आईओपीएस

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इनपुट/आउटपुट ऑपरेशंस प्रति सेकंड (आईओपीएस, उच्चारित 'आई-ऑप्स) इनपुट/आउटपुट प्रदर्शन माप है जिसका उपयोग हार्ड डिस्क ड्राइव (एचडीडी), सॉलिड स्टेट ड्राइव (एसएसडी), और स्टोरेज एरिया (सैन) नेटवर्क जैसे कंप्यूटर स्टोरेज डिवाइस को चिह्नित करने के लिए किया जाता है। बेंचमार्क के जैसे, स्टोरेज डिवाइस निर्माताओं द्वारा प्रकाशित आईओपीएस संख्या सीधे वास्तविक विश्व के एप्लिकेशन प्रदर्शन से संबंधित नहीं होते हैं।[1][2]

पृष्ठभूमि

किसी भी स्टोरेज डिवाइस की प्रदर्शन विशेषताओं का अर्थपूर्ण वर्णन करने के लिए, अल्प से अल्प तीन मीट्रिक एक साथ निर्दिष्ट करना आवश्यक है: आईओपीएस, प्रतिक्रिया समय, और (आवेदन) कार्यभार। प्रतिक्रिया-समय और कार्यभार के साथ विनिर्देशों के अभाव में, आईओपीएस अनिवार्य रूप से अर्थहीन हैं। भिन्नता में, आईओपीएस को ऑटोमोबाइल इंजन के क्रांति प्रति मिनट के अनुरूप माना जा सकता है, अर्थात इंजन जो 10,000 RPM पर स्पिन करने में सक्षम है, तटस्थ में इसके प्रसारण के साथ कुछ भी मूल्य नहीं देता है, चूँकि इंजन दिए गए समय पर निर्दिष्ट टॉर्क और हॉर्सपावर विकसित करने में सक्षम है। RPM की दी गई संख्या पूर्ण प्रकार से इंजन की क्षमताओं का वर्णन करती है।

किसी भी प्रणाली विन्यास में संभव आईओपीएस की विशिष्ट संख्या अधिक भिन्न होगी, चर के आधार पर परीक्षक कार्यक्रम में प्रवेश करता है, जिसमें पढ़ने और लिखने के संचालन का संतुलन, अनुक्रमिक और रैंडम एक्सेस प्रारूप, कार्यकर्ता थ्रेड की और कतार की गहराई, साथ ही डेटा ब्लॉक आकार संख्या सम्मिलित है।[1] ऐसे अन्य कारक भी हैं जो आईओपीएस परिणामों को प्रभावित कर सकते हैं जिनमें प्रणाली सेटअप, स्टोरेज ड्राइवर, ओएस पृष्ठभूमि ऑपरेशन आदि सम्मिलित हैं।[3]

प्रदर्शन विशेषताएं

अनुक्रमिक पहुँच की तुलना में यादृच्छिक पहुँच।

मापी जाने वाली सबसे सामान्य प्रदर्शन विशेषताएं अनुक्रमिक और यादृच्छिक संचालन हैं। अनुक्रमिक संचालन स्टोरेज डिवाइस पर सन्निहित प्रकार से स्थानों तक पहुँचते हैं और सामान्यतः बड़े डेटा स्थानांतरण आकारों से जुड़े होते हैं, उदा, ≥ 128 किलोबाइट हैं। रैंडम ऑपरेशंस स्टोरेज डिवाइस पर गैर-सन्निहित प्रकार से स्थानों तक पहुँचते हैं और सामान्यतः छोटे डेटा स्थानांतरण आकारों से जुड़े होते हैं, उदा, किलोबाइट हैं।

सबसे सामान्य प्रदर्शन विशेषताएं इस प्रकार हैं:

Measurement Description
Total IOPS Total number of I/O operations per second (when performing a mix of read and write tests)
Random Read IOPS Average number of random read I/O operations per second
Random Write IOPS Average number of random write I/O operations per second
Sequential Read IOPS Average number of sequential read I/O operations per second
Sequential Write IOPS Average number of sequential write I/O operations per second

