Las operaciones de entrada / salida por segundo ( IOPS , eye-ops pronunciado ) es una medida de rendimiento de entrada / salida que se utiliza para caracterizar dispositivos de almacenamiento de computadora como unidades de disco duro (HDD), unidades de estado sólido (SSD) y redes de área de almacenamiento (SAN). Al igual que los puntos de referencia , los números de IOPS publicados por los fabricantes de dispositivos de almacenamiento no se relacionan directamente con el rendimiento de las aplicaciones en el mundo real. [1] [2]
Fondo
Para describir de manera significativa las características de rendimiento de cualquier dispositivo de almacenamiento, es necesario especificar un mínimo de tres métricas simultáneamente: IOPS, tiempo de respuesta y carga de trabajo (de la aplicación). En ausencia de especificaciones simultáneas de tiempo de respuesta y carga de trabajo, las IOPS son esencialmente insignificantes. De forma aislada, las IOPS pueden considerarse análogas a las "revoluciones por minuto" de un motor de automóvil, es decir, un motor capaz de girar a 10.000 RPM con su transmisión en punto muerto no transmite nada de valor, sin embargo, un motor capaz de desarrollar un par y una potencia especificados en un número dado de RPM describe completamente las capacidades del motor.
El número específico de IOPS posibles en cualquier configuración del sistema variará enormemente, dependiendo de las variables que el evaluador ingrese al programa, incluido el equilibrio de las operaciones de lectura y escritura, la combinación de patrones de acceso secuencial y aleatorio , el número de subprocesos de trabajo y la cola. profundidad, así como los tamaños de los bloques de datos. [1] Hay otros factores que también pueden afectar los resultados de IOPS, incluida la configuración del sistema, los controladores de almacenamiento, las operaciones en segundo plano del sistema operativo, etc. Además, cuando se prueban SSD en particular, hay consideraciones de preacondicionamiento que deben tenerse en cuenta. [3]
Características de presentación
Las características de rendimiento más comunes que se miden son las operaciones secuenciales y aleatorias. Las operaciones secuenciales acceden a ubicaciones en el dispositivo de almacenamiento de manera contigua y generalmente están asociadas con grandes tamaños de transferencia de datos, por ejemplo, 128 kB . Las operaciones aleatorias acceden a ubicaciones en el dispositivo de almacenamiento de manera no contigua y generalmente están asociadas con tamaños de transferencia de datos pequeños, por ejemplo, 4kB.
Las características de rendimiento más comunes son las siguientes:
Medición | Descripción |
---|---|
IOPS totales | Número total de operaciones de E / S por segundo (al realizar una combinación de pruebas de lectura y escritura) |
IOPS de lectura aleatoria | Número medio de operaciones de E / S de lectura aleatoria por segundo |
IOPS de escritura aleatoria | Número medio de operaciones de E / S de escritura aleatorias por segundo |
IOPS de lectura secuencial | Número medio de operaciones de E / S de lectura secuencial por segundo |
IOPS de escritura secuencial | Número medio de operaciones de E / S de escritura secuencial por segundo |
