IOPS là thông số phổ biến để đo hiệu năng của các thiết bị lưu trữ, chẳng hạn như các ổ cứng. Nhưng liệu IOPS có thật sự đáng để quan tâm như nhiều người nghĩ? Hãy cùng Vietnix tìm hiểu về IOPS là gì và tại sao IOPS lại quan trọng ngay trong bài viết này nhé!
IOPS là gì?
IOPS (viết tắt của Input/Output Operations Per Second) được hiểu nôm na là 1 truy cập đọc (read) hoặc viết (write) được hoàn thành trong 1 giây. Có ba yếu tố quan trọng quyết định đến hiệu suất lưu trữ. Đó là tốc độ băng thông, độ trễ và IOPS. Hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ có xu hướng tập trung vào IOPS.
Nhưng đo lường hiệu suất hệ thống lưu trữ bằng IOPS chỉ có giá trị nếu workload sử dụng yêu cầu IOPS cao. Khi đánh giá một hệ thống lưu trữ mới, đặc biệt là một hệ thống all-flash. Số lượng IOPS mà hệ thống lưu trữ có thể duy trì. Thường được sử dụng để phân biệt một hệ thống lưu trữ này với một hệ thống khác.
Vai trò của IOPS đối với Cloud Server
Tham số IOPS tỉ lệ thuận với tốc độ xử lý
Đối với Cloud Server, tài nguyên phần cứng được chia sẻ để sử dụng chung bởi nhiều người. Do đó, để đạt được hiệu suất xử lý nhanh, cần có chỉ số IOPS (Input/Output Operations Per Second) cao, điều này sẽ dẫn đến việc xử lý nhiều tác vụ hơn. Kết quả là, hiệu suất của các ứng dụng trên Cloud Server sẽ được cải thiện.
Tuy nhiên, khi chỉ số IOPS quá cao, Latency cũng sẽ tăng lên, điều này có thể làm giảm throughput. Một điểm quan trọng về chỉ số IOPS mà cần chú ý là tỷ lệ giữa Read và Write, thường là 70% (Read) và 30% (Write) – có thể được điều chỉnh theo nhu cầu cụ thể.
Định vị thứ hạng website
Đối với Google, một trong những yếu tố quyết định xếp hạng của một trang web là tốc độ tải trang. Vì vậy, Google sẽ đánh giá cao các trang web có tốc độ tải nhanh hơn và điều này ảnh hưởng đến xếp hạng. Dĩ nhiên, một điều quan trọng là các trang web có tốc độ tải nhanh thường có khả năng thu hút nhiều doanh số bán hàng hơn. Điều này phản ánh tâm lý chung của người dùng, khi họ ưa chuộng trải nghiệm tốc độ tải trang nhanh và dễ dàng.
Tốc độ truyền của IOPS là gì?
Có nhiều biến số cần xem xét khi xác định hiệu suất tổng thể của hệ thống lưu trữ. Có những yếu tố bên ngoài như cách dữ liệu được đọc hoặc ghi vào hệ thống lưu trữ. Hay có thể là tốc độ của chính cấu trúc mạng lưu trữ. Ngoài ra còn có những yếu tố bên trong khác nữa. Chẳng hạn như sức mạnh CPU của controller. Hay hiệu năng của phần mềm lưu trữ. Và tất nhiên, tốc độ của phương tiện lưu trữ được cài đặt trong hệ thống lưu trữ nữa.
Trong bài viết này, Vietnix sẽ giả định rằng tất cả các yếu tố bên ngoài là như nhau. Khi đó, tốc độ truyền về cơ bản là tốc độ mà bộ điều khiển lưu trữ có thể truyền tải các khối dữ liệu thông qua phần mềm lưu trữ đến phương tiện lưu trữ. IOPS thường được đo bằng MB/s và tốc độ truyền cao là rất quan trọng. Đặc biệt là đối với workload có tính chất tuần tự (sequence).
Vì sao IOPS quan trọng?
Về cơ bản, IOPS xác định tốc độ hoạt động của ổ đĩa cứng, tốc độ này càng nhanh thì càng tốt. Bởi vì những lý do sau đây:
- Bạn phải biết được số lượng IOPS mà hệ thống cần. Bắt đầu bằng cách lấy một con số thực tế trên hệ thống. Máy chủ hiện tại của bạn có thể xử lý các yêu cầu trong bao lâu? Có bao nhiêu CPU và bộ nhớ được cấp phát trên môi trường hiện tại? Tại thời điểm đỉnh điểm trong ngày, CPU phải tải bao nhiêu? Có bao nhiêu tiến trình hoạt động đang chạy và chạy như thế nào?
- Đối với Google, tốc độ tải trang là 1 trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến thứ hạng của website trên các công cụ tìm kiếm. Vì vậy, các website có tốc độ tải nhanh đương nhiên sẽ có thứ hạng tốt hơn. Hơn nữa, các website sở hữu tốc độ tải nhanh hơn sẽ được người dùng yêu thích, từ đó có xu hướng chuyển đổi ra đơn hàng nhiều hơn, thúc đẩy gia tăng doanh thu cho chủ website. Hiện nay, có rất nhiều cách để tăng tốc độ 1 trang web nhưng để tăng tốc website nhanh chóng và tiết kiệm, bạn có thể sử dụng hosting SSD.
