深入淺出: 如何做好系統(tǒng)性能評(píng)估？
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在性能優(yōu)化項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)中，如“天天說(shuō)要做性能優(yōu)化，到底在優(yōu)化什么？”和“Linux系統(tǒng)性能優(yōu)化實(shí)戰(zhàn)”中，要根據(jù)業(yè)務(wù)真實(shí)訴求給出切合實(shí)際的性能配置，還需要針對(duì)業(yè)務(wù)模型進(jìn)行最佳實(shí)踐分析和洞察，從主機(jī)端口、存儲(chǔ)系統(tǒng)、后端磁盤(pán)等端到端進(jìn)行分析和評(píng)估，在本文中把常見(jiàn)的性能評(píng)估過(guò)程中的難點(diǎn)依次羅列，希望對(duì)大家有所幫助。
IO聚合成滿分條寫(xiě)優(yōu)化寫(xiě)懲罰
IO聚合成滿分條大小的情況下，無(wú)需做預(yù)讀操作，不會(huì)觸發(fā)RAID寫(xiě)懲罰，RAID寫(xiě)懲罰在不是滿分條寫(xiě)的時(shí)候，才會(huì)觸發(fā)預(yù)讀的流程。以RAID5-5小寫(xiě)為例，寫(xiě)一個(gè)數(shù)據(jù)位，需要預(yù)讀兩次，寫(xiě)校驗(yàn)位一次。可以認(rèn)為是一個(gè)IO被放大成了四個(gè)IO。
而滿分條寫(xiě)的時(shí)候，同時(shí)寫(xiě)四個(gè)數(shù)據(jù)位，不需要預(yù)讀，只需要額外寫(xiě)一次校驗(yàn)位，可以認(rèn)為是四個(gè)IO被放大成了五個(gè)IO 。對(duì)比非滿分條寫(xiě)，效率大大提高。
存儲(chǔ)的IO合并能力對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)業(yè)務(wù)是否各家都能做到IO合并呢？一般存儲(chǔ)針對(duì)不同類(lèi)型的IO有不同的合并能力；數(shù)據(jù)庫(kù)業(yè)務(wù)主要是隨機(jī)IO，各廠商都做不到完全滿分條IO合并。存儲(chǔ)收到的IO是否能夠合并，主要取決于兩個(gè)方面。
1、主機(jī)側(cè)發(fā)下來(lái)的業(yè)務(wù)IO模型：IO是否順序，是否連續(xù)，與主機(jī)業(yè)務(wù)軟件本身、主機(jī)側(cè)塊設(shè)備、卷管理策略、HBA卡拆分策略等相關(guān)。主機(jī)下發(fā)的IO越順序、越連續(xù)，到達(dá)陣列后的合并效果越好。
2、存儲(chǔ)側(cè)對(duì)IO的合并能力：IO路徑上的Cache、存儲(chǔ)塊設(shè)備、硬盤(pán)等模塊都會(huì)對(duì)IO進(jìn)行排序與合并的操作，試圖盡可能將小IO合成大IO下盤(pán)。
對(duì)于順序小IO而言，基本上能夠?qū)崿F(xiàn)將IO都合并成滿分條后下盤(pán)。而對(duì)于IO隨機(jī)程度較高的數(shù)據(jù)庫(kù)業(yè)務(wù)，各廠商都無(wú)法確保所有IO都能夠合并，只能盡量通過(guò)排序和合并，將相鄰地址的小IO合成大IO，但合并程度由于算法實(shí)現(xiàn)和內(nèi)存大小等因素可能會(huì)有所差異。
OLTP、OLAP、VDI和SPC-1業(yè)務(wù)模型
OLTP、OLAP、VDI和SPC-1是當(dāng)前性能評(píng)估中常見(jiàn)的三類(lèi)業(yè)務(wù)場(chǎng)景。SPC-1是業(yè)界通用的隨機(jī)IOPS型的IO模型，在不清楚實(shí)際業(yè)務(wù)類(lèi)型的條件下，常用此模型來(lái)進(jìn)行性能評(píng)估。四種模型的簡(jiǎn)單IO特征如下表所示。
下面將分別介紹四種模型的業(yè)務(wù)特性與IO特征：
