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磁盘类型及性能介绍

磁盘类型及性能介绍

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更新时间:2021/06/10 GMT+08:00

根据性能,磁盘可分为极速型SSD、超高IO、通用型SSD、高IO、普通IO,具体介绍如下。不同类型云硬盘的性能和价格有所不同,您可根据应用程序要求选择您所需的云硬盘。

极速型SSD云硬盘采用了结合全新低时延拥塞控制算法的RDMA技术,单盘最大吞吐量达1000 MB/s并具有极低单路时延性能。

云硬盘性能

云硬盘性能的主要指标包括:
  • IOPS:云硬盘每秒进行读写的操作次数。
  • 吞吐量:云硬盘每秒成功传送的数据量,即读取和写入的数据量。
  • IO读写时延:云硬盘连续两次进行读写操作所需要的最小时间间隔。
表1 云硬盘性能数据表

参数

极速型SSD

超高IO

通用型SSD

高IO

普通IO(上一代产品)

云硬盘最大容量

  • 系统盘:1024 GB
  • 数据盘:32768 GB
  • 系统盘:1024 GB
  • 数据盘:32768 GB
  • 系统盘:1024 GB
  • 数据盘:32768 GB
  • 系统盘:1024 GB
  • 数据盘:32768 GB
  • 系统盘:1024 GB
  • 数据盘:32768 GB

描述

适用于需要超大带宽和超低时延的场景。

超高性能云硬盘,可用于企业关键性业务,适合高吞吐、低时延的工作负载。

高性价比的云硬盘,可用于高吞吐、低时延的企业办公。

可用于一般访问的工作负载。

可用于不常访问的工作负载。

典型应用场景

  • 数据库
    • Oracle
    • SQL Server
    • ClickHouse
  • AI场景
  • 超大带宽的读写密集型场景。
  • 转码类业务。
  • I/O密集型场景。
    • NoSQL
    • Oracle
    • SQL Server
    • PostgreSQL
  • 时延敏感型场景。
    • Redis
    • Memcache
各种主流的高性能、低延迟交互应用场景。
  • 企业办公
  • 大型开发测试
  • 转码类业务
  • Web服务器日志
  • 容器等高性能系统盘
一般工作负载的应用场景。
  • 普通开发测试
大容量、读写速率中等、事务性处理较少的应用场景。
  • 日常办公应用
  • 轻载型开发测试
  • 不建议用于系统盘

最大IOPSa

128000

50000

20000

5000

2200

最大吞吐量a

1000 MB/s

350 MB/s

250 MB/s

150 MB/s

50 MB/s

云硬盘吞吐量性能计算公式

吞吐量 = min (1000, 120 + 0.5 × 容量) MB/s

吞吐量 = min (350, 120 + 0.5 × 容量) MB/s

吞吐量 = min (250, 100 + 0.5 × 容量) MB/s

吞吐量 = min (150, 100 + 0.15 × 容量) MB/s

吞吐量 = 50 MB/s

IOPS突发上限a

64000

16000

8000

5000

2200

云硬盘IOPS性能计算公式

IOPS = min (128000, 1800 + 50 × 容量)

IOPS = min (50000, 1800 + 50 × 容量)

IOPS = min (20000, 1800 + 12 × 容量)

IOPS = min (5000, 1800 + 8 × 容量)

IOPS = min (2200, 500 + 2 × 容量)

单队列访问时延

200 μs

1 ms

1 ms

1 ms ~ 3 ms

5 ms ~ 10 ms

API名称b

ESSD

SSD

GPSSD

SAS

SATA

a:最大IOPS、最大吞吐量、IOPS突发上限三个参数的值均为读写总和。

b:API名称代表云硬盘API接口中“volume_type”参数的取值,不代表底层存储设备的硬件类型。

云硬盘的性能与数据块大小密切相关。根据公式推算,大容量云硬盘既可以达到最大IOPS,又可以达到最大吞吐量,在这种情况下,当最大IOPS或最大吞吐量中有一项指标达到最大值时,此时云硬盘性能达到最大,另一项指标无法再继续上升。