- Không nên quá chú trọng đến sự khác nhau giữa các chỉ số IOPS của các nhà cung cấp khác nhau. Thông số này có thể thay đổi tùy thuộc vào loại hoạt động, kích thước của khối máy chủ, số lượng và trọng lượng của yêu cầu. Thêm một điều quan trọng khi đi thuê dịch vụ có cam kết dịch vụ đó là người dùng cần phải biết các yêu cầu đó được thực hiện như thế nào? Những điểm đặt mà yêu cầu được điều tiết như thế nào? Tỷ lệ đọc/ghi là gì?
Các phép đo IOPS không đáng tin cậy
Có một vấn đề khác khi sử dụng IOPS như một cách để phân biệt giữa các hệ thống lưu trữ flash. Đó là có quá nhiều cách để tạo số IOPS, như minh họa ở trên. IOPS có thể bị ảnh hưởng đáng kể bởi kích thước của block được sử dụng. Bên cạnh đó còn là sự kết hợp giữa hoạt động đọc / ghi và số lượng ngẫu nhiên trong luồng I / O đó. Chẳng hạn tất cả các nhà cung cấp đều tiêu chuẩn hóa về cách đặt từng biến trong số này, khi đó sẽ hầu như chẳng liên quan gì đến trung tâm dữ liệu.
Các phép đo IOPS phù hợp
Có một cách phù hợp để đo lường hiệu suất của mảng all-flash hoặc thậm chí là mảng hybrid. Đó là phát triển thống kê hiệu suất dựa trên workload cụ thể hoặc hỗn hợp workload.
Cách tính IOPS và số lượng ổ cứng
Công thức tính chỉ số IOPS và số lượng ổ cứng giúp mang lại sự chủ động trong quá trình sử dụng.
- Giả sử hệ thống lưu trữ của bạn sử dụng ổ SAS 15k
- Dung lượng mỗi ổ là 900Gb.
- Tỉ lệ Read/Write tương ứng: 7:3
- Cấu hình RAID 10
- IOPS per Disk là 176
- Yêu cầu IOPS thực phải trên 1000
Lúc này, hệ thống của bạn chỉ cần 8 ổ cứng là đủ, số IOPS của hệ thống lúc này là 1200.
| RAID Level | Capacity | IOPS |
| RAID 10 | 3,215 GB | 1200 |
| RAID 6 | 4,822 GB | 624 |
| RAID 5 | 5,626 GB | 821 |
Còn nếu muốn tỉ lệ Read/Write là 3:7 thì sao? Cùng các điều kiện như trên, với 8 ổ cứng HDD thì số IOPS chỉ là 918, nếu 9 ổ cứng thì IOPS sẽ là 1032, còn 11 ổ cứng thì sẽ là 1262. Có thể thấy, khi cấu hình các RAID level khác nhau, IOPS và capacity có sự thay đổi đáng kể: IOPS cao thì capacity sẽ bị giảm xuống và ngược lại.
Nguyên nhân là do từng RAID level có sự khác biệt về số lượng ổ cứng tối thiểu (Raid Penalty). Vì thế, để setup 1 hệ thống sát với nhu cầu, System Admin cần phải xác định rõ ưu tiên hệ thống của mình là gì: Ứng dụng chạy nhanh? Mức độ bảo mật? Dung lượng lưu trữ?
Các công thức tính trong bài:
- Tổng IOPS = IOPS per Disk * Số ổ cứng
- IOPS thực = (Tổng IOPS * Write%)/(Raid Penalty) + (Tổng IOPS * Read %)
- Số ổ cứng = ((Read IOPS) + (Write IOPS*Raid Penalty))/ IOPS per Disk
Còn thông số IOPS trên ổ sứng SSD thì sao? Nếu bạn đã muốn sử dụng SSD enterprise, thì thông số IOPS lúc này … cao vời vợi. Tuỳ theo model SSD mà có thể lên hàng ngàn (Intel X25-E ~ 8600 IOPS) hoặc chục ngàn (OCZ Vertex 4 ~ 120,000 IOPS) hoặc thậm chí là hàng triệu nếu sử dụng ổ cứng NVMe.
Sử dụng IOPS như một cách để phân biệt giữa các mảng flash là một việc rủi ro. Hầu hết các hệ thống cung cấp nhiều IOPS hơn nhu cầu của trung tâm dữ liệu thông thường. Các trung tâm dữ liệu này có thể dành thời gian của họ tốt hơn bằng cách tìm kiếm mảng flash cung cấp các tính năng họ cần với mức giá họ có thể mua được. Cũng như lộ trình nâng cấp để tiếp tục đón đầu nhu cầu về hiệu suất.