一、OLTP業(yè)務(wù)模型和特征：
1、業(yè)務(wù)特征：每個(gè)事務(wù)的讀，寫(xiě)，更改涉及的數(shù)據(jù)量非常小，同時(shí)有很多用戶連接到數(shù)據(jù)庫(kù)，使用數(shù)據(jù)庫(kù)，要求數(shù)據(jù)庫(kù)有很快的響應(yīng)時(shí)間，通常一個(gè)事務(wù)在幾秒內(nèi)完成，時(shí)延要求一般在10-20ms。
2、IO特征：針對(duì)DATA LUN，隨機(jī)小IO，IO大小主要為8KB（IO大小與數(shù)據(jù)庫(kù)的Block塊大小一致），讀寫(xiě)比約為3:2，讀全隨機(jī)，寫(xiě)有一定合并。 針對(duì)LOG LUN，多路順序小IO，大小不定，幾乎都是寫(xiě)IO。
二、OLAP業(yè)務(wù)模型和特征：
1、業(yè)務(wù)特征：一般很少有數(shù)據(jù)修改，除非在批量加載數(shù)據(jù)時(shí)；系統(tǒng)調(diào)用非常復(fù)雜的查詢語(yǔ)句，同時(shí)掃描非常多的行；一個(gè)查詢將花費(fèi)數(shù)小時(shí)，甚至數(shù)天；主要取決于查詢語(yǔ)句的復(fù)雜程度；查詢的輸出通常是一個(gè)統(tǒng)計(jì)值，由group by與order by得出；當(dāng)讀取操作進(jìn)行時(shí)，發(fā)生的寫(xiě)操作通常在臨時(shí)表空間內(nèi)；平常對(duì)在線日志寫(xiě)入很少，除非在批量加載數(shù)據(jù)時(shí)；分析型業(yè)務(wù)，一般對(duì)時(shí)延沒(méi)有要求。
2、IO特征：針對(duì)DATA LUN，多路順序大IO（可以近似認(rèn)為是隨機(jī)大IO），IO大小與主機(jī)側(cè)設(shè)置的分條大小有關(guān)（如512KB），90%以上為讀業(yè)務(wù)，混合間斷讀寫(xiě)。針對(duì)TMP LUN，隨機(jī)IO，讀寫(xiě)混合（先寫(xiě)后讀，計(jì)算時(shí)寫(xiě)，讀臨時(shí)表時(shí)讀，大部分是寫(xiě)，占整個(gè)業(yè)務(wù)中很少部分的IO），IO大小基本為200KB以上大IO。
三、VDI業(yè)務(wù)模型和特征
1、業(yè)務(wù)特性：可以分為啟動(dòng)風(fēng)暴、登錄風(fēng)暴和平穩(wěn)狀態(tài)幾個(gè)常見(jiàn)場(chǎng)景，在不同的狀態(tài)下，業(yè)務(wù)壓力相差很大。啟動(dòng)風(fēng)暴，即大量虛擬機(jī)同時(shí)啟動(dòng)時(shí)的突發(fā)狀態(tài)，是讀密集型操作，可以通過(guò)VSA（View Storage Accelerator 可以降低70%的讀負(fù)載）、分批錯(cuò)峰等操作規(guī)避。登錄風(fēng)暴，即大量用戶同時(shí)登錄到桌面，導(dǎo)致共享存儲(chǔ)產(chǎn)生大量爆發(fā)性負(fù)載的情況，是寫(xiě)密集型的，很難通過(guò)技術(shù)方式避免。平穩(wěn)狀態(tài)，即所有用戶在同時(shí)使用桌面時(shí)，產(chǎn)生負(fù)載波動(dòng)較小的狀態(tài)。不同的用戶類(lèi)型，平穩(wěn)狀態(tài)的負(fù)載有所不同。時(shí)延要求一般在10ms左右。
2、IO特征：平穩(wěn)狀態(tài)下，讀寫(xiě)比例約為2:8，多路順序小IO，主要是寫(xiě)，存在一定的合并，IO大小從512B到16KB都有；少量的讀IO，基本都是16KB，在負(fù)載穩(wěn)定之后，Cache命中率在80%以上（采用鏈接克隆技術(shù)的情況下，如果是完整克隆的情況，命中率有所下降）。
四、SPC-1業(yè)務(wù)模型和特征
