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說起儲存產品的評價，效能永遠是第一重要的問題。關於效能的各種指標實在五花八門：頻寬（Bandwidth）、IOPS、順序（Sequential）讀寫、隨機（Random）讀寫、持續吞吐（Sustained Throughput）、突發處理能力（Burst I/O）等等看似甚為專業的名詞充斥著解決方案和技術分析報告。儲存產品的效能似乎被量化得格外清晰，作為使用者，只需要簡單的比較兩個數字，就可以清楚的得出孰優孰劣的結論。然而，事實果真如此嗎？

就讓我們走進那些五花八門的指數背後，去看看效能的真實面目。
 

1、頻寬與I/O
    這是兩個衡量儲存裝置效能最基本的概念，明確的區分兩者也是對儲存產品效能瞭解的第一步。如果我們把儲存裝置比做一間會議室，被存取的資料就是前來參加會議或從會議中離開的人，那麼頻寬效能就是指這間會議室大門的寬度，大門越寬，可以同時進出的人也就越多，而I/O效能是指房門開合的頻繁程度，迎來一批前來參加會議的人，就需要開啟一次大門，送走一批人也是一樣，哪怕這“一批人”其實只是一個人。由此可見，當我們考察會議室的門設計得是否合理時，必須結合會議本身的性質。
  
    對紀律嚴明的會議來說，與會者輕易不會凌亂的進出會場，人們在會議開始時統一進入，結束時再統一離開。對這種情況，門的寬度就十分重要，而是否易於開合則顯得不那麼關鍵，反正這扇門在整個會議中只需要開合兩次而已。相反的，對於聯歡性質的聚會而言，門設計得太寬除了顯得氣派之外，並沒有什麼實際的意義，但是門開合的頻率卻很重要，因為會有客人頻繁的進進出出。
  
    對應到儲存裝置上，道理也是一樣。大檔案持續傳輸型的應用需要的是充分的頻寬效能，而小檔案隨機讀寫的應用則要求足夠的I/O能力。

那麼多大的檔案算“大檔案”呢？一般而言，超過1MB大小的檔案就可以算做“大檔案”了。如果您的應用系統處理的資料中，最小的檔案也有4～5MB甚至幾十MB，就需要重點考察儲存系統的頻寬效能了。如果您的應用是資料庫形式，或是電子郵件系統，系統中有大量KB級大小的檔案，那麼就可以忽略掉產品介紹中xxx MB/s的字樣，重點關心xxx IOPS就可以了。
  
    2、影響效能的因素
  
    當然，僅看產品彩頁中的簡單數字還是遠遠不夠的。儲存裝置的標稱指數只是其最最理想情況下的表現，而實際應用中，儲存裝置表現出的處理能力往往與其標稱指數相去甚遠。為了反映更多的細節，會議室的比喻不足以說明問題。所以我們前面的例子再改進一下，把儲存裝置看作一棟有很多房間的大廈。人們從門口進入大廈，先來到大堂，經過走廊，最後到達房間。人們進大廈的方式也分為兩種：一種是所有人按房間號碼順序排好隊，一起進入大廈，我們稱之為“順序進入”；另一種是他們無規律的自由進入，我們稱為“隨即進入”。
  
    顯而易見，“順序進入”的效率要大大高於“隨即進入”。這就說明，一般情況下，順序讀寫的效能要遠高於隨即讀寫的效能。還有一個結論也不難得出，一個寬敞的大堂更有利於偶然性較大的“隨機進入”，而對“順序進入”的人群而言，經過大堂基本屬於浪費時間。儲存裝置中的“大堂”就是快取記憶體。也就是說，大容量快取記憶體可以提高隨機讀寫效能，而對順序讀寫的效能改進則不明顯。
  
    還記得前面討論的頻寬和I/O的差別嗎？頻寬考察的是單位時間進入大廈的人數，而I/O關心的是單位時間進出大廈的批次。從次可見，如果走廊沒有任何變化，那麼大堂只要不是太小，就不會影響頻寬效能。相對的，對I/O效能而言，大堂顯然是越大越好。總之，影響頻寬的因素主要是前端控制器（大門）和後端磁碟通道（走廊）的頻寬；而影響I/O的因素主要是控制器（大門）處理能力和快取記憶體（大堂）容量。
  
    當然，前面的討論都基於一個假設前提：磁碟（房間）足夠多。如若只配置寥寥幾個磁碟，它們就會成為整個系統的效能瓶頸。任憑其他配置如何奢華，也於事無補。那麼，“足夠多”又是多少呢？對光纖通道儲存裝置來說，每個光纖通道上的磁碟數量達到50～60個的時候效能達到最佳。所以一般中高階儲存裝置都把每通道50～60個磁碟設計為擴充套件極限，而不是光纖通道技術規定的126個。

