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IOPS

每秒输入输出操作数

IOPS（Input/Output Operations Per Second）是一個用於電腦儲存裝置（如硬碟（HDD）、固態硬碟（SSD）或存儲區域網絡（SAN））效能測試（英語：Benchmark_(computing)）的量測方式，可以視為是每秒的讀寫次數。和其他效能測試一様，儲存裝置製造商提出的IOPS不保證就是實際應用下的性能[1][2]。

IOPS可以用應用程式來量測，例如一開始由因特爾開發的Iometer（英語：Iometer），像IOzone（英語：IOzone）及FIO（英語：FIO (software)）也有類似功能[3]，IOPS主要會用在伺服器，以找到最佳的儲存組態。

IOPS的數值會隨系統組態而有很大的不同，依測試者在測試時的控制變因而異，控制變因包括讀取及寫入的比例、其中循序存取及隨機存取的比例及配置方式、線程數量及存取佇列深度，以及資料區塊的大小[1]。其他因素也會影響IOPS的結果，例如系統設定、儲存設備的驅動程式、作業系統背景執行的作業等。若在測試固態硬碟時，是否先進行預調（preconditioning）機制也會影響IOPS的結果[4]。

性能特性

 
隨機存取及循序存取

最常量測的性能特性是隨機存取及循序存取時的IOPS。循序存取是存取儲存裝置中相鄰位置的資料，一般和較大的資料區塊存取有關，例如128 KB，隨機存取是存取儲存裝置中非相鄰位置的資料．一般存取的資料區塊比較少，例如4 KB。

最常見的性能特性如下：

量測 說明
總IOPS 每秒讀寫次數的總和（混合讀取及寫入測試）
隨機讀取IOPS 每秒平均的隨機讀取次數
隨機寫入IOPS 每秒平均的隨機寫入次數
循序讀取IOPS 每秒平均的循序讀取次數
循序寫入IOPS 每秒平均的循序寫入次數

對於硬碟或是其他類似的機電儲存裝置，其隨機存取IOPS主要和儲存裝置的尋址時間有關，若是固態硬碟及其他固態電子裝置，其隨機存取IOPS主要和儲存裝置的內部控制器及記億體介面速度有關。這兩種設備的循序存取IOPS（尤其是存取大資料區塊）一般會包括儲存設備可以持續的最大頻寬[1]。一般循序存取的IOPS會用MB/s表示，其公式如下：

 （結果一般會轉換為MB/s）

有些硬體會因為其佇列深度增加而提昇其性能，這多半是因為硬碟處理佇列及重新排序（reordering）的先進控制器邏輯的結果，此邏輯一般稱為標記命令隊列（TCQ）或原生指令排序（NCQ）。企業等級的SATA硬碟，例如Western Digital Raptor（英語：Western Digital Raptor）及希捷的Barracuda NL配合深佇列可以提昇效能到100%[5]。較常用在伺服器的高端SCSI硬碟，一般性能有更大的提昇。

傳統的硬碟讀取和寫入的IOPS大約相同，而大部份閃存SSD的寫入速度明顯比讀取慢很多，原因是無法寫入一個之前寫過的區域，會強制啟動垃圾資料回收功能[6][7][8]。因此硬體測試開始在測試IOPS性能時，分開測試寫入和讀取。

像Intel X25-E等較新的閃存SSD固態硬碟其IOPS會比傳統的硬碟要高，在Xssist進行的一個測試中，用IOmeter軟體，4 KB隨機存取，讀取/寫入比例為70/30，佇列深度4，Intel X25-E 64 GB G1的IOPS一開始有 10000 IOPs，在八分鐘後快速掉到4000 IOPS，之後的42分鐘持續的下降，自第50分鐘起到第八小時之間，IOPS在3000至4000之間變化[9]。即使第50分鐘IOPS快速下降，X25-E的IOPS仍較傳統硬碟要高。像OCZRevoDrive 3 x2 PCIe用SandForce控制器，其持續寫入性能和讀取速度大致相近[10]。

一些IOPS的範例

硬碟機

隨機存取處理下，一些常見的IOPS平均值，計算方式是1/(尋址時間 + 回應時間) = IOPS:

設備 形式 IOPS 介面 註解
7,200 RPM SATA硬碟機 硬碟機 ~75-100 IOPS[2] SATA 3 Gbit/s
10,000 RPM SATA硬碟機 硬碟機 ~125-150 IOPS[2] SATA 3 Gbit/s
10,000 rpm SAS硬碟機 硬碟機 ~140 IOPS[2] SAS（串列SCSI）
15,000 rpm SAS硬碟機 硬碟機 ~175-210 IOPS[2] SAS（串列SCSI）