Para HDD y dispositivos de almacenamiento electromecánicos similares, los números de IOPS aleatorios dependen principalmente del tiempo de búsqueda aleatoria del dispositivo de almacenamiento , mientras que, para SSD y dispositivos de almacenamiento de estado sólido similares, los números de IOPS aleatorios dependen principalmente del controlador interno del dispositivo de almacenamiento y la interfaz de memoria. velocidades. En ambos tipos de dispositivos de almacenamiento, los números de IOPS secuenciales (especialmente cuando se usa un tamaño de bloque grande) generalmente indican el ancho de banda máximo sostenido que el dispositivo de almacenamiento puede manejar. [1] A menudo, las IOPS secuenciales se informan como un número simple de MB / s de la siguiente manera:
(con la respuesta normalmente convertida a MegabytesPerSec )
Algunas unidades de disco duro mejorarán su rendimiento a medida que aumente el número de E / S pendientes (es decir, la profundidad de la cola). Esto suele ser el resultado de una lógica de controlador más avanzada en la unidad que realiza la cola de comandos y el reordenamiento, comúnmente denominada cola de comandos etiquetada (TCQ) o cola de comandos nativa (NCQ). La mayoría de las unidades SATA básicas no pueden hacer esto o su implementación es tan deficiente que no se aprecia ningún beneficio de rendimiento. [ cita requerida ] Las unidades SATA de clase empresarial, como Western Digital Raptor y Seagate Barracuda NL, mejorarán en casi un 100% con colas profundas. [4] Las unidades SCSI de gama alta que se encuentran más comúnmente en los servidores, generalmente muestran una mejora mucho mayor, con Seagate Savvio superando las 400 IOPS, más del doble de su rendimiento. [ cita requerida ]
Si bien los HDD tradicionales tienen aproximadamente las mismas IOPS para operaciones de lectura y escritura, la mayoría de los SSD basados en flash NAND son de escritura mucho más lenta que de lectura debido a la incapacidad de reescribir directamente en una ubicación previamente escrita, lo que obliga a un procedimiento llamado recolección de basura . [5] [6] [7] Esto ha provocado que los sitios de prueba de hardware comiencen a proporcionar resultados medidos de forma independiente al probar el rendimiento de IOPS.
Los SSD flash, como el Intel X25-E (lanzado en 2010), tienen IOPS mucho más altos que los HDD tradicionales. En una prueba realizada por Xssist, usando Iometer , transferencias aleatorias de 4 KB, relación de lectura / escritura de 70/30, profundidad de cola 4, el IOPS entregado por el Intel X25-E 64GB G1 comenzó alrededor de 10000 IOP y cayó drásticamente después de 8 minutos para 4000 IOPS, y continuó disminuyendo gradualmente durante los siguientes 42 minutos. Las IOPS varían entre 3000 y 4000 desde aproximadamente 50 minutos en adelante, durante el resto de las más de 8 horas que se ejecutó la prueba. [8] Incluso con la caída de IOPS aleatorias después del minuto 50, el X25-E todavía tiene IOPS mucho más altas en comparación con las unidades de disco duro tradicionales. Algunos SSD, incluido el OCZ RevoDrive 3 x2 PCIe que usa el controlador SandForce , han mostrado un rendimiento de escritura sostenido mucho más alto que se asemeja más a la velocidad de lectura. [9]