 圖1. 磁碟數量影響光纖環路效能

這樣設計儲存產品，可以讓系統的效能隨著容量的增加而增長。但是同時，使用者必須明白，在容量沒有配置到最大值的時候，效能就無法達到廠商所宣稱的指標。一些廠商還宣告其產品的效能可以隨著容量的增長而線性增長，按這樣講，當你的儲存裝置只配置了最大容量的一半時，你得到的效能也只有系統最佳效能的一半。
  
    3、效能曲線
  
    這裡所說的“最佳效能”就是廠商所宣稱的指數嗎？很遺憾，答案是不一定，一般都不是，而且可能會相差很遠！我已經聽到有人在叫“天啊！那廠商公佈的數字到底有什麼意義啊。”別急，看到下面兩個圖示就清楚了。

圖2. IOPS效能曲線示例

 

圖3. 頻寬效能示例

這兩個圖示是典型的儲存裝置效能實測曲線，所有曲線來自同一個儲存裝置的同一個配置。不同產品在縱向指標上表現各異，但曲線的形狀都大體相同。從圖上可以看出，使用者環境中儲存裝置的效能表現嚴重依賴資料塊的大小。以順序讀取操作為例，如果應用產生的資料塊大小在8KB左右，那麼頻寬效能和I/O效能最多也只能達到峰值效能的一半左右。如果希望得到更好的I/O效能，就需要儘量將資料塊調整得更小。但不幸的是，如果希望頻寬效能更好，就需要想辦法把資料塊設定得更大。看來，頻寬與I/O效能是魚與熊掌，難以兼得啦。

不過沒關係，如我們前面提到的，幸好大多數使用者其實只需要其中一種效能。要麼是大檔案型別的應用，需要頻寬效能；抑或是小檔案型別應用，需要I/O能力。需要頻寬的使用者相對容易得到滿足。從圖3可以看出，只要資料塊大於128KB，順序讀的效能就基本可以達到系統飽和值。對順序寫，飽和資料塊略大一些，但256KB也不算難以達到的尺寸。

得到最佳的I/O效能似乎就沒那麼容易了。從圖2的曲線來看，I/O效能並沒有一個飽和狀態，這就要求資料塊無窮盡的儘量小。然而所有應用都不可能支援無窮小的資料塊。實際上，大多數的資料庫應用產生的資料塊都在2KB或4KB左右。在這個尺度上，應用得到的效能距離最高效能還有至少20～30%的空間呢。
  
    4、持續和突發
  
    回到我們那個關於大廈的例子。如果大廈臨時發生緊急情況，比如火災，人們爭先恐後的蜂擁在門口，景象一定是一片混亂。在實際應用中，儲存系統也可能遭遇類似的情況，一時間大量資料同時被訪問，造成系統嚴重堵塞。這就像儲存系統內的交通高峰，往往需要類似交通管制的手段才能提高系統效率。一些廠商會宣稱他們的產品在這種情況下的“交通管制”能力有多強，以致可以從容應付大規模的突發訪問。諸如“全交換結構”、“直接矩陣結構”等技術均屬此類。究其本質，這些“交通管制”都是在大堂（快取記憶體）的設計上做文章，將原本一個公共大堂的結構變成若干獨立大堂的結構。以此來避免火災發生時，所有人都擁擠到一個大堂裡。
  
    這樣設計的確可在訪問突然爆發時緩解系統壓力，但是需要注意，這樣設計的大廈內部一定佈滿了各種指示牌和路標，對任何一個進入大廈的人而言，進入房間的過程都將變得更復雜。其結果就是，非突發狀態下，系統的持續讀寫能力往往還不如同等計算能力的簡單結構儲存。
  
    5、其他影響
  
    除了前面所談到諸多方面外，還有很多因素都會影響到儲存裝置在實際執行中的效能。例如RAID級別的設定、磁碟型別甚至型號批次的匹配、快取的映象、SCSI指令佇列深度的設定，這些方面都與效能結果直接相關。而且，為了能夠得到最好的效能指數，幾乎所有的廠商在測試自己產品效能的時候都會採用無冗餘的RAID0、選用15k rpm的高速磁碟、將寫快取映象保護關閉或者乾脆關閉寫快取、將指令佇列深度設定為最大。如此配置方式相信不是每個使用者都可以接受的。
  
    另外，所有儲存裝置在執行快照或遠端映象等附加功能之後，效能都會明顯下降，有些情況甚至會下降60%之多。如果使用者的應用恰巧需要這些附加功能，就需要在選用儲存裝置之前認真的實地測量一下真實效能。免得滿懷希望的買回家，使用起來卻失望至極。
  
    結論和建議
  
    想要知道梨子的滋味，最好的辦法就是親自嘗一嘗。對儲存裝置，這個道理尤其重要。只有在使用者需要的配置方式下，在實際的應用系統中，實實在在的執行之後，使用者才能真正清楚的感知儲存裝置的真實效能表現。紙上談兵只怕會使使用者在各種資料中迷失方向，難以做出正確結論。