數(shù)據(jù)存儲(chǔ)廠商聲嘶力竭地吹噓他們的固態(tài)存儲(chǔ)產(chǎn)品有多高性能，力圖讓存儲(chǔ)經(jīng)理們相信產(chǎn)品在數(shù)據(jù)中心處理中能實(shí)現(xiàn)大容量的讀寫功能。為此，我們對(duì)固態(tài)存儲(chǔ)性能進(jìn)行測(cè)試。
固態(tài)存儲(chǔ)測(cè)試
與一般的硬盤驅(qū)動(dòng)器（HDD）不同的是，固態(tài)存儲(chǔ)器沒(méi)有讀寫磁頭，不需要轉(zhuǎn)動(dòng)，也就不存在常見(jiàn)的尋道時(shí)間和旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間。沒(méi)有了旋轉(zhuǎn)等待，固態(tài)存儲(chǔ)的響應(yīng)時(shí)間可以達(dá)到微秒級(jí)，而通常的硬盤需要毫秒級(jí)。這個(gè)測(cè)量值很重要，可以幫助最終用戶理解怎么樣使用它去保證性能測(cè)試的結(jié)果不僅是可驗(yàn)證的，同時(shí)也是可持續(xù)的。
固態(tài)存儲(chǔ)器自身也良莠不齊。單層式固態(tài)存儲(chǔ)器的存取時(shí)間比多層式的要快。基于 DRAM 的固態(tài)存儲(chǔ)是目前被認(rèn)可最快的，平均響應(yīng)時(shí)間是10微秒，比其它的100微秒的快了10倍。企業(yè)級(jí)閃存能滿足 Tier-1存儲(chǔ)達(dá)到價(jià)格稍便宜的固態(tài)存儲(chǔ)的性能和響應(yīng)時(shí)間。企業(yè)級(jí)閃存在企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)保護(hù)和管理優(yōu)勢(shì)，對(duì)于廠商來(lái)說(shuō)，僅從性能角度看，它也不失為權(quán)衡之計(jì)。每個(gè)生產(chǎn)商開發(fā)各自的平均讀寫演算法，其中有些算法可能在寫入密集型工作量應(yīng)用中引起性能大幅下降。另外，存儲(chǔ)協(xié)議也是衡量固態(tài)存儲(chǔ)器的重要因素。光纖通道協(xié)議應(yīng)用最廣，串行連接SCSI接口也并不遜色。基于互聯(lián)網(wǎng) SCSI 和 SATA 接口的固態(tài)硬盤的性能測(cè)試并不能達(dá)到百萬(wàn)級(jí) IOPS 讀寫結(jié)果，除非帶緩存功能。
影響百萬(wàn)級(jí) IOPS 性能的因素還有固態(tài)存儲(chǔ)在 I/O 讀寫路徑中的定位，離主機(jī)近的話，響應(yīng)時(shí)間可以縮短到微秒。許多廠商自然會(huì)想到采用 PCI-E 接口閃存卡，和網(wǎng)絡(luò)硬盤一樣直接將固態(tài)硬盤連接到主機(jī)。諸如 Fusion-io、LSI、Proximal Data、SanDisk 和 VeloBit 紛紛加入，為能分得最大性能的一杯羹。
甚至系統(tǒng)管理程序商家也加入陣營(yíng)，宣稱一個(gè)虛擬機(jī)可以實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)級(jí) IOPS 讀寫，就跟物理服務(wù)器一樣。得益于 Violin Memory 的6000全閃存陣列， VMware 采用最常見(jiàn)的 I/O 物理機(jī)同樣也能達(dá)到相同測(cè)試結(jié)果。在不同測(cè)量條件下，微軟竟然對(duì)外推出百萬(wàn)級(jí) IOPS 讀寫的 Windows Server 2012 。令人遺憾的是，雙方在不同條件下測(cè)試出相同的結(jié)果，并不具有可比性。
固態(tài)硬盤性能測(cè)試前的準(zhǔn)備工作
固態(tài)存儲(chǔ)性能與通常的硬盤驅(qū)動(dòng)器的性能測(cè)量要求不同，所以保證公開的測(cè)試結(jié)果要符合固態(tài)存儲(chǔ)性能程序是關(guān)鍵問(wèn)題。以下是四個(gè)步驟，可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)的固態(tài)存儲(chǔ)性能：
1. 創(chuàng)建一個(gè)共同起始點(diǎn)。固態(tài)存儲(chǔ)首先是一個(gè)常見(jiàn)的可重復(fù)的狀態(tài)。通常這個(gè)共同起始點(diǎn)必須是一個(gè)全新的固態(tài)存儲(chǔ)，以前完全沒(méi)有被使用過(guò)，也沒(méi)有采用低格工具進(jìn)行清除內(nèi)容和恢復(fù)到初始狀態(tài)。