1、業(yè)務(wù)特性：SPC-1設(shè)計(jì)一個(gè)專(zhuān)門(mén)為測(cè)試存儲(chǔ)系統(tǒng)在典型業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)合下的負(fù)載模型，這個(gè)負(fù)載模型連續(xù)不斷地對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)并發(fā)的做查詢和更新的工作，因此其主要由隨機(jī)I/O組成。這些隨機(jī)I/O的操作主要涉及數(shù)據(jù)庫(kù)型的OLTP應(yīng)用以及E-mail系統(tǒng)應(yīng)用，能夠很好地衡量存儲(chǔ)系統(tǒng)的IOPS指標(biāo)。
2、IO特征：它抽象的測(cè)試區(qū)域稱(chēng)為ASU，包括ASU1臨時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域，ASU2用戶數(shù)據(jù)區(qū)域和ASU3日志區(qū)域。對(duì)整體而言，讀寫(xiě)比約為4:6，順序IO與隨機(jī)IO的比例約為3:7，IO大小主要為4KB，有較明顯的熱點(diǎn)訪問(wèn)區(qū)域。
SSD、SAS、NL-SAS的性能特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)對(duì)比
你知道FC鏈路帶寬是如何計(jì)算的呢？
今天就跟你一起詳細(xì)解析一下。FC協(xié)議是主機(jī)服務(wù)器與存儲(chǔ)系統(tǒng)連接傳輸?shù)某Ｓ脜f(xié)議之一。在評(píng)估存儲(chǔ)系統(tǒng)整體帶寬時(shí)，F(xiàn)C鏈路的帶寬是計(jì)算前端帶寬的最重要的因素之一。8G FC鏈路的理論帶寬計(jì)算方法如下：
8Gbps FC參考時(shí)鐘：8.5G Hz
8Gbps FC協(xié)議編碼：8b/10b編碼
協(xié)議幀的傳輸如上圖所示。8Gbps FC協(xié)議傳輸效率計(jì)算如下：
ACK在FC協(xié)議中是class 1和class 2服務(wù)（面向連接）使用的，class 3服務(wù)不使用ACK幀，因此可以獲得更高的傳輸效率。通常使用的是class 3服務(wù)，按照class 3服務(wù)計(jì)算實(shí)際傳輸效率為97.15%。
單向理論數(shù)據(jù)傳輸帶寬計(jì)算公式如下：
鏈路時(shí)鐘*鏈路編碼效率* FC協(xié)議層傳輸效率/8 /1024 /1024，即8Gbps FC單向理論數(shù)據(jù)傳輸帶寬=(8.5*1000*1000*1000) * (8/10) * 97.15%/8 /1024 /1024 = 787.5MB/s
由于傳輸命令請(qǐng)求也要開(kāi)銷(xiāo)鏈路帶寬，幀與幀之間的傳輸還需要協(xié)議的原語(yǔ)開(kāi)銷(xiāo)，故單向鏈路的數(shù)據(jù)帶寬無(wú)法超越理論值787.5MB/s。雙向帶寬理論上為單向鏈路的兩倍，但是由于光模塊和上層模塊的處理調(diào)度開(kāi)銷(xiāo)等因素，實(shí)際測(cè)試時(shí)達(dá)不到兩倍的理論值。當(dāng)前產(chǎn)品中常見(jiàn)的FC鏈路為8G FC和4G FC鏈路，它們的極限帶寬如下表所示：
例如，某客戶采購(gòu)了一臺(tái)陣列，此款產(chǎn)品能夠提供的最大讀帶寬為3000MB，客戶規(guī)劃配置48塊600GB 15k SAS盤(pán)（推薦單盤(pán)讀帶寬為40MB），前端雙控各配置1張8G FC卡，分別連接了1根光纖到A、B控，估算當(dāng)前場(chǎng)景下能夠提供的最大讀帶寬。
硬盤(pán)提供的有效讀帶寬 = 單盤(pán)順序讀帶寬 * 硬盤(pán)數(shù)量 = 40MB * 48 = 1920 MB。
前端鏈路提供的最大讀帶寬 = 780MB * 2 = 1560 MB。
