IOPS（Input/Output Operations Per Second，输入/输出操作每秒）是存储性能的重要指标，用于衡量存储设备在给定时间内可以完成多少次 I/O 操作。I/O 操作可以包括读取（Read）和写入（Write）。
1. IOPS 的意义
- 评估性能：IOPS 反映了存储设备的吞吐能力，是评估存储系统性能的核心指标之一。
- 适用场景：特别适用于需要高频率随机读写操作的场景，比如数据库、虚拟化、消息队列等。
- 结合延迟和带宽：IOPS 通常与延迟（Latency）和吞吐量（Bandwidth）结合，用于全面评估存储性能。
2. 影响 IOPS 的因素
- 块大小：I/O 的数据块越小，完成的操作次数可能越多，从而 IOPS 越高。例如，4KB 的操作比 1MB 的操作需要更少的处理时间。
- 存储类型：
- HDD：通常支持 50-200 IOPS（取决于转速和磁头寻址时间）。
- SSD：可以达到数千到数百万 IOPS（取决于类型和接口，如 NVMe）。
- NVMe SSD：高性能存储，支持数百万 IOPS。
- 队列深度（Queue Depth）：并发 I/O 请求的数量，队列越深，IOPS 越高，但过高会增加延迟。
- 访问模式：
- 顺序访问：数据按顺序存取，通常 IOPS 较高。
- 随机访问：数据按随机顺序存取，通常 IOPS 较低。
3. 计算公式
IOPS 可以通过以下公式估算：
IOPS = 1 ÷ 平均 I/O 操作时间（秒）
其中：
- I/O 操作时间 = 寻道时间 + 旋转延迟 + 数据传输时间。
4. 示例
假设一个存储设备的平均 I/O 操作时间为 10 毫秒（0.01 秒）：
IOPS = 1 ÷ 0.01 = 100
5. 实践中的 IOPS
- 典型值：
- HDD：~100 IOPS（机械磁盘）。
- SATA SSD：~10K IOPS。
- NVMe SSD：~500K 到 1M+ IOPS。
- 测试工具：常用工具包括
fio、iostat、rados bench等，用于测量实际场景下的 IOPS。
6. IOPS 与其他指标的关系
带宽（MB/s）：
带宽=IOPS×每次操作的数据块大小（MB）如果块大小为 4KB，IOPS 为 10,000：
带宽=10,000×4KB=40MB/s延迟（Latency）：高延迟通常会导致 IOPS 降低。
7. IOPS 的应用场景
- 数据库：高频随机读写（如 MySQL、PostgreSQL）。
- 虚拟化：VM 的存储需求多为随机读写。
- 大数据分析：需要高吞吐和并发 I/O 操作。
通过 IOPS，我们可以更好地评估存储设备的能力，并根据不同业务需求选择合适的存储方案。