एचडीडी और इसी प्रकार के इलेक्ट्रोमैकेनिकल स्टोरेज डिवाइस के लिए, रैंडम आईओपीएस संख्या मुख्य रूप से स्टोरेज डिवाइस के रैंडम सीक टाइम पर निर्भर होते हैं, जबकि एसएसडी और इसी प्रकार के सॉलिड स्टेट स्टोरेज डिवाइस के लिए, रैंडम आईओपीएस संख्या मुख्य रूप से स्टोरेज डिवाइस के इंटरनल कंट्रोलर और मेमोरी इंटरफेस गति पर निर्भर होते हैं। दोनों प्रकार के भंडारण उपकरणों पर, अनुक्रमिक आईओपीएस संख्याएं (विशेष रूप से बड़े ब्लॉक आकार का उपयोग करते समय) सामान्यतः अधिकतम निरंतर बैंडविड्थ का संकेत देती हैं जिसे भंडारण उपकरण संभाल सकता है।[1] प्रायः अनुक्रमिक आईओपीएस को साधारण मेगाबाइट प्रति सेकेंड संख्या के रूप में रिपोर्ट किया जाता है:

(फिर एमबी/एस में परिवर्तित)

कुछ एचडीडी के प्रदर्शन में सुधार होगा क्योंकि शेष आईओ की संख्या (अर्थात कतार की गहराई) बढ़ जाती है। यह सामान्यतः कमांड क्यूइंग और रीऑर्डरिंग करने वाले ड्राइव पर अधिक उन्नत कंट्रोलर लॉजिक का परिणाम होता है जिसे सामान्यतः या तो टैग की गई कमांड क्यूइंग (टीसीक्यू) या नेटिव कमांड क्यूइंग (एनसीक्यू) कहा जाता है। अधिकांश वस्तु सैटा ड्राइव या तो ऐसा नहीं कर सकते हैं, या उनका कार्यान्वयन इतना खराब है कि कोई प्रदर्शन लाभ नहीं देखा जा सकता है।[citation needed] एंटरप्राइज क्लास सैटा ड्राइव्स, जैसे कि पश्चिमी डिजिटल रैप्टर और सीगेट बाराकुडा एनएल गहरी कतारों के साथ लगभग 100% सुधार करेंगे।[4] हाई-एंड एससीएसआई (SCSI) ड्राइव सामान्यतः सर्वरों में पाए जाते हैं, सामान्यतः अत्यधिक सुधार दिखाते हैं, सीगेट सेवियो 400 आईओपीएस से अधिक है - इसके प्रदर्शन को दोगुना करने से अधिक है।[citation needed]

जबकि पारंपरिक एचडीडी में पढ़ने और लिखने के संचालन के लिए लगभग समान आईओपीएस होते हैं, कई एनएएनडी (NAND) फ्लैश-आधारित एसएसडी और यूएसबी स्टिक पढ़ने की तुलना में अधिक धीमी गति से लिखते हैं, क्योंकि पूर्व से लिखे गए स्थान पर सीधे लिखने में असमर्थता के कारण गार्बेज संग्रह नामक प्रक्रिया को विवश किया जाता है।[5][6][7] इसने आईओपीएस प्रदर्शन का परीक्षण करते समय हार्डवेयर परीक्षण साइटों को स्वतंत्र रूप से मापा परिणाम प्रदान करना प्रारम्भ कर दिया है।