Ejemplos de
Discos duros mecánicos
El tamaño de bloque utilizado al realizar pruebas afecta significativamente la cantidad de IOPS realizadas por una unidad determinada. Consulte a continuación algunas cifras de rendimiento típicas: [10]
Unidad (tipo / RPM) | IOPS (Bloque de 4 KB, aleatorio) | IOPS (Bloque de 64 KB, aleatorio) | MB / s (bloque de 64 KB, aleatorio) | IOPS (Bloque de 512 KB, aleatorio) | MB / s (bloque de 512 KB, aleatorio) | MB / s (bloque grande, secuencial) |
---|---|---|---|---|---|---|
SAS / 15K | 188-203 | 175-192 | 11,2 - 12,3 | 115 - 135 | 58,9 - 68,9 | 91,5 - 126,3 |
FC / 15K | 163 - 178 | 151 - 169 | 9,7 - 10,8 | 97 - 123 | 49,7 - 63,1 | 73,5 - 127,5 |
FC / 10K | 142 - 151 | 130 - 143 | 8,3 - 9,2 | 80 - 104 | 40,9 - 53,1 | 58,1 - 107,2 |
SAS / 10K | 142 - 151 | 130 - 143 | 8,3 - 9,2 | 80 - 104 | 40,9 - 53,1 | 58,1 - 107,2 |
SATA / 7200 | 73 - 79 | 69 - 76 | 4,4 - 4,9 | 47 - 63 | 24,3 - 32,1 | 43,4 - 97,8 |
SATA / 5400 | 57 | 55 | 3,5 | 44 | 22,6 |
Dispositivos de estado sólido
Dispositivo | Tipo | IOPS | Interfaz | Notas |
---|---|---|---|---|
Intel X25-M G2 ( MLC ) | SSD | ~ 8600 IOPS [11] | SATA 3 Gbit / s | La hoja de datos de Intel [12] afirma 6.600 / 8.600 IOPS (versión de 80 GB / 160 GB) y 35.000 IOPS para escrituras y lecturas aleatorias de 4 KB, respectivamente. |
Intel X25-E (SLC) | SSD | ~ 5000 IOPS [13] | SATA 3 Gbit / s | La hoja de datos de Intel [14] afirma 3.300 IOPS y 35.000 IOPS para escrituras y lecturas, respectivamente. Se miden 5,000 IOPS para una combinación. Intel X25-E G1 tiene alrededor de 3 veces más IOPS en comparación con Intel X25-M G2. [15] |
G.Skill Phoenix Pro | SSD | ~ 20.000 IOPS [16] | SATA 3 Gbit / s | Unidades SSD basadas en SandForce -1200 con firmware mejorado, indica hasta 50,000 IOPS, pero la evaluación comparativa muestra para esta unidad en particular ~ 25,000 IOPS para lectura aleatoria y ~ 15,000 IOPS para escritura aleatoria. [dieciséis] |
OCZ Vértice 3 | SSD | Hasta 60.000 IOPS [17] | SATA 6 Gbit / s | Escritura aleatoria 4 kB (alineado) |
Corsair Force Series GT | SSD | Hasta 85.000 IOPS [18] | SATA 6 Gbit / s | Unidad de 240 GB, lectura secuencial de 555 MB / s y escritura secuencial de 525 MB / s, prueba de escritura aleatoria de 4 kB (alineada) |
Samsung SSD 850 PRO | SSD | 100.000 IOPS de lectura 90.000 IOPS de escritura [19] | SATA 6 Gbit / s | E / S aleatorias alineadas de 4 KB en QD32 10,000 IOPS de lectura, 36,000 IOPS de escritura en QD1 550 MB / s de lectura secuencial, 520 MB / s de escritura secuencial en 256 GB y modelos más grandes 550 MB / s de lectura secuencial, 470 MB / s de escritura secuencial en el modelo de 128 GB [19] |
Memblaze PBlaze5 910/916 NVMe SSD [20] | SSD | IOPS de lectura aleatoria de 1000 K (4 KB) IOPS de escritura aleatoria de 303K (4 KB) | PCIe, NVMe, | Los datos de rendimiento son de PBlaze5 C916 (6.4TB) NVMe SSD. |
OCZ Vértice 4 | SSD | Hasta 120.000 IOPS [21] | SATA 6 Gbit / s | Unidad de 256 GB, 560 MB / s de lectura secuencial y 510 MB / s de escritura secuencial, Lectura aleatoria Prueba de 4kB 90K IOPS, Escritura aleatoria Prueba de 4kB 85k IOPS |
