IOPS和Throughput吞吐量兩個參數(shù)是衡量存儲性能的主要指標。IOPS表示存儲每秒傳輸IO的數(shù)量，Throughput吞吐量則表示每秒數(shù)據(jù)的傳輸總量。兩者在不同的情況下都能表示存儲的性能狀況，但應(yīng)用的場景不盡相同。同時，兩者之間也存在著相互的聯(lián)系，本文就IOPS和Throughput吞吐量對存儲性能衡量的場景入手，描述兩者之間的變化關(guān)系與計算方法。幫助讀者更好的了解存儲的性能分析與規(guī)劃。

IOPS與Throughput的關(guān)系:

IOPS（IO per Second）是用來計算I/O流中每個節(jié)點中每秒傳輸?shù)臄?shù)量（關(guān)于IO流中的每個節(jié)點的解釋，參考文章：淺析I/O處理過程與存儲性能的關(guān)系）。通常情況下，廣義的IOPS指得是服務(wù)器和存儲系統(tǒng)處理的I/O數(shù)量。但是，由于在IO傳輸?shù)倪^程中，數(shù)據(jù)包會被分割成多塊（block），交由存儲陣列緩存或者磁盤處理，對于磁盤來說這樣每個block在存儲系統(tǒng)內(nèi)部也被視為一個I/O，存儲系統(tǒng)內(nèi)部由緩存到磁盤的的數(shù)據(jù)處理也會以IOPS來作為計量的指標之一。本文中提到的IOPS，是指得廣義的IOPS，即由服務(wù)器發(fā)起的，并由存儲系統(tǒng)中處理的I/O單位。

IOPS通常對于小I/O，且傳輸I/O的數(shù)量比較大的情況下，是一個最主要的衡量指標。例如，典型的OLTP系統(tǒng)中，高的IOPS則意味著數(shù)據(jù)庫的事務(wù)可以被存儲系統(tǒng)處理。

Throughput吞吐量是用來計算每秒在I/O流中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總量。這個指標，在大多數(shù)的磁盤性能計算工具中都會顯示，最簡單的在Windows文件拷貝的時候，就會顯示MB/s。通常情況下，Throughput吞吐量只會計算I/O包中的數(shù)據(jù)部分，至于I/O包頭的數(shù)據(jù)則會被忽略在Throughput吞吐量的計算中。廣義上的Throughput吞吐量，也會被叫做“帶寬”，用來衡量I/O流中的傳輸通道，比如2/4/8Gbps Fibre Channel、60Mbps SCSI等等。但 “帶寬”會包括通道中所有數(shù)據(jù)的總傳輸量的最大值，而Throughput吞吐量則是只保護傳輸?shù)膶嶋H數(shù)據(jù)，兩者還是有些許區(qū)別。

Throughput吞吐量衡量對于大I/O，特別是傳輸一定數(shù)據(jù)的時候最小化耗時非常有用。備份數(shù)據(jù)的時候是一個典型的例子。在備份作業(yè)中，我們通常不會關(guān)心有多少I/O被存儲系統(tǒng)處理了，而是完成備份總數(shù)據(jù)的時間多少。

IOPS和Throughput吞吐量之間存在著線性的變化關(guān)系，而決定它們的變化的變量就是每個I/O的大小。從圖中可以看到，當被傳輸?shù)腎/O比較小的情況下，每個I/O所需傳輸?shù)臅r間會比較少，單位時間內(nèi)傳輸?shù)腎/O數(shù)量就多。

　　而由于處理數(shù)據(jù)包頭，總的時間內(nèi)傳輸實際數(shù)據(jù)相對較低。

當I/O尺寸比較大的情況下，如下圖所示，傳輸每個I/O的時間增大，IOPS數(shù)量下降。但是相比更高的百分比的I/O通道用來傳輸實際數(shù)據(jù)，Throughput則明顯上升。

　　我們可以用一個簡單的公式來計算Throughput和IOPS之間的關(guān)系：

Throughput MB/s = IOPS * KB per IO / 1024

假設(shè)一個10個10K SAS磁盤，每個磁盤提供140 IOPS，總共有1400最大IOPS。理論上這些磁盤處理不同的IO大小，所能達到的Throughput吞吐量是有區(qū)別的。簡單的來說，物理層面IOPS和Throughput哪個先達到了物理磁盤的極限，就決定了這個物理磁盤的性能閥值。下面的計算公式可以看到，單位I/O大小可以使得吞吐量成倍提升，但是未能達到10個SAS磁盤1GB/S（每個磁盤100MB/s帶寬）的理論“帶寬”。顯而易見，因為大多數(shù)應(yīng)用的I/O不會那么大，所以你會看到存儲陣列的吞吐量遠小于廠商提供的理論值，原因就是因為IOPS先達到了性能閥值，使得吞吐量無法再提升。當然也有特殊的應(yīng)用，例如流媒體服務(wù)器等，應(yīng)用端可以使用2MB的I/O大小，那么吞吐量利用率顯然會更加高，IOPS的要求則相對較低了。

MB/s = 1400 * 64 /1024 = 87.5 MB/s

MB/s = 1400 * 128 /1024 = 175 MB/s

MB/s = 1400 * 256 /1024 = 350 MB/s

綜上所述，在規(guī)劃存儲性能和處理存儲性能問題的時候，需要綜合看IOPS和Throughput吞吐量這兩個參數(shù)，本文的觀點總結(jié)為以下幾點：

性能工具統(tǒng)計的Throughput吞吐量永遠達不到實際的I/O流中節(jié)點的理論“帶寬”，原因是性能工具不會統(tǒng)計I/O的包頭信息，而是實際的數(shù)據(jù)傳輸量。

磁盤物理層面IOPS和Throughput哪個先達到了物理磁盤的極限，就決定了這個物理磁盤的性能閥值，然而決定哪個先達到性能閥值的就是I/O的大小。

性能監(jiān)控工具顯示IOPS低或者Throughput低于預(yù)期，先不要直接認為存儲性能存在問題，搞清楚應(yīng)用的I/O大小，再做后續(xù)判斷。

存儲性能另外一個重要因素還有磁盤響應(yīng)時間（Response Time），本文的內(nèi)容是建立在存儲可以提供接受訪問內(nèi)的響應(yīng)時間為前提。