IOPS

1、传统磁盘本质上一种机械装置，如FC, SAS, SATA磁盘，转速通常为5400/7200/10K/15K。影响磁盘的关键因素是磁盘服务时间，即磁盘完成一个I/O请求所花费的时间，它由寻道时间、旋转延迟和数据传输时间三部分构成。

 2、寻道时间：(Tseek)是指将读写磁头移动至正确的磁道上所需要的时间。寻道时间越短，I/O操作越快，目前磁盘的平均寻道时间一般在3－15ms。

3、旋转延迟：(Trotation)是指盘片旋转将请求数据所在扇区移至读写磁头下方所需要的时间。旋转延迟取决于磁盘转速，通常使用磁盘旋转一周所需时间的1/2表示。比如，7200rpm的磁盘平均旋转延迟大约为60*1000/7200/2 = 4.17ms，而转速为15000 rpm的磁盘其平均旋转延迟约为2ms。

4、数据传输时间：(Ttransfer)是指完成传输所请求的数据所需要的时间，它取决于数据传输率，其值等于数据大小除以数据传输率。目前IDE/ATA能达到133MB/s，SATA II可达到300MB/s的接口数据传输率，数据传输时间通常远小于前两部分时间。

5、因此，理论上可以计算出磁盘的最大IOPS，即IOPS = 1000 ms/ (Tseek + Troatation)，忽略数据传输时间。假设磁盘平均物理寻道时间为3ms, 磁盘转速为7200,10K,15K，则磁盘IOPS理论最大值分别为：

IOPS = 1000 / (3 + 60000/7200/2)  = 140

IOPS = 1000 / (3 + 60000/10000/2) = 167

IOPS = 1000 / (3 + 60000/15000/2) = 200

6、实际测量中，IOPS数值会受到很多因素的影响，包括I/O负载特征(读写比例，顺序和随机，工作线程数，队列深度，数据记录大小)、系统配置、操作系统、磁盘驱动等等。因此对比测量磁盘IOPS时，必须在同样的测试基准下进行，即便如何也会产生一定的随机不确定性。通常情况下，IOPS可细分为如下几个指标：

Toatal IOPS，混合读写和顺序随机I/O负载情况下的磁盘IOPS，这个与实际I/O情况最为相符。

Random Read IOPS，100%随机读负载情况下的IOPS。

Random Write IOPS，100%随机写负载情况下的IOPS。

Sequential Read IOPS，100%顺序负载读情况下的IOPS。

Sequential Write IOPS，100%顺序写负载情况下的IOPS。

例：

    1、通常当数据库管理员提出需要更多存储空间的时候，他们还会指定必须要达到多少IOPS。现在有这样一个需求，20TB存储空间同时满足4500 IOPS+RAID 5，我应该如何计算？RAID 5或者RAID 1/0的时候分别需要多少块硬盘？

证明：

1、首先需要知道I/O中读操作(Read)与写操作(Write)所占的百分比。然后通过下列公式，将主机的IOPS需求转换成硬盘实际IOPS负载：

 当然，这个只是指传统意义上的理论算法。就当今的存储系统而言，由于大量写缓存的存在以及系统的其他优化处理，raid5和raid6的写性能并没有想象中的那么差。

假定4500 IOPS中读/写比是2:1，则不同RAID类型Drive IOPS要求分别如下：

    RAID 1/0 -> (2/3)*4500 + 2*(1/3)*4500 = 6000 IOPS

    RAID 5 -> (2/3)*4500 + 4*(1/3)*4500 = 9000 IOPS

    RAID 6 -> (2/3)*4500 + 6*(1/3)*4500 = 12000 IOPS

再参照下表中不同类型硬盘单块IOPS参数，得出需要多少块硬盘：

假定选用SAS 15K RPM硬盘，则：

    RAID 1/0: 6000/180 = 34 块

    RAID 5: 9000/180 = 50 块

    RAID 6: 12000/180 = 67 块

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