作者:浪潮资深存储架构师 叶毓睿
背景：你知道SPC-1 IOPS 到底是由哪些I/O模型的负载组合而成?
2020年3月，存储性能委员会(Storage Performance Council,简称SPC)公布最新的SPC-1™基准测试报告。浪潮存储AS5600G2(全闪存)以752万IOPS、0.472毫秒延时的评测值，创造了16控存储产品性能的全球最高纪录，成为全球存储市场新的领跑者。随着IoT、 5G、AI、云计算和大数据等技术的发展，以及数字宇宙不断膨胀的当下，越来越多的业务应用需要高性能、低延时。浪潮存储全闪存阵列的优异表现，对数据库、OLTP/OLAP、邮件系统、虚拟化、AI等业务的存储系统选型具有极高的参考价值。
SPC是存储行业性能评测的权威标准，它的要求非常严格，为了更接近用户真实使用情况，在许多细节上做出了限制。例如，在开始评估性能之前，长达8个小时的持续写入(SUSTAIN)，避免存储阵列的缓存命中，或全闪存阵列初次写入，导致的性能虚高。
为了进一步详细了解这一优异性能背后的含义，下面我们从多个方面进行分析。
SPC-1测试要素：存储产品多维度衡量
此次测试采用的是SPC-1较新的版本v3.8，从SPC官方网页
http://www.spcresults.org/specifications#spc-1 可以下载到2018年10月28日启用的这个版本的详细介绍(如下PDF)，有113页。
SPC-1测试版本v3.8
详细的介绍了对产品功能、可靠性、性能、可用性和成本价格等多个维度的评估标准。例如：
1、可靠性
在整个测试过程中，多个阶段都会检验数据的一致性。例如初始化阶段、SPC IOPS阶段(Primary Metrics Test Phases)、……、关电重启再校验数据的一致性，确保存储能够经受高可靠性的严格测试。
SPCI还要求合规的TSC能够防止单点故障。并明确提出：
1)任何存储设备在TSC中的单点故障，都不要用户干预，来恢复对基准数据库的访问。
2)任何组件在TSC中的单点故障，都不要用户干预，来恢复对基准数据库的访问。
SPC-1测试对存储产品的可靠性要求
备注：TSC指Tested Storage Configuration，用于测试的存储的配置。
2、IOPS
SPC-1 IOPS是一个科学的，但又复杂的I/O模型的负载组合。参与厂商需要对自己的存储有着深入的了解，先预估出比较合理的性能高峰值。然后再根据这个值，运行SPC-1的I/O模型，在延时、可靠性等约束下，是否能够符合要求。如果不符合，再去调整性能高峰值。
备注：在SPC规范里特别强调，所有特殊的基准测试，也即用来改进测试结果，但不是普遍的、真实世界的性能的实现，都是禁止的。如果详细剖析I/O模型，我们会发现符合其负载组合模拟了用户的业务场景，因此是比较科学的。
如果预估值是752万IOPS，那么负载百分比(Load Percentage)为100的时候，压测的性能就是按照752万IOPS准备的。例如下表的RAMPD_100、SUSTAIN、RAMPU_100、REPEAT_1_100、REPEAT_2_100。而RAMPD_10对应的Load Percentage是10，也就意味着这个Test Group的压测按照75.2万IOPS准备。
SPC-1测试阶段
浪潮存储根据SPC Benchmark Official Specification，制作了一份简单易懂的表格，如下图。三个ASU的【9、读负载】总和为39.44%，【10、写负载】总和为60.56%，两者之和为100% 。
ASU业务应用存储单元的测试数据
三个ASU(Application Storage Units，业务应用存储单元)，分别提供45%、45%、10% 存储空间比例，总和为100%。每个ASU有着不同的IO流， ASU 1是Data Store，例如它的第三类IO流，它的IO块大小不是固定的，从下表能看出，它是从8个block到128个block不同Transfer Size的组合;每个block是512个字节 ，因此IO块大小是从4k到64k。不同ASU的不同IO流，都有着各自的流负载，并规定了读写比例。所有IO流(总共8种)的读负载总和与写负载总和之和为100% 。
流负载分布
下面再详细列举一下ASU 1的四类I/O数据流：
四类I/O数据流
其他ASU，如做为User Store的ASU 2，和做为Log/Sequential Write的ASU 3，它们的IO流细节都可以从SPC-1官方规范(如v3.8版)中获取。
3、延时
延时方面的指标有两个。
1)平均延时，也即SPC-1 IOPS Response Time。