(IBM) Texas Memory Systems RamSan-20 | SSD | Más de 120.000 IOPS de lectura / escritura aleatoria [22] | PCIe | Incluye caché de RAM |
Fusion-io ioDrive | SSD | 140.000 IOPS de lectura, 135.000 IOPS de escritura [23] | PCIe | |
Virident Sistemas tachIOn | SSD | 320.000 IOPS de LECTURA sostenidas con bloques de 4 KB y 200 000 IOPS de ESCRITURA con bloques de 4 KB [24] | PCIe | |
OCZ RevoDrive 3 X2 | SSD | 200.000 IOPS de 4k de escritura aleatoria [25] | PCIe | |
Fusion-io ioDrive Duo | SSD | Más de 250.000 IOPS [26] | PCIe | |
COLA DE CAFÉ, ACCELA | SSD | 250.000 / 200.000 + IOPS de escritura / lectura [27] | Canal de fibra, iSCSI, Infiniband / SRP, NFS, SMB | Matriz de almacenamiento basada en flash |
DDRdrive X1, | SSD | 300.000+ (512B de IOPS de lectura aleatoria) y 200.000+ (512B de IOPS de escritura aleatoria) [28] [29] [30] [31] | PCIe | |
SolidFire SF3010 / SF6010 | SSD | 250.000 4kB de IOPS de lectura / escritura [32] | iSCSI | Matriz de almacenamiento basada en flash (5RU) |
Intel SSD serie 750 | SSD | 440.000 IOPS de lectura 290.000 IOPS de escritura [33] [34] | Tarjeta de expansión NVMe sobre PCIe 3.0 x4, U.2 y HHHL | E / S aleatorias alineadas de 4 KB con cuatro trabajadores en QD32 (efectivamente QD128), modelo de 1,2 TB [34] Hasta 2,4 GB / s de lectura secuencial, 1,2 GB / s de escritura secuencial [33] |
Samsung SSD 960 EVO | SSD | 380.000 IOPS de lectura 360.000 IOPS de escritura [35] | NVMe sobre PCIe 3.0 x4, M.2 | E / S aleatorias alineadas de 4 kB con cuatro trabajadores en QD4 (efectivamente QD16), [36] Modelo de 1 TB 14.000 IOPS de lectura, 50.000 IOPS de escritura en QD1 330.000 IOPS de lectura, 330.000 IOPS de escritura en el modelo de 500 GB 300.000 IOPS de lectura, 330.000 IOPS de escritura en el modelo de 250 GB Hasta 3,2 GB / s de lectura secuencial, 1,9 GB / s de escritura secuencial [35] |
Samsung SSD 960 PRO | SSD | 440.000 IOPS de lectura 360.000 IOPS de escritura [35] | NVMe sobre PCIe 3.0 x4, M.2 | E / S aleatorias alineadas de 4kB con cuatro trabajadores en QD4 (efectivamente QD16), [36] Modelos de 1 TB y 2 TB 14.000 IOPS de lectura, 50.000 IOPS de escritura en QD1 330.000 IOPS de lectura, 330.000 IOPS de escritura en el modelo de 512 GB Hasta 3,5 GB / s lectura secuencial, escritura secuencial de 2,1 GB / s [35] |
(IBM) Dispositivo RamSan-720 de Texas Memory Systems | FLASH / DRAM | 500.000 lectura óptima, 250.000 escritura óptima 4kB IOPS [37] | FC / InfiniBand | |
OCZ Single SuperScale Z-Drive R4 PCI-Express SSD | SSD | Hasta 500.000 IOPS [38] | PCIe | |
WHIPTAIL, INVICTA | SSD | 650.000 / 550.000 + IOPS de lectura / escritura [39] | Canal de fibra, iSCSI, Infiniband / SRP, NFS | Matriz de almacenamiento basada en flash |
Sistemas de VIOLIN Violín XVS 8 | Matriz de memoria flash 3RU | Latencia tan baja como 50μs | Latencia de 400 μs a 1 M IOPS | Latencia de 1 ms a 2 M IOPS Dedupe LUN - 340 000 IOPS a 1 ms | Canal de fibra, ISCSI NVMe sobre FC | |
Sistemas de VIOLIN XIO G4 | Matriz SSD | IOP hasta: 400.000 a <1 ms de latencia | Canal de fibra, ISCSI | Controlador doble 2U activo / activo 8Gb FC2 4 puertos por controlador |