फ्लैश एसएसडी, जैसे कि इंटेल एक्स25-ई (2010 में प्रस्तावित) में पारंपरिक एचडीडी की तुलना में अत्यधिक आईओपीएस है। Xssist द्वारा किए गए परीक्षण में, आयोमीटर, 4 KB रैंडम ट्रांसफर, 70/30 पढ़ने/लिखने का अनुपात, क्यू डेप्थ 4 का उपयोग करते हुए, इंटेल एक्स25-ई 64GB G1 द्वारा वितरित आईओपीएस ने लगभग 10000 आईओपी प्रारम्भ किए, और 8 मिनट के पश्चात तीव्रता से गिरा 4000 आईओपीएस, और अगले 42 मिनट तक धीरे-धीरे घटता रहा। आईओपीएस लगभग 50 मिनट और उसके पश्चात से 3000 और 4000 के मध्य भिन्न होता है, शेष 8+ घंटों के लिए परीक्षण चलता है।[8] 50वें मिनट के पश्चात रैंडम आईओपीएस में गिरावट के अतिरिक्त, X25-E में अभी भी पारंपरिक हार्ड डिस्क ड्राइव की तुलना में अत्यधिक आईओपीएस है। सैंडफोर्स (SandForce) नियंत्रक का उपयोग करके ओसीजेड रेवोड्राइव 3 x2 PCIe सहित कुछ एसएसडी ने अत्यधिक निरंतर लेखन प्रदर्शन दिखाया है जो पढ़ने की गति से अधिक निकटता से युग्मित होता है।[9]

उदाहरण

मैकेनिकल हार्ड ड्राइव

परीक्षण के समय प्रयुक्त ब्लॉक आकार किसी दिए गए ड्राइव द्वारा किए गए आईओपीएस की संख्या को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। कुछ विशिष्ट प्रदर्शन आंकड़ों के लिए नीचे देखें:[10]

Drive (Type / RPM) IOPS

(4KB block, random)

IOPS

(64KB block, random)

MB/s (64KB block, random) IOPS

(512KB block, random)

MB/s (512KB block, random) MB/s (large block, sequential)
SAS / 15K 188 - 203 175 - 192 11.2 – 12.3 115 – 135 58.9 – 68.9 91.5 – 126.3
FC / 15K 163 - 178 151 - 169 9.7 – 10.8 97 – 123 49.7 – 63.1 73.5 – 127.5
FC / 10K 142 - 151 130 – 143 8.3 – 9.2 80 – 104 40.9 – 53.1 58.1 – 107.2
SAS / 10K 142 - 151 130 – 143 8.3 – 9.2 80 – 104 40.9 – 53.1 58.1 – 107.2
SATA / 7200 73 - 79 69 - 76 4.4 – 4.9 47 – 63 24.3 – 32.1 43.4 – 97.8
SATA / 5400 57 55 3.5 44 22.6

सॉलिड-स्टेट डिवाइस

Device Type IOPS Interface Notes
Intel X25-M G2 (MLC) SSD ~8,600 IOPS[11] SATA 3 Gbit/s Intel's data sheet[12] claims 6,600/8,600 IOPS (80 GB/160 GB version) and 35,000 IOPS for random 4 KB writes and reads, respectively.
Intel X25-E (SLC) SSD ~5,000 IOPS[13] SATA 3 Gbit/s Intel's data sheet[14] claims 3,300 IOPS and 35,000 IOPS for writes and reads, respectively. 5,000 IOPS are measured for a mix. Intel X25-E G1 has around 3 times higher IOPS compared to the Intel X25-M G2.[15]
G.Skill Phoenix Pro SSD ~20,000 IOPS[16] SATA 3 Gbit/s SandForce-1200 based SSD drives with enhanced firmware, states up to 50,000 IOPS, but benchmarking shows for this particular drive ~25,000 IOPS for random read and ~15,000 IOPS for random write.[16]
OCZ Vertex 3 SSD Up to 60,000 IOPS[17] SATA 6 Gbit/s Random Write 4 kB (Aligned)
Corsair Force Series GT SSD Up to 85,000 IOPS[18] SATA 6 Gbit/s 240 GB Drive, 555 MB/s sequential read & 525 MB/s sequential write, Random Write 4 kB Test (Aligned)
Samsung SSD 850 PRO SSD 100,000 read IOPS
90,000 write IOPS[19] 		SATA 6 Gbit/s 4 KB aligned random I/O at QD32
10,000 read IOPS, 36,000 write IOPS at QD1
550 MB/s sequential read, 520 MB/s sequential write on 256 GB and larger models
550 MB/s sequential read, 470 MB/s sequential write on 128 GB model[19]
Memblaze PBlaze5 910/916 NVMe SSD[20] SSD 1000K Random Read(4KB) IOPS

