序IO，咱們再來比較另一個應用場景，隨機IO。

隨機讀取PK

還記得開頭的fio壓測參數中咱們把Page Cache給禁用了，再加上測試文件的大小定的是100GB，這個大大超過了Raid卡的緩存大小。因此基於這個前提下的隨機IO，各級緩存基本都失去用武之地了，IO表現速度就徹底看硬盤自身了。

在《機械硬盤隨機IO慢的超乎你的想象》中，咱們看來機械硬盤的隨機IO的表現真的是太糟糕了。

再來看搭載SSD的服務器IO表現：

對比來看，機械硬盤的隨機IO的速度可真的不是通常的慢，咱們挑選上述結果中最被業務承認的4K IO size來看。

• 帶寬角度看，只有不到1M的吞吐，
• 延遲角度看，在4.4ms左右

再看固態硬盤下的4K IO Size下的表現。而同等條件下的SSD可有32M。

• 帶寬角度看，仍然有32M，比HDD能快幾十倍
• 延遲角度看，大約120us左右。比HDD，就是4400：120，也是幾十倍的提高

總結

在順序IO的狀況下，由於有Raid卡緩存的加持，基於HDD組成的Raid陣列服務器在IO性能上並無太落下風。可是在隨機讀取的場景下，不管帶寬仍是延遲指標，SSD都要比HDD快幾十倍以上。
因此在服務器中應用SSD，更主要解決的是隨機IO的問題。因此若是你的服務器裏存在過多的Page Cache，Raid卡緩存都兜不住的隨機IO請求，那麼請把HDD更換成SSD吧。

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開發內功修煉之硬盤篇專輯：

• 1.磁盤開篇：扒開機械硬盤堅硬的外衣！
• 2.磁盤分區也是隱含了技術技巧的
• 3.咱們怎麼解決機械硬盤既慢又容易壞的問題？
• 4.拆解固態硬盤結構
• 5.新建一個空文件佔用多少磁盤空間？
• 6.只有1個字節的文件實際佔用多少磁盤空間
• 7.文件過多時ls命令爲何會卡住？
• 8.理解格式化原理
• 9.read文件一個字節實際會發生多大的磁盤IO？
• 10.write文件一個字節後什麼時候發起寫磁盤IO？
• 11.機械硬盤隨機IO慢的超乎你的想象
• 12.搭載固態硬盤的服務器究竟比搭機械硬盤快多少？

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