IOPS ( аббр. от англ. input/output operations per second «количество операций ввода-вывода в секунду »; произносится как [ай-опс]) — количество операций ввода-вывода , выполняемых системой хранения данных , за одну секунду . Один из параметров, используемых для сравнения систем хранения данных ( жёстких дисков (НЖМД), твердотельных накопителей (SSD), сетевых хранилищ SAN , NAS ) и оценки их производительности.

Достижение величин IOPS, указанных в документации производителями оборудования, на практике не гарантируется , даже если попытаться воспроизвести тестовую среду и для измерения IOPS использовать то же программное обеспечение .

Программное обеспечение для измерения IOPS:

• « Iometer » (разработано фирмой « Intel ») ;
• « » (англ.) ;
• « » (англ.) ;
• « CrystalDiskMark » .

Если несколько раз менять настройки устройства и каждый раз измерять IOPS, можно определить настройки, при которых устройство достигает максимальной производительности.

Величина IOPS зависит от многих параметров:

• конструкция и настройки устройства;
• устройство и настройки драйвера устройства;
• устройство и настройки драйвера файловой системы ;
• устройство и настройки операционной системы ;
• условия запуска программы, выполняющей тестирование производительности (бенчмарка):
  • отношение количества операций чтения к количеству операций записи;
  • размеры блоков для чтения и записи при последовательном и случайном доступе;
  • количество потоков , выполняющих чтение и запись;
  • размеры очередей и буферов ;
  • наличие фрагментации в файловой системе ;
  • наличие приложений, работающих в фоновом режиме ;
  • и др.

Перед запуском теста необходимо ознакомиться с рекомендациями производителя по его правильному проведению .

Характеристики производительности

Во время теста выполняются следующие операции:

• чтение данных из блоков, расположенных на носителе последовательно (линейно);
• запись данных в блоки, расположенные на носителе последовательно (линейно);
• чтение данных из блоков, положение которых на носителе выбирается случайно (произвольно);
• запись данных в блоки, положение которых на носителе выбирается случайно (произвольно).

При этом выполняется подсчёт количества операций, которое устройство способно выполнить за одну секунду.

При последовательном доступе к данным размер блока, обычно, выбирается больши́м (например, 128 КиБ ). При произвольном доступе к данным размер блока, обычно, выбирается маленьким (например, 4 КиБ ).

Параметр	Описание
Всего IOPS	Суммарное число операций ввода-вывода в секунду (при выполнении как чтения, так и записи)
IOPS произвольного чтения	Среднее число операций произвольного чтения в секунду
IOPS произвольной записи	Среднее число операций произвольной записи в секунду
IOPS последовательного чтения	Среднее число операций линейного чтения в секунду
IOPS последовательной записи	Среднее число операций линейной записи в секунду

Величина IOPS зависит от конструкции устройства. Для жёстких дисков и других электромеханических устройств при доступе к данным, расположенным в случайных блоках, IOPS зависит в первую очередь от скорости работы механической части устройства (от (англ.) ). Для SSD и устройств, подобных SSD, IOPS зависит в основном от алгоритмов прошивки (выполняемой микроконтроллером ) и скорости работы интерфейса памяти. На обоих типах устройств количество IOPS при последовательном доступе к данным (при большом размере блока) оказывается максимальным .

Зная IOPS и размер блока, можно вычислить скорость выполнения операций:

байт_в_секунду = IOPS * размер_блока_в_байтах .

Скорость, обычно, измеряется в Мбайт / с . Для преобразования из Байт / с в М Байт / с нужно поделить на 1 048 576.

Производительность некоторых жёстких дисков можно увеличить, если:

• увеличить размер очереди , в которую попадают запросы на чтение и запись. Обслуживанием очереди занимается контроллер диска;
• заставить контроллер диска выполнять переупорядочивание элементов очереди, например, TCQ ( англ. ) или NCQ ( англ. ).

У жёстких дисков величины IOPS на запись и IOPS чтение примерно одинаковые. У большинства SSD на основе флэш-модулей NAND величина IOPS на запись значительно меньше величины IOPS на чтение. Это объясняется тем, что при попытке повторной записи в один и тот же блок запускается сборка мусора , и запись выполняется в менее используемый блок для увеличения срока службы носителя .

IOPS современных SSD с flash памятью намного выше IOPS жёстких дисков . Фирма «Xssist» провела тестирование одного из таких SSD — Intel X25-E 64 GB G1 со следующими условиями:

• программа: Iometer ;
• размер блока: 4 KB ;
• режим доступа: произвольный;
• отношение количества операций чтения к количеству операций записи ( англ. read/write ratio ): 70/30;
• размер очереди ( англ. queue depth ): 4;
• продолжительность тестирования: более 8 часов .

Результаты теста :

• первые 8 минут величина IOPS сохранялась на уровне 10 000 IOPS ;
• в течение следующих 42 минут величина IOPS резко опустилась до 4000 IOPS и стала понемногу снижаться;
• в течение следующих 50 минут и до конца теста величина IOPS изменялась от 3000 IOPS до 4000 IOPS .

Даже после резкого падения производительности (примерно через 50 минут после начала теста) величина IOPS была намного выше IOPS жёсткого диска .

Примеры

Приблизительные значения IOPS (случайного доступа) для жёстких дисков .

устройство	тип	IOPS	интерфейс
7'200 об/мин SATA -диски	HDD	~75−100 IOPS	SATA 3 Гбит/с
10'000 об/мин SATA-диски	HDD	~125−150 IOPS	SATA 3 Гбит/с
10'000 об/мин SAS -диски	HDD	~140 IOPS	SAS
15'000 об/мин SAS-диски	HDD	~175−210 IOPS	SAS

Приблизительные значения IOPS для твердотельных накопителей (условия идеальные; время выполнения операций небольшое). Скорость может снизиться в несколько раз при многократном повторении операций записи в случайные блоки.

устройство	тип	IOPS	интерфейс
Intel X25-M G2 MLC	SSD	~8'600 IOPS	SATA 3 Гбит/с
OCZ Vertex 3	SSD	~60'000 IOPS (произвольная запись 4K)	SATA 6 Гбит/с
OCZ Vertex 3 MAX IOPS	SSD	~75'000 IOPS (произвольная запись 4K)	SATA 6 Гбит/с
OCZ Vertex 4	SSD	~120'000 IOPS (произвольная запись 4K)	SATA 6 Гбит/с
OCZ RevoDrive 3 X2	SSD	~200'000 IOPS (произвольная запись 4K)	PCIe
OCZ Z-Drive R4 CloudServ	SSD	~500'000 IOPS	PCIe
Intel Optane SSD 905P	SSD	~555'000 IOPS	PCIe
Everspin nvNITROTM ES1GB-N03	Storage Accelerator	~1'460'000 IOPS	PCIe

См. также

• MIPS (количество миллионов инструкций, выполняемых за секунду).
• (англ.) .

Примечания

Ссылки

• — Статья pc-hard.ru, 2011.
• от 22 января 2012 на Wayback Machine — Статья blog.aboutnetapp.ru, 2007.