磁碟的IOPS計算與測量

IOPS 是指單位時間內系統能處理的I/O請求數量，一般以每秒處理的I/O請求數量為單位，I/O請求通常為讀或寫資料操作請求。隨機讀寫頻繁的應用，如OLTP，IOPS是關鍵衡量指標。
資料吞吐量(Throughput)，指單位時間內可以成功傳輸的資料數量。對於大量順序讀寫的應用，如VOD(Video On Demand)，則更關注吞吐量指標。
磁碟完成一個I/O請求所花費的時間，它由尋道時間、旋轉延遲和資料傳輸時間三部分構成。
尋道時間Tseek是指將讀寫磁頭移動至正確的磁軌上所需要的時間。尋道時間越短，I/O操作越快，目前磁碟的平均尋道時間一般在3－15ms。
旋轉延遲Trotation是指碟片旋轉將請求資料所在扇區移至讀寫磁頭下方所需要的時間。旋轉延遲取決於磁碟轉速，通常使用磁碟旋轉一週所需時間的1/2表示。比如，7200 rpm的磁碟平均旋轉延遲大約為60*1000/7200/2 = 4.17ms，而轉速為15000 rpm的磁碟其平均旋轉延遲約為2ms。
資料傳輸時間Ttransfer是指完成傳輸所請求的資料所需要的時間，它取決於資料傳輸率，其值等於資料大小除以資料傳輸率。目前IDE/ATA能達到133MB/s，SATA II可達到300MB/s的介面資料傳輸率，資料傳輸時間通常遠小於前兩部分時間。

因此，理論上可以計算出磁碟的平均最大IOPS，即IOPS = 1000 ms/ (Tseek + Troatation)，忽略資料傳輸時間。假設磁碟平均物理尋道時間為3ms, 磁碟轉速為7200,10K,15K rpm，則磁碟IOPS理論最大值分別為，
IOPS = 1000 / (3 + 60000/7200/2)  = 140
IOPS = 1000 / (3 + 60000/10000/2) = 167

IOPS = 1000 / (3 + 60000/15000/2) = 200


固態硬碟SSD是一種電子裝置， 避免了傳統磁碟在尋道和旋轉上的時間花費，儲存單元定址開銷大大降低，因此IOPS可以非常高，能夠達到數萬甚至數十萬。實際測量中，IOPS數值會受到很多因素的影響，包括I/O負載特徵(讀寫比例，順序和隨機，工作執行緒數，佇列深度，資料記錄大小)、系統配置、作業系統、磁碟驅動等等。
因此對比測量磁碟IOPS時，必須在同樣的測試基準下進行，即便如何也會產生一定的隨機不確定性。通常情況下，IOPS可細分為如下幾個指標：
Toatal IOPS，混合讀寫和順序隨機I/O負載情況下的磁碟IOPS，這個與實際I/O情況最為相符，大多數應用關注此指標。
Random Read IOPS，100%隨機讀負載情況下的IOPS。
Random Write IOPS，100%隨機寫負載情況下的IOPS。
Sequential Read IOPS，100%順序負載讀情況下的IOPS。

Sequential Write IOPS，100%順序寫負載情況下的IOPS。


IOPS的測試benchmark工具主要有Iometer, IoZone, FIO等，可以綜合用於測試磁碟在不同情形下的IOPS。對於應用系統，需要首先確定資料的負載特徵，然後選擇合理的IOPS指標進行測量和對比分析，據此選擇合適的儲存介質和軟體系統。
關於磁碟IOPS資料可以參考。