機械磁碟iops說明及計算方法

     IOPS (Input/Output Per Second)即每秒的輸入輸出量(或讀寫次數)，是衡量磁碟效能的主要指標之一。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(Online Transaction Processing)，IOPS是關鍵衡量指標。另一個重要指標是資料吞吐量(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。
     傳統磁碟本質上一種機械裝置，如FC, SAS, SATA磁碟，轉速通常為5400/7200/10K/15K rpm不等。影響磁碟的關鍵因素是磁碟服務時間，即磁碟完成一個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，7200rpm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 + 60*1000/7200/2) = 140
IOPS = 1000 / (3 + 60*1000/10000/2) = 167
IOPS = 1000 / (3 + 60*1000/15000/2) = 200
     決定IOPS的主要取決與陣列的演算法，cache命中率，以及磁碟個數。陣列的演算法因為不同的陣列不同而不同.在raid5與raid10上，讀iops沒有差別，但是相同的業務，寫iops最終落在每塊磁碟上是有差別的，如果達到了每塊磁碟的寫的i0ps限制，效能會受到影響。對於raid5來說每一個寫實際發生了4個io，而raid10只發生了2次io,所以raid10比raid5在寫上要快一些。