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    如何衡量云硬盘的性能

    最后更新时间：2022-09-29 17:31:51
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      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：

      展开全部

      bs = 4k iodepth = 1：随机读/写测试，能反映硬盘的时延性能

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      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

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      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

      展开&收起

      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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