該場(chǎng)景能提供的最大讀帶寬 = MIN（產(chǎn)品能提供的最大讀帶寬，硬盤(pán)提供的有效寫(xiě)帶寬，前端鏈路提供的最大讀帶寬）= MIN（3000MB，1920MB , 1560MB）= 1560 MB。
帶寬計(jì)算中如何考慮校驗(yàn)的影響
對(duì)于順序?qū)憳I(yè)務(wù)，IO經(jīng)過(guò)cache的IO合并后下發(fā)到RAID層，基本能夠確保都是滿分條寫(xiě)。對(duì)于RAID5-5（4D+1P）這種配置來(lái)說(shuō)，每4個(gè)數(shù)據(jù)IO（D）下盤(pán)同時(shí)會(huì)有一個(gè)校驗(yàn)IO（P）需要下盤(pán)。
校驗(yàn)IO下盤(pán)所占的硬盤(pán)帶寬用于保障數(shù)據(jù)的可靠性，而對(duì)于用戶上層業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)并沒(méi)有提供可用帶寬，因此需要扣除掉校驗(yàn)位下盤(pán)所占的帶寬開(kāi)銷(xiāo)。
對(duì)于順序讀業(yè)務(wù)，在滿分條的情況下，在每個(gè)分條內(nèi)部只需要讀數(shù)據(jù)位所在的磁盤(pán)，不需要讀校驗(yàn)位所在的磁盤(pán)。
例如，某一款產(chǎn)品，能夠提供的最大寫(xiě)帶寬為3200MB，規(guī)劃配置96塊600GB 15k SAS盤(pán)（推薦單盤(pán)寫(xiě)帶寬為30MB），部署RAID6-6（4D+2P），估算這款產(chǎn)品能夠提供的有效寫(xiě)帶寬。
硬盤(pán)提供的有效寫(xiě)帶寬 = 單盤(pán)順序?qū)憥?nbsp;* 硬盤(pán)數(shù)量 * (RAID數(shù)據(jù)盤(pán)數(shù)量/RAID總盤(pán)數(shù)）= 30MB * 96 * （4/6）= 1920 MB
產(chǎn)品能提供的有效寫(xiě)帶寬 = MIN（產(chǎn)品能提供的最大寫(xiě)帶寬，硬盤(pán)提供的有效寫(xiě)帶寬）= MIN（3200MB，1920MB）= 1920 MB
什么是讀寫(xiě)比和對(duì)性能影響
讀寫(xiě)比（Read/Write）：指的是上層應(yīng)用下發(fā)的讀IO和寫(xiě)IO的比例分布。此數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)規(guī)劃的重要參考依據(jù)。讀業(yè)務(wù)與寫(xiě)業(yè)務(wù)消耗的存儲(chǔ)資源差異很大。下面是一些典型業(yè)務(wù)模型的常見(jiàn)讀寫(xiě)比例
確切了解上層應(yīng)用的讀寫(xiě)比例直接影響到對(duì)cache策略、RAID級(jí)別和LUN配置的選擇。寫(xiě)業(yè)務(wù)比讀業(yè)務(wù)會(huì)消耗更多的存儲(chǔ)系統(tǒng)資源：
1、在回寫(xiě)的場(chǎng)景下，寫(xiě)IO下發(fā)到cache之后需要通過(guò)交換通道“鏡像”到對(duì)端控制器，IO路徑更長(zhǎng)，并需要占用交換通道的帶寬；
2、為保證寫(xiě)數(shù)據(jù)的可靠性和一致性，智能存儲(chǔ)通常會(huì)采用一些可靠性技術(shù)，例如writehole方案，需要將寫(xiě)數(shù)據(jù)額外保存一份在cache或磁盤(pán)上；
3、對(duì)于不同的RAID級(jí)別而言，寫(xiě)懲罰的存在會(huì)造成更大的時(shí)延和資源的開(kāi)銷(xiāo)；此外，對(duì)于磁盤(pán)（包括SSD盤(pán)）而言，寫(xiě)速度低于讀速度。
