《IO 系统性能》笔记

近期项目中涉及和别人谈存储架构及选型，将IOPS相关的内容学习下。参考网上资料《IO 系统性能之一：衡量性能的几个指标》

1. 基本概念
　　1）读写IO操作：对应磁盘的存数据、取数据；
　　2）单个IO操作：操作系统 <- IO指令-> 控制器 <-指令+数据块-> 硬盘
　　3）随机访问：两次IO操作的扇区地址差距比较大；
　　4）连续访问：多次IO操作的扇区地址比较接近；
　　5）顺序IO/并发IO：磁盘组能够接受并执行来自控制器的多个IO操作；

2. 单个IO的大小(IO Chunk Size)
　　1）数据库读写（包括Orale之block、Sql server之page）默认基本块为8KB；
　　2）操作系统提供文件系统缓存，即将多个IO操作缓存后一次性提交给磁盘；
　　3）存储系统可能也提供缓存，即将多个来自操作系统的IO指令合并执行；

3. IOPS(IO per Second)
　　1）IO 系统每秒执行IO操作的次数；
　　2）IO Time：
　　假设：磁盘转速 15K RPM、平均寻道时间 5ms、最大传输速率 40MB/s
　　基本概念：
　　　　寻址时间：控制器对磁盘发出指令后，磁盘控制臂将磁头移植待读写数据的磁道正上方； -> 5ms
　　　　旋转延时：等待盘片将待读扇区移到磁头正上方；-> (60S/15K)/2 = 2ms 最好情况 + 最坏情况/2
　　　　传送时间：磁盘转动，磁头读入本次IO的全部数据；IO chunk Size/Max transfer rate 如4K/40M
　　　　IO Time = 寻址时间 + 旋转延时 + 传送时间 -> IOPS = 1/IO Time

4. 传输速度（Transfer Rate）/吞吐率（Througput）
　　实际过程中会使用IOPS衡量小IO操作系统，而对大IO操作系统用传输速度；
　　由上述公式可知，当系统经常属于连续操作时IOPS也无参考价值；

5. IO响应时间
　　IO 响应时间：从操作系统发出一个IO指令 到 操作系统收到一个IO反馈为止；此时等于要在IO Chunk Size的基础上增加在内核队列中的时间；

6. 磁盘阵列的两大瓶颈 IOPS 和 吞吐量
　　6.1 吞吐量
　　　　取决与磁阵的架构，如下：
　　　　光纤通道：2G的FC卡 -> 2G/8 = 250M/s的实际流量
　　　　硬盘：120块15KRPM的硬盘，支撑的数据流量 = 120*13M/s = 1560Mb/s

6.2 IOPS
　　　　取决于IOPS的主要包括磁阵的算法、cache命中率、磁盘个数
　　　　例：业务IOPS 10000、读cache命中率30%、读IOPS 60%、写IOPS 40%、磁盘个数为120个
　　　　RAID 5：
　　　　单块盘：IOPS = （10000*0.7*0.6 + 4*10000*0.4）/120 = 168; //raid5中写操作需要4个IO
　　　　备注：15k rpm的硬盘支持IOPS为150