2)总体响应时间，也即Overall Response Time。
它的计算公式如下，这个值是根据实际测试结果计算出来的，所以是一个固定值。
总体响应时间计算公式
4、成本
成本方面的指标至少有两个。
1)性能价格比
SPC-1 PRICE-PERFORMANCE,SPC-1总性价比的计算方式是使用系统总价格除以SPC-1 IOPS，有时衡量单位是$/SPC-1 KIOPS，表示每千个SPCI-1 IOPS的价格。
2)容量价格比
SPC-1 ASU Price定义为总系统价格除以SPC-1 ASU的容量，衡量单位是$/GB。
从 http://www.spcresults.org/benchmarks/results/top10/performance/spc1/3 可以下载到不同厂商不同型号的测试报告。
我们选取几个重要的信息来进行解读和比较。
浪潮存储SPC-1报告解读
1、概览
在《A32014_ES》这个PDF里，能看到几乎所有的重要信息。包括752万的SPC-1 IOPS;SPC-1 性能方面的性价比为$386.50/SPC-1 KIOPS，容量方面的性价比为$10.58/GB;平均延时 0.472毫秒，总体响应时间为0.251毫秒;数据保护方式为RAID 10，此种保护方式能防止单点故障，但对性能有减损，因此能达到752万IOPS殊为不易。
浪潮存储SPC-1测试总体表现
根据这个IOPS以及裸容量的配置，我们还可以计算出来，在SPC开始统计性能之前，长达8小时的持续写入(SUSTAIN)，使得整个浪潮存储AS5600G2，全覆盖写入接近三次，避免了SSD初次写入所呈现的性能虚高。
2、拓扑图
浪潮存储测试机拓扑图
3、成本
此次浪潮存储的测试配置还包含了浪潮的光纤导向器FS9610。在报告中，我们可以看到“Storage Configuration Pricing”一栏中，总价格包含了FS9610的价格，如下表：
测试配置
然而，我们看到SPC-1网站中，有不少友商，没有光纤交换连接的部件，如交换机FC Switch，或者导向器FC Direct的配置和报价。可能使用的是直连方式，因此拉低了系统的总体价格。但用户需要清楚的是，实际部署这种高性能低延迟的中高端存储，光纤交换连接的部件是不可或缺的。
每个送测的厂商，都必须在报告的“Storage Configuration Pricing”部分，详细的组件、数量、价格和整个送测系统的总价。这样才能确保是性价比，而非仅仅是最高峰性能的比较，对最终用户更有参考价值。
4、延时
高IOPS的情况下，往往对延时是巨大的挑战。可以看出即使在750多万IOPS下，延时仅0.472毫秒。总体响应时间为0.25毫秒。
浪潮存储SPC-1测试ASU的多种I/O数据流
报告对比
通过比较才能看出更多信息。我们选取SPC-1中，最近两年多，也即从2018年到2020年3月，并且性能超过100万IOPS的存储，这样的比较对于当下的用户才更有意义。我们发现剩下7个型号，浪潮AS5600G2在性能性价比、每控制器IOPS性能均排名第一;在容量性价比排名第二，但总IOPS是容量性价比第一的4倍多。
总而言之，作为16个控制器的存储产品，浪潮AS5600G2毫无疑问，性能是全球领先的。
性能横向对比
结束语
正如开篇所述，越来越多的业务应用需要高性能、低延时。我所知道的就有，国内某食品加工制造公司，实际业务运行的IOPS高达20万。另外，某国企的SAP ECC模块，单个数据库实际运行高达3万多IOPS，如下图所示。采用浪潮存储AS5600G2，能够同时承载多个更高IOPS，更低延时的关键业务。
某国企的SAP ECC模块，单个数据库实际运行高达3万多IOPS
随着用户业务种类不断扩大，业务的规模不断增加，及时地分析数据用于营销或决策已经变得越来越重要了。快速响应市场需求已经成为企业竞争的决胜因素，而信息化的基础架构，尤其是往往容易成为瓶颈的存储，需要得到更多的重视。
索引(感谢一些朋友和同事提供的线索，包括Bin Sun、Peiren Shi、Hao Sun、Edison Zhang、Dan Liu、Pinky Liu等人)
1、 本篇文章的大部分数据和表格，来自spcresults.org;
2、 如需获取浪潮存储SPC-1™基准评测报告，请访问：
http://www.spcresults.org/sites/default/files/files/executive_summary/A32014_ES.pdf
3、SPC-1官方规范
http://www.spcresults.org/specifications#spc-1
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