Đối với những trung tâm dữ liệu cần hiệu suất đủ cao để IOPS có thể phù hợp, thì số IOPS do nhà cung cấp cung cấp có quá nhiều sự thay đổi giữa chúng để tạo ra sự khác biệt có ý nghĩa giữa chúng. Các trung tâm dữ liệu này tốt hơn nên yêu cầu các kết quả cụ thể dựa trên hỗn hợp workload phù hợp chặt chẽ với môi trường của chúng.
IOPS bao nhiêu là tốt?
Không có con số cụ thể nào cho IOPS “tốt”, vì IOPS phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:
Loại hệ thống lưu trữ:
- Ổ cứng (HDD): IOPS của HDD thường thấp hơn nhiều so với SSD. IOPS “tốt” cho HDD thường nằm trong khoảng 100-200 IOPS cho mỗi ổ đĩa.
- Ổ SSD (Solid State Drive): IOPS của SSD cao hơn nhiều so với HDD. IOPS “tốt” cho SSD có thể lên đến hàng chục nghìn hoặc thậm chí hàng triệu.
Loại ứng dụng:
- Ứng dụng cơ sở dữ liệu: Các ứng dụng cơ sở dữ liệu thường yêu cầu IOPS cao để xử lý nhiều truy vấn đọc/ghi. IOPS “tốt” cho các ứng dụng cơ sở dữ liệu có thể lên đến hàng nghìn hoặc thậm chí hàng triệu.
- Ứng dụng web: Các ứng dụng web thường yêu cầu IOPS thấp hơn so với các ứng dụng cơ sở dữ liệu. IOPS “tốt” cho các ứng dụng web thường nằm trong khoảng 100-200 IOPS.
Số lượng người dùng:
- Số lượng người dùng cao: Hệ thống lưu trữ cần có IOPS cao hơn để xử lý nhiều yêu cầu đồng thời từ nhiều người dùng.
- Số lượng người dùng thấp: Hệ thống lưu trữ có thể có IOPS thấp hơn nếu chỉ có một vài người dùng truy cập vào nó.
Mục đích sử dụng:
- Lưu trữ dữ liệu quan trọng: Hệ thống lưu trữ cho dữ liệu quan trọng cần có IOPS cao để đảm bảo hiệu suất và tính sẵn sàng cao.
- Lưu trữ dữ liệu không quan trọng: Hệ thống lưu trữ cho dữ liệu không quan trọng có thể có IOPS thấp hơn.
Câu hỏi thường gặp
AWS IOPS là gì?
AWS IOPS là viết tắt của Amazon Web Services Input/Output Operations Per Second, là đơn vị đo lường hiệu suất của hệ thống lưu trữ Amazon Elastic Block Store (EBS). IOPS cho biết số lượng hoạt động đọc/ghi mà một ổ đĩa EBS có thể thực hiện trong một giây.
Công thức chuyển đổi IOPS to Mb/s
Mb/s = (IOPS * Kích thước khối) / 1.048.576
Trong đó:
– Mb/s: Tốc độ truyền dữ liệu megabyte mỗi giây.
– IOPS: Số lượng hoạt động đọc/ghi mỗi giây.
– Kích thước khối: Kích thước của mỗi hoạt động đọc/ghi (thường là 4 KB hoặc 8 KB).
– 1.048.576: Số byte trong một megabyte.
Random 4K là gì?
Random 4K là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả hiệu suất đọc/ghi ngẫu nhiên của ổ cứng hoặc ổ SSD. Random 4K đề cập đến khả năng của ổ đĩa để truy cập dữ liệu được phân tán ngẫu nhiên trên ổ đĩa.
IOPS HDD và IOPS SSD là gì?
SSD (Solid State Drive) và HDD (Hard Disk Drive) là hai loại ổ cứng phổ biến nhất hiện nay. Chúng có cách hoạt động khác nhau và dẫn đến IOPS khác nhau:
– SSD:
Sử dụng bộ nhớ flash: Không có bộ phận chuyển động, cho phép truy cập dữ liệu nhanh hơn.
IOPS cao: Có thể lên đến hàng chục nghìn hoặc thậm chí hàng triệu IOPS.
Phù hợp cho:
Ứng dụng cần hiệu suất cao, truy cập thường xuyên.
Hệ điều hành, phần mềm.
– HDD:
Sử dụng đĩa quay: Dữ liệu được lưu trữ trên các đĩa quay, cần thời gian để tìm kiếm dữ liệu.
IOPS thấp: Trung bình 100-200 IOPS cho mỗi ổ đĩa.
– Phù hợp cho:
Lưu trữ dữ liệu dung lượng lớn, truy cập ít.
Lưu trữ dữ liệu ít thay đổi.
Lời kết
Trên đây là toàn bộ nội dung liên quan đến IOPS mà Vietnix muốn giới thiệu đến bạn. Hy vọng qua bài viết này mọi người đã hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của IOPS. Trong quá trình đọc bài viết nếu có thắc mắc nào hãy để lại bình luận bên dưới để Vietnix giải đáp nhé.
