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IOPS

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IOPS（Input/Output Operations Per Second）是一個用於計算機存儲設備（如硬盤（HDD）、固態硬盤（SSD）或存儲區域網絡（SAN））性能測試的量測方式，可以視為是每秒的讀寫次數。和其他性能測試一樣，存儲設備製造商提出的IOPS不保證就是實際應用下的性能。
中文名
每秒進行讀寫操作的次數
外文名
Input/Output Operations Per Second
縮    寫
IOPS
作    用
衡量隨機訪問的性能
應    用
數據庫

目錄

  1. 1 簡介
  2. 2 性能特性
  3. 3 一些IOPS的示例
  4. ▪ 硬盤驅動器
  5. ▪ 固態設備
  6. 4 相關條目

IOPS簡介

IOPS（Input/OutputOperations Per Second）是一個用於計算機存儲設備（如硬盤（HDD）、固態硬盤（SSD）或存儲區域網絡（SAN））性能測試的量測方式，可以視為是每秒的讀寫次數。和其他性能測試一様，存儲設備製造商提出的IOPS不保證就是實際應用下的性能。
IOPS可以用應用程序來量測，例如一開始由微軟開發的Iometer，像IOzone及FIO也有類似功能，IOPS主要會用在服務器，以找到最佳的存儲配置。
IOPS的數值會隨系統配置而有很大的不同，依測試者在測試時的控制變因而異，控制變因包括讀取及寫入的比例、其中循序訪問及隨機存取的比例及配置方式、線程數量及訪問隊列深度，以及數據區塊的大小。其他因素也會影響IOPS的結果，例如系統設置、存儲設備的驅動程序、操作系統後台運行的作業等。若在測試固態硬盤時，是否先進行預調（preconditioning）機制也會影響IOPS的結果。 [1] 

IOPS性能特性

最常量測的性能特性是隨機存取及循序訪問時的IOPS。循序訪問是訪問存儲設備中相鄰位置的數據，一般和較大的數據區塊訪問有關，例如128KB，隨機存取是訪問存儲設備中非相鄰位置的數據．一般訪問的數據區塊比較少，例如4KB。 [1] 
最常見的性能特性如下：
量測
説明
總IOPS
每秒讀寫次數的總和（混合讀取及寫入測試）
隨機讀取IOPS
每秒平均的隨機讀取次數
隨機寫入IOPS
每秒平均的隨機寫入次數
循序讀取IOPS
每秒平均的循序讀取次數
循序寫入IOPS
每秒平均的循序寫入次數
對於硬盤或是其他類似的機電存儲設備，其隨機存取IOPS主要和存儲設備的尋址時間有關，若是固態硬盤及其他固態電子設備，其隨機存取IOPS主要和存儲設備的內部控制器及記億體接口速度有關。這兩種設備的循序訪問IOPS（尤其是訪問大數據區塊）一般會包括存儲設備可以持續的最大帶寬。
有些硬件會因為其隊列深度增加而提升其性能，這多半是因為硬盤處理隊列及重新排序（reordering）的先進控制器邏輯的結果，此邏輯一般稱為標記命令隊列（TCQ）或原生指令排序（NCQ）。企業檔次的SATA硬盤，例如Western Digital Raptor及希捷的Barracuda NL配合深隊列可以提升性能到100%。較常用在服務器的高端SCSI硬盤，一般性能有更大的提升。
傳統的硬盤讀取和寫入的IOPS大約相同，而大部分閃存SSD的寫入速度明顯比讀取慢很多，原因是無法寫入一個之前寫過的區域，會強制啓動垃圾數據回收功能。因此硬件測試開始在測試IOPS性能時，分開測試寫入和讀取。
像Intel X25-E等較新的閃存SSD固態硬盤其IOPS會比傳統的硬盤要高，在Xssist進行的一個測試中，用IOmeter軟件，4KB隨機存取，讀取/寫入比例為70/30，隊列深度4，Intel X25-E 64GB G1的IOPS一開始有 10000 IOPs，在八分鐘後快速掉到4000 IOPS，之後的42分鐘持續的下降，自第50分鐘起到第八小時之間，IOPS在3000至4000之間變化。即使第50分鐘IOPS快速下降，X25-E的IOPS仍較傳統硬盤要高。像OCZRevoDrive 3 x2 PCIe用SandForce控制器，其持續寫入性能和讀取速度大致相近。 [1] 

IOPS一些IOPS的示例

IOPS硬盤驅動器

隨機存取處理下，一些常見的IOPS平均值，計算方式是1/(尋址時間 + 迴應時間) = IOPS： [1] 
設備
形式
IOPS
接口
註解
7,200RPMSATA硬盤驅動器
硬盤驅動器
~75-100 IOPS
SATA 3Gbit/s

10,000 RPM SATA硬盤驅動器
硬盤驅動器
~125-150 IOPS
SATA 3 Gbit/s

10,000 rpmSAS硬盤驅動器
硬盤驅動器
~140 IOPS
SAS（串列SCSI）

15,000 rpmSAS硬盤驅動器
硬盤驅動器
~175-210 IOPS
SAS（串列SCSI）

IOPS固態設備

設備
形式
IOPS
接口
註解
英特爾Intel X25-M G2（MLC）
SSD
~8,600 IOPS
SATA 3 Gbit/s
英特爾的數據表聲稱在4KB數據的寫入及讀取時，分別有有6,600/8,600 IOPS (80GB/160GB版本)及35,000 IOPS的速度。
英特爾 Intel X25-E (SLC)
SSD
~5,000 IOPS
SATA 3 Gbit/s
英特爾數據表聲稱在寫入和讀取的速度為3,300 IOPS及35,000 IOPS。寫入和讀取混和時為5,000 IOPS。英特爾的X25-E G1比X25-M G2快了約三倍
G.SkillPhoenix Pro
SSD
~20,000 IOPS。
SATA 3 Gbit/s
SandForce-1200為基礎的固態硬件，配合加強版的固件，最快可到50,000 IOPS，性能測試的結果是隨機讀取可到~25,000 IOPS，隨機寫入可到~15,000 IOPS。
OCZVertex 3
SSD
最高可到60,000 IOPS
SATA 6 Gbit/s
隨機寫入4KB (Aligned)
CorsairForce Series GT
SSD
最高可到85,000 IOPS
SATA 6 Gbit/s
240GB Drive，循序讀取為555 MB/s，循序寫入為525 MB/s。隨機寫入4KB (Aligned)

IOPS相關條目

  • 每秒指令
  • 性能功耗比
參考資料
  • 1.    Hu, X.-Y. and E. Eleftheriou, R. Haas, I. Iliadis, R. Pletka. Write Amplification Analysis in Flash-Based Solid State Drives. IBM. 2009. CiteSeerX: 10.1.1.154.8668.