Samsung SSD 980 PRO | SSD | 1.000.000 de IOPS de lectura / escritura [40] | NVMe sobre PCIe 4.0 x4, M.2 | E / S aleatorias alineadas de 4 kB en QD32, modelo de 1 TB 22.000 IOPS de lectura, 60.000 IOPS de escritura en QD1 800.000 IOPS de lectura, 1.000.000 de IOPS de escritura en el modelo de 500 GB 500.000 IOPS de lectura, 600.000 IOPS de escritura en el modelo de 250 GB Hasta 7,0 GB / s lectura secuencial, escritura secuencial de 5,0 GB / s [40] |
(IBM) Dispositivo de memoria RamSan-630 de Texas Memory Systems | Flash / DRAM | 1,000,000+ 4kB de IOPS de lectura / escritura aleatoria [41] | FC / InfiniBand | |
IBM FlashSystem 840 | Flash / DRAM | 1,100,000+ 4kB lectura aleatoria / 600,000 4kB escritura IOPS [42] | 8G FC / 16G FC / 10G FCoE / InfiniBand | Estante de almacenamiento modular 2U - 4TB-48TB |
Fusion-io ioDrive Octal (tarjeta PCI Express única) | SSD | Más de 1,180,000 IOPS de lectura / escritura aleatoria [43] | PCIe | |
OCZ 2x SuperScale Z-Drive R4 PCI-Express SSD | SSD | Hasta 1.200.000 IOPS [38] | PCIe | |
(IBM) Texas Memory Systems RamSan-70 | Flash / DRAM | 1,200,000 IOPS de lectura / escritura aleatoria [44] | PCIe | Incluye caché de RAM |
Kaminario K2 | SSD | Hasta 2,000,000 IOPS. [45] 1.200.000 IOPS en el índice de referencia SPC-1 que simula aplicaciones comerciales [46] [47] | FC | Flash MLC |
Clúster NetApp FAS6240 | Flash / Disco | 1.261.145 SPECsfs2008 nfsv3 IOP con 1.440 discos de 15k, en 60 estantes, con almacenamiento virtual en niveles. [48] | NFS, SMB, FC, FCoE, iSCSI | SPECsfs2008 es la última versión de la suite de referencia de Standard Performance Evaluation Corporation que mide el rendimiento y el tiempo de respuesta del servidor de archivos, lo que proporciona un método estandarizado para comparar el rendimiento entre diferentes plataformas de proveedores. http://www.spec.org/sfs2008 . |
Fusion-io ioDrive2 | SSD | Hasta 9.608.000 IOPS [49] | PCIe | Solo a través de demostración hasta ahora. |
Almacenamiento E8 | SSD | Hasta 10 millones de IOPS [50] | Ethernet de 10-100 Gb | Dispositivo flash de escala de rack |
EMC DSSD D5 | Destello | Hasta 10 millones de IOPS [51] | PCIe Out of Box, hasta 48 clientes con alta disponibilidad . | Dispositivo flash PCIe Rack Scale. Producto descontinuado. [52] |
Pure Storage M50 | Destello | Hasta 220,000 32k IOPS <1 ms de latencia promedio Hasta 7 GB / s de ancho de banda [53] | Canal de fibra de 16 Gbit / s Ethernet de 10 Gbit / s iSCSI Puertos de replicación de 10 Gbit / s Puertos de administración de 1 Gbit / s | 3U - 7U 1007 - 1447 Watts (nominal) 95 lbs (43.1 kg) completamente cargado + 44 lbs por estante de expansión Chasis de 5.12 ”x 18.94” x 29.72 ” |
Almacenamiento ágil AF9000 | Destello | Hasta 1,4 millones de IOPS | 16 Gbit / s Fibre Channel 10 Gbit / s Ethernet iSCSI 10 Gbit / s 1/10 Gbit / s Puertos de administración | 3600 vatios - Hasta 2212 TB de capacidad RAW - hasta 8 estantes de expansión - 16 puertos iSCSI Mgmt de 1/10 GBit - 48 puertos iSCSI de 1/10 GBit opcionales - opcionales Puertos de canal de fibra de 96 8/16 GBit - Térmicos (BTU - 11,792) |
Ver también
- Instrucciones por segundo
- Rendimiento por vatio
Referencias
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