303K Random Write(4KB) IOPS

PCIe （NVMe） The performance data is from PBlaze5 C916 （6.4TB） NVMe SSD.
OCZ Vertex 4 SSD Up to 120,000 IOPS[21] SATA 6 Gbit/s 256 GB Drive, 560 MB/s sequential read & 510 MB/s sequential write, Random Read 4kB Test 90K IOPS, Random Write 4kB Test 85k IOPS
(IBM) Texas Memory Systems RamSan-20 SSD 120,000+ Random Read/Write IOPS[22] PCIe Includes RAM cache
Fusion-io ioDrive SSD 140,000 Read IOPS, 135,000 Write IOPS[23] PCIe
Virident Systems tachIOn SSD 320,000 sustained READ IOPS using 4kB blocks and 200,000 sustained WRITE IOPS using 4kB blocks[24] PCIe
OCZ RevoDrive 3 X2 SSD 200,000 Random Write 4k IOPS[25] PCIe
Fusion-io ioDrive Duo SSD 250,000+ IOPS[26] PCIe
WHIPTAIL, ACCELA SSD 250,000/200,000+ Write/Read IOPS[27] Fibre Channel, iSCSI, Infiniband/SRP, NFS, SMB Flash Based Storage Array
DDRdrive X1 SSD 300,000+ (512B Random Read IOPS) and 200,000+ (512B Random Write IOPS)[28][29][30][31] PCIe
SolidFire SF3010/SF6010 SSD 250,000 4kB Read/Write IOPS[32] iSCSI Flash Based Storage Array (5RU)
Intel SSD 750 Series SSD 440,000 read IOPS
290,000 write IOPS[33][34] 		NVMe over PCIe 3.0 x4, U.2 and HHHL expansion card 4 KB aligned random I/O with four workers at QD32 (effectively QD128), 1.2 TB model[34]
Up to 2.4 GB/s sequential read, 1.2 GB/s sequential write[33]
Samsung SSD 960 EVO SSD 380,000 read IOPS
360,000 write IOPS[35] 		NVMe over PCIe 3.0 x4, M.2 4 kB aligned random I/O with four workers at QD4 (effectively QD16),[36] 1 TB model
14,000 read IOPS, 50,000 write IOPS at QD1
330,000 read IOPS, 330,000 write IOPS on 500 GB model
300,000 read IOPS, 330,000 write IOPS on 250 GB model
Up to 3.2 GB/s sequential read, 1.9 GB/s sequential write[35]
Samsung SSD 960 PRO SSD 440,000 read IOPS
360,000 write IOPS[35] 		NVMe over PCIe 3.0 x4, M.2 4kB aligned random I/O with four workers at QD4 (effectively QD16),[36] 1 TB and 2 TB models
14,000 read IOPS, 50,000 write IOPS at QD1
330,000 read IOPS, 330,000 write IOPS on 512 GB model
Up to 3.5 GB/s sequential read, 2.1 GB/s sequential write[35]
(IBM) Texas Memory Systems RamSan-720 Appliance FLASH/DRAM 500,000 Optimal Read, 250,000 Optimal Write 4kB IOPS[37] FC / InfiniBand
OCZ Single SuperScale Z-Drive R4 PCI-Express SSD SSD Up to 500,000 IOPS[38] PCIe
WHIPTAIL, INVICTA SSD 650,000/550,000+ Read/Write IOPS[39] Fibre Channel, iSCSI, Infiniband/SRP, NFS Flash Based Storage Array
VIOLIN systems

Violin XVS 8

3RU Flash Memory Array As Low as 50μs latency | 400μs latency @ 1M IOPS | 1ms latency @ 2M IOPS Dedupe LUN - 340,000 IOPS @ 1ms Fibre Channel, ISCSI