而對(duì)于讀業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，通常消耗較少的系統(tǒng)資源。例如，讀業(yè)務(wù)不需要生成額外的數(shù)據(jù)來(lái)保證數(shù)據(jù)一致。此外，絕大部分存儲(chǔ)設(shè)備的讀速度都比寫(xiě)速度要快。當(dāng)讀IO發(fā)現(xiàn)它所需讀取的數(shù)據(jù)已經(jīng)在Cache中（讀命中）時(shí)，可以直接返回而不需要再下盤(pán)讀取。在讀命中的情況下，通常意味著最短的響應(yīng)時(shí)延。
同樣數(shù)量的主機(jī)IO，如果讀寫(xiě)比例不同，最終需要下盤(pán)的IO數(shù)量不同，意味著需要提供的磁盤(pán)能力不同。
例如，RAID6單次寫(xiě)入需要分別對(duì)數(shù)據(jù)位和校驗(yàn)位進(jìn)行3次讀和3次寫(xiě)，即寫(xiě)懲罰是6。在RAID6的場(chǎng)景下，如果有1000個(gè)隨機(jī)的主機(jī)IO，讀寫(xiě)比為2:8，則需要下盤(pán)的IO數(shù)量為1000*0.2 + 1000*0.8*6 = 5000；而如果讀寫(xiě)比例為8:2的話，則需要下盤(pán)的IO數(shù)量為1000*0.8 + 1000*0.2*6 = 2000。
不同RAID級(jí)別對(duì)性能和容量影響
由于各RAID級(jí)別的寫(xiě)懲罰不同，對(duì)于相同的業(yè)務(wù)類(lèi)型、同樣數(shù)量的硬盤(pán)而言，選擇不同的RAID算法，能夠提供給主機(jī)的性能是不相等的。
針對(duì)各種典型場(chǎng)景的RAID10、RAID5和RAID6的性能對(duì)比，其中假設(shè)某存儲(chǔ)設(shè)備上所有硬盤(pán)能夠提供的性能為100%，按照各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的讀寫(xiě)比例，經(jīng)過(guò)寫(xiě)懲罰系數(shù)的折算，得到配置成各個(gè)RAID級(jí)別后能提供給用戶的實(shí)際性能。
從數(shù)據(jù)中也可以看出，對(duì)于不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型、同樣數(shù)量的硬盤(pán)、相同的RAID算法，寫(xiě)比例越大，性能越差。以SPC-1場(chǎng)景配置RAID6為例，假設(shè)用戶實(shí)際性能為x（0.4x + 0.6x * 6 = 100%），實(shí)際性能只是磁盤(pán)能提供的x = 25%。
由于RAID算法的實(shí)現(xiàn)原理不同（RAID10的鏡像、RAID5/6的校驗(yàn)盤(pán)），對(duì)于同樣大小的裸容量來(lái)說(shuō)，選擇不同的RAID算法，可提供給用戶的可用容量是不同的（不考慮熱備空間和系統(tǒng)預(yù)留的影響）。
從可靠性的層面來(lái)看，RAID6的可靠性最佳，RAID10次之，RAID5最差。RAID6和RAID10都支持同時(shí)壞2塊盤(pán)不丟數(shù)據(jù)，但是RAID10對(duì)壞的2塊盤(pán)是有條件要求的。
如何區(qū)分順序IO和隨機(jī)IO
IO的尋址方式是IO特性的一個(gè)重要方面，分為順序、隨機(jī)或混合，這取決于上層應(yīng)用程序獲取數(shù)據(jù)的方式。例如，數(shù)據(jù)庫(kù)OLTP業(yè)務(wù)是典型的隨機(jī)讀寫(xiě)，視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)是典型的順序讀，SPC-1模型是混合讀寫(xiě)。
在通常情況下，如果數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)是在連續(xù)的磁盤(pán)空間上，可以認(rèn)為是順序IO；如果應(yīng)用讀取的數(shù)據(jù)分布在不連續(xù)的磁盤(pán)空間，且無(wú)固定的順序，則視為隨機(jī)IO；如果一部分?jǐn)?shù)據(jù)是順序讀寫(xiě)，一部分?jǐn)?shù)據(jù)是隨機(jī)讀寫(xiě)，則視為混合類(lèi)型IO。