固態設備

設備 形式 IOPS 介面 註解
英特爾Intel X25-M G2（MLC） SSD ~8,600 IOPS[11] SATA 3 Gbit/s 英特爾的資料表（英語：datasheet）[12]聲稱在4 KB資料的寫入及讀取時，分別有有6,600/8,600 IOPS (80 GB/160 GB版本)及35,000 IOPS的速度。
英特爾 Intel X25-E (SLC) SSD ~5,000 IOPS[13] SATA 3 Gbit/s 英特爾數據表[14]聲稱在寫入和讀取的速度為3,300 IOPS及35,000 IOPS。寫入和讀取混和時為5,000 IOPS。英特爾的X25-E G1比X25-M G2快了約三倍[15]
G.Skill Phoenix Pro SSD ~20,000 IOPS[16]。 SATA 3 Gbit/s SandForce-1200為基礎的固態硬體，配合加強版的韌體，最快可到50,000 IOPS，性能測試的結果是隨機讀取可到~25,000 IOPS，隨機寫入可到~15,000 IOPS[16]。
OCZ Vertex 3 SSD 最高可到60,000 IOPS[17] SATA 6 Gbit/s 隨機寫入4 KB (Aligned)
Corsair Force Series GT SSD 最高可到85,000 IOPS[18] SATA 6 Gbit/s 240 GB Drive，循序讀取為555 MB/s，循序寫入為525 MB/s。隨機寫入4 KB (Aligned)

相關條目

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Lowe, Scott. Calculate IOPS in a storage array. techrepublic.com. 2010-02-12 [2011-07-03]. （原始內容存檔於2011-06-29）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 Getting The Hang Of IOPS v1.3. 2012-08-03 [2013-08-15]. （原始內容存檔於2013-08-09）. 
  3. ^ Axboe, Jens. Flexible IO Tester. [2010-06-04]. （原始內容存檔於2010-05-12）. (source available at http://git.kernel.dk/ （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）)
  4. ^ Smith, Kent. Benchmarking SSDs: The Devil is in the Preconditioning Details (PDF). SandForce.com. 2009-08-11 [2015-05-05]. （原始內容存檔 (PDF)於2015-06-29）. 
  5. ^ SATA in the Enterprise - A 500 GB Drive Roundup | StorageReview.com - Storage Reviews. StorageReview.com. 2006-07-13 [2013-05-13]. （原始內容存檔於2013-05-05）. 
  6. ^ Hu, X.-Y. and E. Eleftheriou, R. Haas, I. Iliadis, R. Pletka. Write Amplification Analysis in Flash-Based Solid State Drives. IBM. 2009. CiteSeerX: 10.1.1.154.8668 . 
  7. ^ SSDs - Write Amplification, TRIM and GC (PDF). OCZ Technology. [2010-05-31]. （原始內容 (PDF)存檔於2012-05-26）. 
  8. ^ Intel Solid State Drives. Intel. [2010-05-31]. （原始內容存檔於2010-05-26）. 
  9. ^ Intel X25-E 64GB G1, 4KB Random IOPS, iometer benchmark. 2010-03-27 [2010-04-01]. （原始內容存檔於2010-05-03）. 
  10. ^ OCZ RevoDrive 3 x2 PCIe SSD Review – 1.5GB Read/1.25GB Write/200,000 IOPS As Little As $699. 2011-06-28 [2011-06-30]. （原始內容存檔於2011-07-01）. 
  11. ^ Schmid, Patrick; Roos, Achim. Intel's X25-M Solid State Drive Reviewed. 2008-09-08 [2011-08-02]. 
  12. ^ 存档副本 (PDF). [2010-07-20]. （原始內容 (PDF)存檔於2010-08-12）. 
  13. ^ 1. Intel’s X25-E SSD Walks All Over The Competition : They Did It Again: X25-E For Servers Takes Off. Tomshardware.com. [2013-05-13]. 
  14. ^ 存档副本 (PDF). [2009-03-18]. （原始內容 (PDF)存檔於2009-02-06）. 
  15. ^ Intel X25-E G1 vs Intel X25-M G2 Random 4 KB IOPS, iometer. May 2010 [2010-05-19]. （原始內容存檔於2010-05-16）. 
  16. ^ 16.0 16.1 G.Skill Phoenix Pro 120 GB Test - SandForce SF-1200 SSD mit 50K IOPS - HD Tune Access Time IOPS (Diagramme) (5/12). Tweakpc.de. [2013-05-13]. （原始內容存檔於2013-02-12）. 
  17. ^ 存档副本 (PDF). [2015-06-30]. （原始內容 (PDF)存檔於2011-06-26）. 
  18. ^ Force Series™ GT 240GB SATA 3 6Gb/s Solid-State Hard Drive. Force Series™ GT 240GB SATA 3 6Gb/s Solid-State Hard Drive - Force Series GT - SSD. Corsair.com. [2013-05-13]. （原始內容存檔於2013-01-19）. 


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