本文描述了块存储性能的重要指标、不同块存储类型的性能、性能测试方式和结果解读。

衡量指标

衡量块存储产品的性能指标主要包括:IOPS、吞吐量和访问时延。

  • IOPS

    IOPS是Input/Output Operations per Second,即每秒能处理的I/O个数,用于表示块存储处理读写(输出/输入)的能力。如果要部署事务密集型应用,典型场景比如数据库类业务应用,需要关注IOPS性能。

    最普遍的IOPS性能指标是顺序操作和随机操作,如下表所示。

    IOPS性能指标 描述
    总 IOPS 每秒执行的I/O操作总次数。
    随机读IOPS 每秒执行的随机读I/O操作的平均次数 对硬盘存储位置的不连续访问。
    随机写IOPS 每秒执行的随机写I/O操作的平均次数
    顺序读IOPS 每秒执行的顺序读I/O操作的平均次数 对硬盘存储位置的连续访问。
    顺序写IOPS 每秒执行的顺序写I/O操作的平均次数
  • 吞吐量

    吞吐量是指单位时间内可以成功传输的数据数量。

    如果要部署大量顺序读写的应用,典型场景比如Hadoop离线计算型业务,需要关注吞吐量。

  • 访问时延

    访问时延是指块存储处理一个I/O需要的时间。

    如果您的应用对时延比较敏感,比如数据库(过高的时延会导致应用性能下降或报错),建议您使用SSD云盘、SSD共享块存储或本地SSD盘类产品。

    如果您的应用更偏重存储吞吐能力,对时延相对不太敏感,比如Hadoop离线计算等吞吐密集型应用,建议您使用本地HDD盘类产品,如d1或d1ne大数据型实例。

性能

以下是不同块存储产品的性能对比表。

块存储按照二进制单位计算,单位为GiB、KiB、TiB或者MiB。
说明 二进制单位用于表示 1024进位的数据大小。例如,1 GiB = 1024 MiB。
  • 云盘性能

    四种云盘的性能对比如下表所示。
    参数 ESSD云盘 SSD云盘 高效云盘 普通云盘
    单盘最大容量 32768 GiB 32768 GiB 32768 GiB 2000 GiB
    最大IOPS 1000000 25000* 5000 数百
    最大吞吐量 4000 MBps 300 MBps* 140 MBps 30−40 MBps
    单盘性能计算公式** IOPS = min{1800 + 50 * 容量, 1000000} IOPS = min{1800 + 30 * 容量, 25000} IOPS = min{1800 + 8 * 容量, 5000}
    吞吐量 = min{120 + 0.5 * 容量, 4000} MBps 吞吐量 = min{120 + 0.5 * 容量, 300} MBps 吞吐量 = min{100+ 0.15 * 容量, 140} MBps
    数据可靠性 99.9999999% 99.9999999% 99.9999999% 99.9999999%
    API名称 cloud_essd cloud_ssd cloud_efficiency cloud
    典型应用场景
    • OLTP数据库:如MySQL、PostgreSQL、Oracle、SQL Server等关系型数据库
    • NoSQL数据库:如MongoDB、HBase、Cassandra等非关系型数据库
    • ElasticSearch分布式日志:ELK(Elasticsearch、Logstash和Kibana)日志分析等
    • PostgreSQL、MySQL、Oracle、SQL Server等中大型关系数据库应用
    • 对数据可靠性要求高的中大型开发测试环境
    • MySQL、SQL Server、PostgreSQL等中小型关系数据库应用
    • 对数据可靠性要求高、中度性能要求的中大型开发测试应用
    • 数据不被经常访问或者低I/O负载的应用场景(如果应用需要更高的I/O性能,建议使用SSD云盘)
    • 需要低成本并且有随机读写I/O的应用环境

    * SSD云盘的性能因数据块大小而异,数据块越小,吞吐量越小,IOPS越高,如下表所示。只有挂载到I/O优化的实例时,SSD云盘才能获得期望的IOPS性能。挂载到非I/O优化的实例时,SSD云盘无法获得期望的IOPS性能。

    数据块大小 IOPS最大值 吞吐量
    4 KiB 约25000 很小,远低于300 MBps
    16 KiB 约17200 将近300 MBps
    32 KiB 约9600
    64 KiB 约4800

    ** 单盘性能计算公式说明:

    • 以单块SSD云盘最大IOPS计算公式为例说明:起步1800 IOPS,每GiB增加30 IOPS,最高25000 IOPS。
    • 以单块SSD云盘最大吞吐量计算公式为例说明:起步120 MBps,每GiB增加0.5 MBps,上限为 300 MBps的吞吐量。

    不同云盘的单路随机写访问时延如下:

    • ESSD云盘:0.1−0.2 ms
    • SSD云盘:0.5−2 ms
    • 高效云盘:1−3 ms
    • 普通云盘:5−10 ms
  • 共享块存储性能

