如何衡量云硬盘的性能

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如何衡量云硬盘的性能

最后更新时间：2023-12-19 16:19:04

操作前须知（重要）
警告：
本文使用 FIO 作为测试工具，请不要在系统盘上进行 FIO 测试，避免损坏系统重要文件。
为避免底层文件系统元数据损坏导致数据损坏，请不要在业务数据盘上进行测试。请使用测试机器未存放业务数据的云硬盘进行压测，并提前 创建快照 保障您的数据安全。
请确保/etc/fstab文件配置项中没有被测硬盘的挂载配置，否则将导致云服务器启动失败。
衡量指标
腾讯云提供的块存储设备根据类型的不同拥有不同的性能和价格，详细信息请参考 云硬盘类型。由于不同应用程序的工作负载不同，若未提供足够的 I/O 请求来充分利用云硬盘时，可能无法达到云硬盘的最大性能。
一般使用以下指标衡量云硬盘的性能：
IOPS：每秒读/写次数，单位为次（计数）。存储设备的底层驱动类型决定了不同的 IOPS。
吞吐量：每秒的读写数据量，单位为MB/s。
时延：I/O 操作的发送时间到接收确认所经过的时间，单位为微秒。
测试工具
FIO 是测试磁盘性能的工具，用来对硬件进行压力测试和验证，本文以 FIO 为例。
使用 FIO 时，建议配合使用 libaio 的 I/O 引擎进行测试。请参考 工具安装 完成 FIO 和 libaio 的安装。
测试对象建议
建议在空闲的、未保存重要数据的硬盘上进行 FIO 测试，并在测试完后重新制作被测硬盘的文件系统。
测试硬盘性能时，建议直接测试裸数据盘（如 /dev/vdb）。
测试文件系统性能时，推荐指定具体文件测试（如 /data/file）。
工具安装
1. 参考 使用标准登录方式登录 Linux 实例（推荐） 登录云服务器，本文以 CentOS 7.6 操作系统的云服务器为例。
2. 执行以下命令，查看云硬盘是否4KiB对齐。
fdisk -lu
如下图所示，若返回结果中的 Start 值能被8整除即是4KiB对齐。否则请完成4KiB对齐后再进行测试。
﻿
﻿
3. 依次执行以下命令，安装测试工具 FIO 和 libaio。
yum install libaio -y
yum install libaio-devel -y
yum install fio -y
安装完成后，请参考测试示例开始云硬盘性能测试。
测试示例
不同场景的测试公式基本一致，只有 rw、iodepth 和 bs（block size）三个参数的区别。例如，每个工作负载适合最佳 iodepth 不同，取决于您的特定应用程序对于 IOPS 和延迟的敏感程度。
参数说明：
参数名
说明
取值样例
bs
每次请求的块大小。取值包括4k、8k及16k等。
4k
ioengine
I/O 引擎。推荐使用 Linux 的异步 I/O 引擎。
libaio
iodepth
请求的 I/O 队列深度。
1
direct
指定 direct 模式。
True（1）表示指定 O_DIRECT 标识符，忽略 I/O 缓存，数据直写。
False（0）表示不指定 O_DIRECT 标识符。
默认为 True（1）。
1
rw
读写模式。取值包括顺序读（read）、顺序写（write）、随机读（randread）、随机写（randwrite）、混合随机读写（randrw）和混合顺序读写（rw，readwrite）。
read
time_based
指定采用时间模式。无需设置该参数值，只要 FIO 基于时间来运行。
N/A
runtime
指定测试时长，即 FIO 运行时长。
600
refill_buffers
FIO 将在每次提交时重新填充 I/O 缓冲区。默认设置是仅在初始时填充并重用该数据。
N/A
norandommap
在进行随机 I/O 时，FIO 将覆盖文件的每个块。若给出此参数，则将选择新的偏移量而不查看 I/O 历史记录。
N/A
randrepeat
随机序列是否可重复，True（1）表示随机序列可重复，False（0）表示随机序列不可重复。默认为 True（1）。
0
group_reporting
多个 job 并发时，打印整个 group 的统计值。
N/A
name
job 的名称。
fio-read
size
I/O 测试的寻址空间。
100GB
filename
测试对象，即待测试的磁盘设备名称。
/dev/sdb
常见用例如下：
bs = 4k iodepth = 1：随机读/写测试，能反映硬盘的时延性能
警告：
请不要在系统盘上进行 FIO 测试，避免损坏系统重要文件。
为避免底层文件系统元数据损坏导致数据损坏，请不要在业务数据盘上进行测试。请使用测试机器未存放业务数据的云硬盘进行压测，并提前 创建快照 保障您的数据安全。
执行以下命令，测试硬盘的随机读时延。
fio -bs=4k -ioengine=libaio -iodepth=1 -direct=1 -rw=randread -time_based -runtime=600  -refill_buffers -norandommap -randrepeat=0 -group_reporting -name=fio-randread-lat --size=10G -filename=/dev/vdb
执行以下命令，测试硬盘的随机写时延。
fio -bs=4k -ioengine=libaio -iodepth=1 -direct=1 -rw=randwrite -time_based -runtime=600  -refill_buffers -norandommap -randrepeat=0 -group_reporting -name=fio-randwrite-lat --size=10G -filename=/dev/vdb
执行以下命令，测试 SSD 云硬盘的随机混合读写时延性能。
fio --bs=4k --ioengine=libaio --iodepth=1 --direct=1 --rw=randrw --time_based --runtime=100 --refill_buffers --norandommap --randrepeat=0 --group_reporting --name=fio-read --size=1G --filename=/dev/vdb 
测试结果如下图所示：
﻿
﻿
bs = 128k iodepth = 32：顺序读/写测试，能反映硬盘的吞吐性能
警告：
请不要在系统盘上进行 FIO 测试，避免损坏系统重要文件。
为避免底层文件系统元数据损坏导致数据损坏，请不要在业务数据盘上进行测试。请使用测试机器未存放业务数据的云硬盘进行压测，并提前 创建快照 保障您的数据安全。
执行以下命令，测试硬盘的顺序读吞吐带宽。
fio -bs=128k -ioengine=libaio -iodepth=32 -direct=1 -rw=read -time_based -runtime=600  -refill_buffers -norandommap -randrepeat=0 -group_reporting -name=fio-read-throughput --size=10G -filename=/dev/vdb
执行以下命令，测试硬盘的顺序写吞吐带宽。
fio -bs=128k -ioengine=libaio -iodepth=32 -direct=1 -rw=write -time_based -runtime=600  -refill_buffers -norandommap -randrepeat=0 -group_reporting -name=fio-write-throughput --size=10G -filename=/dev/vdb
执行以下命令，测试 SSD 云硬盘的顺序读吞吐性能。
fio --bs=128k --ioengine=libaio --iodepth=32 --direct=1 --rw=read --time_based --runtime=100 --refill_buffers --norandommap --randrepeat=0 --group_reporting --name=fio-rw --size=1G --filename=/dev/vdb
测试结果如下图所示：
﻿
﻿
bs = 4k iodepth = 32：随机读/写测试，能反映硬盘的 IOPS 性能
警告：
请不要在系统盘上进行 FIO 测试，避免损坏系统重要文件。
为避免底层文件系统元数据损坏导致数据损坏，请不要在业务数据盘上进行测试。请使用测试机器未存放业务数据的云硬盘进行压测，并提前 创建快照 保障您的数据安全。
执行以下命令，测试硬盘的随机读 IOPS。
fio -bs=4k -ioengine=libaio -iodepth=32 -direct=1 -rw=randread -time_based -runtime=600  -refill_buffers -norandommap -randrepeat=0 -group_reporting -name=fio-randread-iops --size=10G -filename=/dev/vdb
执行以下命令，测试硬盘的随机写 IOPS。
fio -bs=4k -ioengine=libaio -iodepth=32 -direct=1 -rw=randwrite -time_based -runtime=600  -refill_buffers -norandommap -randrepeat=0 -group_reporting -name=fio-randwrite-iops --size=10G -filename=/dev/vdb
测试 SSD 云硬盘的随机读 IOPS 性能。如下图所示：
﻿
﻿
﻿