順序/隨機(jī)特性對(duì)性能的影響
在磁盤(pán)層面，順序IO的性能優(yōu)于隨機(jī)IO。這是由于傳統(tǒng)的機(jī)械磁盤(pán)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)需要盤(pán)片轉(zhuǎn)動(dòng)和磁頭移動(dòng)，使得隨機(jī)讀寫(xiě)的盤(pán)片旋轉(zhuǎn)和磁頭尋道時(shí)間要遠(yuǎn)大于順序讀寫(xiě)。
在智能存儲(chǔ)系統(tǒng)層面，通常情況下，順序IO的性能同樣大大優(yōu)于隨機(jī)IO，特別是對(duì)于小IO的IOPS性能而言：
1、小IO讀：通過(guò)順序流識(shí)別和預(yù)取算法，系統(tǒng)提前在磁盤(pán)上讀取大塊的連續(xù)數(shù)據(jù)存放在cache中，后續(xù)的大量順序小IO在cache中命中，無(wú)需下盤(pán)處理。而隨機(jī)小IO在cache中命中率極低，只能逐個(gè)下盤(pán)讀。
2、小IO寫(xiě)：通過(guò)IO合并，系統(tǒng)將多個(gè)順序小IO合并成一個(gè)較大的IO下盤(pán)。如果在RAID5或RAID6場(chǎng)景，IO聚合成滿分條大小的情況下，無(wú)需做預(yù)讀操作，不會(huì)觸發(fā)RAID寫(xiě)懲罰，效率很高。而隨機(jī)小IO無(wú)法合并，只能逐個(gè)下盤(pán)寫(xiě)，且會(huì)觸發(fā)寫(xiě)懲罰，導(dǎo)致性能更為低下。典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景的順序/隨機(jī)特性，以下是一些典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景的順序/隨機(jī)特性。
如何區(qū)分大IO和小IO
在做性能評(píng)估和討論IO模型時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到是大IO還是小IO的問(wèn)題。我們通常把<=16KB的IO認(rèn)為是小IO（典型的如512bytes、4KB），而>=32KB的IO認(rèn)為是大IO（典型的如256KB、1MB），處于16K和32K間的IO也認(rèn)為是小IO。例如，典型的OLTP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是小IO，而數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)業(yè)務(wù)是大IO。典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景的IO大小，以下是一些典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景的IO大小。
IO大小對(duì)性能的影響
IO的大小取決于上層應(yīng)用程序本身。對(duì)性能而言，小IO一般用IOPS來(lái)衡量，大IO一般用帶寬來(lái)衡量。例如我們熟悉的SPC-1，主要衡量存儲(chǔ)系統(tǒng)在隨機(jī)小IO負(fù)荷下的IOPS，而SPC-2則主要衡量在各種高負(fù)荷連續(xù)讀寫(xiě)應(yīng)用場(chǎng)合下存儲(chǔ)系統(tǒng)的帶寬。
就單個(gè)IO而言，大IO從微觀角度相比小IO會(huì)需要更多的處理資源。對(duì)于隨機(jī)IO而言，隨著隨機(jī)IO塊大小的增加，IOPS會(huì)隨之降低。例如，當(dāng)隨機(jī)IO大小大于16KB時(shí)，機(jī)械硬盤(pán)的IOPS會(huì)呈線性下降。因此，我們通常SPC-1測(cè)試的IOPS值很高，但因?yàn)橛脩魳I(yè)務(wù)模型不同，IO大小不同，性能值也是變化的。