    2种共享块存储的性能对比如下表所示。

    参数 SSD共享块存储 高效共享块存储
    最大容量
    • 单盘:32768 GiB
    • 单个实例:最大128 TiB
    • 单盘:32768 GiB
    • 单个实例:最大128 TiB
    最大随机读写IOPS* 30000 5000
    最大顺序读写吞吐量* 512 MBps 160 MBps
    单盘性能计算公式** IOPS = min{1600 + 40 * 容量, 30000} IOPS = min{1000 + 6 * 容量, 5000}
    吞吐量 = min{100 + 0.5 * 容量, 512} MBps 吞吐量 = min{50 + 0.15 * 容量, 160} MBps
    典型应用场景
    • Oracle RAC
    • SQL Server
    • 故障转移集群
    • 服务器高可用
    • 服务器高可用架构
    • 开发测试数据库高可用架构

    * 最大IOPS和吞吐量是在2个或2个以上实例同时压测裸设备能达到的性能数值。

    ** 单盘性能计算公式说明:

    • 以单块SSD共享块存储最大IOPS计算公式为例:起步1600 IOPS,每GiB增加40 IOPS,最高30000 IOPS。
    • 以单块SSD共享块存储最大吞吐量计算公式为例:起步100 MBps,每GiB增加0.5 MBps,上限为512 MBps的吞吐量。

    不同共享块存储的单路访问时延如下:

    • SSD共享块存储:0.5−2 ms
    • 高效共享块存储:1−3 ms
  • 本地盘性能

    本地盘的性能信息,请参考 本地盘

性能测试

Linux实例和Windows实例都推荐使用FIO工具进行测试块存储性能。

说明 您也可以使用其他工具测试块存储性能,但不同工具测试出来的硬盘基准性能会有差异,如dd、sysbench、iometer等工具可能会受到测试参数配置和文件系统影响,难以反映真实的磁盘性能。本文中所描述的性能参数,均为Linux实例下采用FIO工具的测试结果,以此作为块存储产品性能指标参考。

本文以Linux实例和FIO为例,说明如何使用FIO测试块存储性能。在进行测试前,请确保块存储设备已经4 KiB对齐。

警告 测试裸盘可以获得真实的块存储盘性能,但直接测试裸盘会破坏文件系统结构,请在测试前提前做好数据备份。建议您只在新购无数据的ECS实例上使用工具测试块存储性能,避免造成数据丢失。
  • 测试随机写IOPS,运行以下命令:

    fio -direct=1 -iodepth=128 -rw=randwrite -ioengine=libaio -bs=4k -size=1G -numjobs=1 -runtime=1000 -group_reporting -filename=iotest -name=Rand_Write_Testing
  • 测试随机读IOPS,运行以下命令:

    fio -direct=1 -iodepth=128 -rw=randread -ioengine=libaio -bs=4k -size=1G -numjobs=1 -runtime=1000 -group_reporting -filename=iotest -name=Rand_Read_Testing
  • 测试顺序写吞吐量,运行以下命令:

    fio -direct=1 -iodepth=64 -rw=write -ioengine=libaio -bs=1024k -size=1G -numjobs=1 -runtime=1000 -group_reporting -filename=iotest -name=Write_PPS_Testing
  • 测试顺序读吞吐量,运行以下命令:

    fio -direct=1 -iodepth=64 -rw=read -ioengine=libaio -bs=1024k -size=1G -numjobs=1 -runtime=1000 -group_reporting -filename=iotest -name=Read_PPS_Testing

下表以测试随机写IOPS的命令为例,说明命令中各种参数的含义。

参数 说明
-direct=1 表示测试时忽略I/O缓存,数据直写。
-iodepth=128 表示使用AIO时,同时发出I/O数的上限为128。
-rw=randwrite 表示测试时的读写策略为随机写(random writes)。作其它测试时可以设置为:
  • randread(随机读random reads)
  • read(顺序读sequential reads)
  • write(顺序写sequential writes)
  • randrw(混合随机读写mixed random reads and writes)
-ioengine=libaio 表示测试方式为libaio(Linux AIO,异步I/O)。应用程序使用I/O通常有两种方式:
  • 同步

    同步的I/O一次只能发出一个I/O请求,等待内核完成才返回。这样对于单个线程iodepth总是小于1,但是可以透过多个线程并发执行来解决。通常会用16−32根线程同时工作将iodepth塞满。

  • 异步

    异步的I/O通常使用libaio这样的方式一次提交一批I/O请求,然后等待一批的完成,减少交互的次数,会更有效率。

-bs=4k

表示单次I/O的块文件大小为4 KB。未指定该参数时的默认大小也是4 KB。

测试IOPS时,建议将bs设置为一个比较小的值,如本示例中的4k。

测试吞吐量时,建议将bs设置为一个较大的值,如本示例中的1024k。

-size=1G 表示测试文件大小为1 GiB。
-numjobs=1 表示测试线程数为1。
-runtime=1000 表示测试时间为1000秒。如果未配置,则持续将前述-size指定大小的文件,以每次-bs值为分块大小写完。
-group_reporting 表示测试结果里汇总每个进程的统计信息,而非以不同job汇总展示信息。
-filename=iotest 指定测试文件的名称,比如iotest。测试裸盘可以获得真实的硬盘性能,但直接测试裸盘会破坏文件系统结构,请在测试前提前做好数据备份。
-name=Rand_Write_Testing 表示测试任务名称为Rand_Write_Testing,可以随意设定。