  • 对于小数据块,例如4 KB和8 KB,性能可达到最大IOPS。
  • 对于≥ 16 KB的大数据块,性能可达到最大吞吐量。

以超高IO云硬盘为例,根据公式推算,超高IO云硬盘容量≥ 964 GB时,IOPS最大可达50000,吞吐量最大可达350 MB/s。而实际情况并非如此,具体请参见表2

表2 超高IO云硬盘性能上限

数据块大小(KB)

最大IOPS

最大吞吐量(MB/s)

4

约50000

约195

8

约44800

约350

16

约22400

约350

32

约11200

约350

云硬盘IOPS性能计算公式举例说明

单个云硬盘IOPS性能 =“最大IOPS”与“基线IOPS + 每GB云硬盘的IOPS × 云硬盘容量”的最小值。

以超高IO云硬盘为例,单个超高IO云硬盘的最大IOPS为50000。
  • 假如云硬盘容量为100 GB,则该云硬盘IOPS性能 = min (50000, 1800 + 50 × 100 ),取50000与6800中的最小值,即该云硬盘IOPS性能为6800。
  • 假如云硬盘容量为1000 GB,则该云硬盘IOPS性能 = min (50000, 1800 + 50 × 1000 ),取50000与51800中的最小值,即该云硬盘IOPS性能为50000。

云硬盘突发能力及原理

突发能力是指小容量云硬盘可以在一定时间内达到IOPS突发上限,超过IOPS上限的能力。此处IOPS上限为单个云硬盘的性能。

突发能力适用于云服务器启动场景,一般系统盘容量较小,以50 GB的超高IO云硬盘为例,如果没有突发能力,云硬盘IOPS上限只能达到4300(1800 + 50 × 50),但使用突发能力后,IOPS可高达16000,从而提升云服务器的启动速度。

以超高IO云硬盘为例,单个超高IO云硬盘的IOPS突发上限为16000。
  • 容量为100 GB的云硬盘,其IOPS上限为6800,IOPS突发上限为16000,因此在一定时间内该云硬盘的最大IOPS可达到16000。
  • 容量为1000 GB的云硬盘,其IOPS上限为50000,但是IOPS突发上限仅为16000,云硬盘的IOPS上限已经超过了突发IOPS,因此该云硬盘无需突发能力。

以下介绍云硬盘突发IOPS的消耗原理和储蓄原理。

突发的实现基于令牌桶,令牌桶中的初始令牌数量 = 突发时间 × IOPS突发上限,此处突发时间固定为1800 s。

以100 GB的超高IO云硬盘为例,令牌桶容量为28800000个令牌(1800 s × 16000 )。
  • 令牌的生成速度:该桶以6800个/s的速度生成令牌,其中6800为该云硬盘的IOPS上限。
  • 令牌的消耗速度:根据实际IO使用情况而定,每个IO会消耗一个令牌,最大消耗速度为16000个/s,此处取突发IOPS上限和云硬盘IOPS上限的较大值。

消耗原理

当令牌消耗速度大于令牌的生成速度时,令牌数量会逐渐减少,最后IOPS会维持跟桶生成令牌的速度一致,即云硬盘的IOPS上限。本示例中,可以维持突发IOPS的时间为3130 s ≈ 28800000 / (16000 - 6800) 。

储蓄原理

当令牌的消耗速度小于令牌的生成速度时,桶中的令牌会逐渐增加,之后又可以拥有突发能力。本示例中,如果云硬盘暂停使用4235 s ≈ 28800000 / 6800,令牌桶就可以存满。

桶中的令牌数量只要大于零,云硬盘就具有突发能力。

本示例中令牌的消耗和储蓄原理如图1所示。蓝色柱状表示云硬盘IOPS的使用情况,绿色虚线为IOPS上限,红色虚线为IOPS突发上限,黑色曲线表示令牌数量的变化趋势。
  • 当令牌数量大于零时,IOPS可以突破6800,即具有达到IOPS突发上限16000的能力。
  • 当令牌数为零时,此时不具备突发能力,IOPS最大为6800。
  • 当实际IOPS小于6800时,令牌数量开始增加,可以恢复突发能力。
图1 突发能力示意图

性能测试方法

测试云硬盘性能参数的具体测试方法请参见“怎样测试云硬盘的性能”。

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