阅读一篇文章：IOPS、延迟和吞吐量等存储性能指标

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今天我们就用一些简单的例子来说明它们之间的区别。

什么是I/O？什么是IOPS？

在谈论这些存储技术指标之前，我们首先需要了解什么是I/O，什么是IOPS。

I/O是指输入/输出。输入是指将数据写入存储系统，输出是指从存储系统中读取数据。 I/O可以简单的理解为磁盘的读写。目前常见的硬盘类型主要有HDD和SDD。 HDD的主要接口类型有SATA硬盘和SAS硬盘。 SSD有SATA、M.2、PCIe、U.2等不同的接口类型。每种类型的磁盘性能都不同。

IOPS是很多企业最关注的存储性能指标。指的是系统单位时间内能够处理的I/O请求的数量。通常，计算IOPS的基本公式是：（总读+写操作）/时间（秒）。

举个简单的例子，就像我们坐地铁上班一样。地铁上的第一个人和下一个人可以看作是存储系统的I/O。 IOPS相当于（地铁上的人数+地铁上的人数）/停留时间（秒）。

只强调IOPS就是“流氓”？

IOPS是存储性能的一个关键指标。很多存储厂商在促销时也利用用户心理来炫耀自己的存储系统IOPS性能有多高、多快。

然而，仅通过IOPS来衡量存储系统性能的存储供应商是“流氓”，只有在使用存储系统的工作负载需要IOPS时才有价值。

IOPS值会受到很多因素的影响，包括I/O负载特性（读写比、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、磁盘驱动器等。

例如，企业业务的IO传输过程中，数据包会被分成多个块（block），交给存储阵列缓存或磁盘进行处理。对于磁盘来说，每个块也被视为存储系统内的一个I/O。 /O，存储系统内部从缓存到磁盘的数据处理也会将IOPS作为衡量指标之一。如果顺序读写小数据块，由于缓存的影响，IOPS结果值可能会过高。

很多厂商的存储产品都会以最大IOPS测试结果来宣传。导致很多厂商购买后因业务场景不同根本无法达到宣传的IOPS性能。

因此，在实际测试时，除了常见的4K随机读IOPS、4K随机写IOPS、64K顺序读IOPS、64K顺序写IOPS指标测试外，还需要测试读写混合（例如50 %读，50%写，70%读30%写），根据企业业务场景类型进行测试。

IOPS、延迟和带宽之间的关系

由于IOPS顺序写入和随机写入测试结果差异较大，因此在选择存储时，还有另外两个指标经常被一起考虑，即延迟和带宽。我们先来看看两者的定义。

延迟

延迟，也称为等待时间，是处理单个I/O 请求的速度。这很重要，因为能够处理1000 IOPS、平均延迟为10 毫秒的存储子系统可能比能够处理5000 IOPS、平均延迟为50 毫秒的子系统实现更好的应用程序性能。特别是如果应用程序对延迟敏感，例如数据库服务。

这是一个非常重要的事情：IOPS和延迟是相互关联的。例如，在一家大型超市，收银台（存储系统）以平均10ms的速度为顾客提供服务（IOPS）。我们知道1 秒=1000 毫秒(ms)。按照平均时间计算，每个收银员可以在几秒钟内处理100个顾客。

但需要注意的是，收银员是连续工作的，他不能同时处理，所以当一个顾客提早到达收银台时，在10ms的处理时间内，第二个顾客需要等待，虽然处理这个的时间顾客仍然需要10ms，但是随着等待时间的增加，可能会达到15ms，甚至在最坏的情况下（多个顾客同时到达）也会远远超过20ms。

因此，除了延迟之外，存储系统还需要看另一个指标，那就是带宽。

带宽

带宽是指每秒平均读写的数据量。在相同延迟指标下，增加并发量可以提高吞吐量。

例如，如果超市收银台前排起了长队，作为管理者，您可能会立即请求开通更多收银通道并增加处理带宽。随着通道数量的增加，队列的长度会减少。不过，收银员为每位顾客服务的具体时间并没有改变。

企业用户购买存储时，延迟和带宽也是两个非常重要的指标。存储性能的好坏不能仅根据各个指标的大小来判断。它需要IOPS、延迟和带宽的组合。

我们在生活中也会遇到需要全面评估的时刻。例如，排队时，您可能会寻找以年轻人为主的队列。他们经常习惯移动支付，扫描二维码支付速度更快。这样，您就可以选择延迟较低的频道并减少等待时间。

这两个指标不容忽视。

除了我们上面谈到的三个技术参数外，在选择存储时经常会讨论吞吐量和响应时间。

带宽和吞吐量是经常混淆的概念。很多时候，人们将带宽视为吞吐量。其实两者还是有一些区别的，如下图：

带宽显示管道（通信通道）的容量。带宽表示可以通过管道的最大水量。吞吐量是来自管道的实际水流量，可以表示为吞吐量。

在性能测试术语中，是指在给定时间段内成功从一个位置移动到另一个位置的数据量，通常以每秒位数(bps)、每秒兆位(Mbps)、千位(Gbps) 为单位。例如：第4秒传输了20位数据，因此t=4时的吞吐量为20bps。

响应时间（Response Time）是指从用户发送请求到应用程序的时间加上请求完成并返回给用户的时间。响应时间通常以毫秒(ms) 表示，响应时间越短通常被认为性能越好。

响应时间是用户感知性能的重要参数。较短的响应时间通常被认为是更好的用户体验。因此，在考虑存储性能时，需要考虑IOPS、延迟、带宽和吞吐量，以保证快速响应用户请求。