2. 條件作用。固態(tài)存儲(chǔ)器首先要設(shè)定為“使用”狀態(tài)。測(cè)試初始階段呈現(xiàn)的人為高性能，只是暫時(shí)的，不具可持續(xù)性。所以該階段的數(shù)據(jù)不能反應(yīng)問(wèn)題，不需要進(jìn)行記錄。如果4KB寫入需要90分鐘，檢查一下存儲(chǔ)器狀態(tài)的設(shè)定是否正確。針對(duì)不同廠商，寫入字節(jié)和所需時(shí)間也不盡相同。
3. 穩(wěn)態(tài)。當(dāng)性能水平穩(wěn)定在可持續(xù)性階段，記錄測(cè)試結(jié)果有效。
4. 測(cè)試報(bào)告。測(cè)試報(bào)告不容小覷。如果沒(méi)有采用完全公開的標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)，至少有些信息比如 I/O 讀寫類型必須要公示。多數(shù)公布的結(jié)果全部來(lái)自于隨機(jī)讀取，而忽視隨機(jī)寫入，只因?qū)懭虢档托阅芩健６鄶?shù)情況下，在隨機(jī)寫入工作量方面，通常一般硬盤要強(qiáng)于固態(tài)硬盤。理想的測(cè)試結(jié)果就是在 I/O 讀寫量的基礎(chǔ)上加上平均響應(yīng)時(shí)間。
即使是嚴(yán)格按照上述四步去執(zhí)行，如果沒(méi)有合理使用規(guī)則的比較標(biāo)準(zhǔn)的前提下，也很難對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行客觀比較。全球網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)工業(yè)協(xié)會(huì)（SNIA）發(fā)布的固態(tài)存儲(chǔ)創(chuàng)新（SSSI）項(xiàng)目中，對(duì)上述四步驟有詳細(xì)解釋。
標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)推崇固態(tài)硬盤基準(zhǔn)
工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)和其它廣為接受的基準(zhǔn)，是目前針對(duì)市場(chǎng)上不同測(cè)試結(jié)果的最好的評(píng)估方法。它們是以應(yīng)用工作量為基礎(chǔ)，測(cè)量規(guī)則嚴(yán)格，以最終用戶利益為重，經(jīng)第三方認(rèn)證，獨(dú)立完成審核和發(fā)布。而且發(fā)布的測(cè)量結(jié)果，其內(nèi)容統(tǒng)一和模版一致，以便對(duì)其它產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試比較。
諸如存儲(chǔ)性能理事會(huì)（SPC）、標(biāo)準(zhǔn)性能評(píng)估機(jī)構(gòu)（SPEC），以及全球網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)工業(yè)協(xié)會(huì)（SNIA）發(fā)布的固態(tài)存儲(chǔ)創(chuàng)新（SSSI）項(xiàng)目這些標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，在一定程序上有力地規(guī)范并保證了固態(tài)存儲(chǔ)性能測(cè)試的合理性。基于 Tier-1的 SPC 工作量，如果要跟全部來(lái)自隨機(jī)讀取結(jié)果進(jìn)行比較，就失去意義。
固態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)還并不成熟，需要去探索最好的方法保證固態(tài)存儲(chǔ)產(chǎn)品能可持續(xù)地發(fā)揮高性能。讀到這里，你應(yīng)該大致明白如何測(cè)試高性能技術(shù)，從而幫你理解在實(shí)際應(yīng)用中哪些關(guān)鍵任務(wù)的性能水平有待提高，以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的云架構(gòu)的虛擬化。
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本文標(biāo)題：固態(tài)存儲(chǔ)性能測(cè)試：步驟和基準(zhǔn)
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