不過(guò)對(duì)于智能存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，會(huì)盡可能通過(guò)排序、合并、填充等方法對(duì)IO進(jìn)行整合，將多個(gè)小IO組合成單個(gè)大IO。例如，典型的Web Server Log業(yè)務(wù)，一般是8KB大小的順序小IO，在分條大小設(shè)置為128KB的存儲(chǔ)設(shè)備上，最終會(huì)將16個(gè)8KB大小的小IO合并成一個(gè)128KB的大IO下發(fā)到硬盤(pán)上。在這種情況下，對(duì)比處理多個(gè)小IO，處理單個(gè)大IO的速度更快、開(kāi)銷(xiāo)更小。
IO的大小，影響到磁盤(pán)選型，緩存、RAID類(lèi)型、LUN的一些屬性和策略的調(diào)優(yōu)。例如，隨機(jī)小IO的場(chǎng)景，由于SSD盤(pán)具有快速隨機(jī)讀寫(xiě)的特性，選用SSD盤(pán)對(duì)比SAS盤(pán)能夠大幅提升性能；但如果是隨機(jī)大IO，選用帶寬性能相當(dāng)、價(jià)錢(qián)便宜的SAS盤(pán)更有優(yōu)勢(shì)。
Cache加速的原理
Cache是存儲(chǔ)中最重要的模塊之一，對(duì)于IOPS性能而言，CACHE的主要作用是加速。
對(duì)于寫(xiě)業(yè)務(wù)，CACHE加速體現(xiàn)在三個(gè)方面：
1、回寫(xiě)情況下，主機(jī)側(cè)下到陣列側(cè)的數(shù)據(jù)只需要下到CACHE處而不需要真正寫(xiě)到磁盤(pán)即可以返回通知主機(jī)寫(xiě)完成，當(dāng)寫(xiě)CACHE的數(shù)據(jù)積累到一定程度（水位），陣列才把數(shù)據(jù)刷到磁盤(pán)。由此可以將速度較差的“同步單個(gè)寫(xiě)”轉(zhuǎn)為“異步批量寫(xiě)”，在通常情況下，回寫(xiě)的性能約是透寫(xiě)性能的兩倍以上。
2、寫(xiě)命中。回寫(xiě)條件下，新寫(xiě)到CACHE中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)在CACHE中已經(jīng)有準(zhǔn)備寫(xiě)到相同地址但還沒(méi)有刷盤(pán)的數(shù)據(jù)。在這種情況下，只需要將新寫(xiě)入的數(shù)據(jù)下盤(pán)即可。
3、寫(xiě)合并。例如小IO下到CACHE中，CACHE會(huì)盡可能對(duì)IO進(jìn)行排序與合并，將多個(gè)小IO合成單個(gè)大IO再下盤(pán)。
對(duì)于讀業(yè)務(wù)，CACHE加速主要體現(xiàn)在讀命中。例如智能預(yù)取策略，CACHE會(huì)主動(dòng)識(shí)別IO流的特征，如果發(fā)現(xiàn)是順序IO流，CACHE會(huì)在下盤(pán)讀IO的同時(shí)，主動(dòng)讀取相鄰區(qū)域的大塊數(shù)據(jù)放到CACHE中。當(dāng)順序IO下發(fā)到CACHE時(shí)，發(fā)現(xiàn)CACHE中已存放了需要的數(shù)據(jù)，則直接將此數(shù)據(jù)返回即可，不需要再下盤(pán)讀。其中的一個(gè)特例是“全命中”。
在全命中條件下，業(yè)務(wù)需要讀取的數(shù)據(jù)已經(jīng)全部保存到CACHE中，完全不需要再下盤(pán)處理，即所有IO到CACHE層就返回了，路徑和時(shí)延最短。全命中讀的IOPS值，往往是一款存儲(chǔ)產(chǎn)品能夠提供的最大IOPS值。
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