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参数名	说明	取值样例
bs	每次请求的块大小。取值包括4k、8k及16k等。	4k
ioengine	I/O 引擎。推荐使用 Linux 的异步 I/O 引擎。	libaio
iodepth	请求的 I/O 队列深度。	1
direct	指定 direct 模式。 True（1）表示指定 O_DIRECT 标识符，忽略 I/O 缓存，数据直写。 False（0）表示不指定 O_DIRECT 标识符。默认为 True（1）。	1
rw	读写模式。取值包括顺序读（read）、顺序写（write）、随机读（randread）、随机写（randwrite）、混合随机读写（randrw）和混合顺序读写（rw，readwrite）。	read
time_based	指定采用时间模式。无需设置该参数值，只要 FIO 基于时间来运行。	N/A
runtime	指定测试时长，即 FIO 运行时长。	600
refill_buffers	FIO 将在每次提交时重新填充 I/O 缓冲区。默认设置是仅在初始时填充并重用该数据。	N/A
norandommap	在进行随机 I/O 时，FIO 将覆盖文件的每个块。若给出此参数，则将选择新的偏移量而不查看 I/O 历史记录。	N/A
randrepeat	随机序列是否可重复，True（1）表示随机序列可重复，False（0）表示随机序列不可重复。默认为 True（1）。	0
group_reporting	多个 job 并发时，打印整个 group 的统计值。	N/A
name	job 的名称。	fio-read
size	I/O 测试的寻址空间。	100GB
filename	测试对象，即待测试的磁盘设备名称。	/dev/sdb

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