NVMe over FC

VIOLIN systems

XIO G4

SSD Array IOPs up to: 400,000 at <1ms latency Fibre Channel, ISCSI 2U Dual-Controller Active/Active 8Gb FC2

4 ports per controller

Samsung SSD 980 PRO SSD 1,000,000 read/write IOPS[40] NVMe over PCIe 4.0 x4, M.2 4 kB aligned random I/O at QD32, 1 TB model
22,000 read IOPS, 60,000 write IOPS at QD1
800,000 read IOPS, 1,000,000 write IOPS on 500 GB model
500,000 read IOPS, 600,000 write IOPS on 250 GB model
Up to 7.0 GB/s sequential read, 5.0 GB/s sequential write[40]
(IBM) Texas Memory Systems RamSan-630 Appliance Flash/DRAM 1,000,000+ 4kB Random Read/Write IOPS[41] FC / InfiniBand
IBM FlashSystem 840 Flash/DRAM 1,100,000+ 4kB Random Read/600,000 4kB Write IOPS[42] 8G FC / 16G FC / 10G FCoE / InfiniBand Modular 2U Storage Shelf - 4TB-48TB
Fusion-io ioDrive Octal (single PCI Express card) SSD 1,180,000+ Random Read/Write IOPS[43] PCIe
OCZ 2x SuperScale Z-Drive R4 PCI-Express SSD SSD Up to 1,200,000 IOPS[38] PCIe
(IBM)Texas Memory Systems RamSan-70 Flash/DRAM 1,200,000 Random Read/Write IOPS[44] PCIe Includes RAM cache
Kaminario K2 SSD Up to 2,000,000 IOPS.[45]
1,200,000 IOPS in SPC-1 benchmark simulating business applications[46][47] 		FC MLC Flash
NetApp FAS6240 cluster Flash/Disk 1,261,145 SPECsfs2008 nfsv3 IOPs using 1,440 15k disks, across 60 shelves, with virtual storage tiering.[48] NFS, SMB, FC, FCoE, iSCSI SPECsfs2008 is the latest version of the Standard Performance Evaluation Corporation benchmark suite measuring file server throughput and response time, providing a standardized method for comparing performance across different vendor platforms. http://www.spec.org/sfs2008.
Fusion-io ioDrive2 SSD Up to 9,608,000 IOPS[49] PCIe Only via demonstration so far.
E8 Storage SSD Up to 10 million IOPS[50] 10-100Gb Ethernet Rack scale flash appliance
EMC DSSD D5 Flash Up to 10 million IOPS[51] PCIe Out of Box, up to 48 clients with high availability. PCIe Rack Scale Flash Appliance. Product discontinued.[52]
Pure Storage M50 Flash Up to 220,000 32k IOPS <1ms average latency Up to 7 GB/s bandwidth[53] 16 Gbit/s Fibre Channel 10 Gbit/s Ethernet iSCSI 10 Gbit/s Replication ports 1 Gbit/s Management ports 3U – 7U 1007 - 1447 Watts (nominal) 95 lbs (43.1 kg) fully loaded + 44 lbs per expansion shelf 5.12” x 18.94” x 29.72” chassis
Nimble Storage AF9000 Flash Up to 1.4 million IOPS 16 Gbit/s Fibre Channel 10 Gbit/s Ethernet iSCSI 10 Gbit/s 1/10 Gbit/s Management ports 3600 Watts - Up to 2,212 TB RAW capacity - up to 8 expansion shelves - 16 1/10 GBit iSCSI Mgmt Ports - optional 48 1/10 GBit iSCSI Ports - optional 96 8/16 GBit Fibrechannel Ports - Thermal (BTU - 11,792)

यह भी देखें

संदर्भ

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  52. ↑ "Dell kills off standalone DSSD D5, scatters remains into other gear". The Register.
  53. ↑ "Pure Storage Datasheet" (PDF).
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