搭载固态硬盘的服务器究竟比机械硬盘快多少

发布于2021-03-14 05:54 阅读(980) 评论(0) 点赞(9) 收藏(3)

相信大家都知道固态硬盘（SSD）的优势在于速度比传统的机械硬盘（HDD）要快，所以现在线上服务器里越来越多看到固态硬盘的出现。不过作为一个对性能数字斤斤计较的开发，我想更精确地弄明白搭载SSD的服务器在IO性能上比搭载HDD的究竟快多少，顺序IO情况下快多少，随机IO情况下又能快多少？终于在最近抽空搞了一次性能测试对比。

测试环境

分别找了两台服务器，其磁盘都是Raid阵列，分别是搭载SSD和HDD，更详细的配置如下：

HDD实机：
- Raid卡型号是PERC H730 Mini，1GB RAM缓存
- 4块500GB SSD组成的raid5，可用容量1.3T
SSD实机：
- Raid卡型号同上
- 7块300G HDD硬盘组成的Raid5，可用容量1.6T

好了，比赛选手已经就位，再选择压测工具fio。指定比(压)赛(测)规(参)则(数)如下：

IO引擎：为了给硬盘充分施压，选用异步方式libaio
PageCache：为了更接近磁盘本身性能，开启Direct参数绕开Linux系统的内存缓存
压测对象：稳妥起见，没有使用裸设备，用的文件
文件大小：100GB，因为我的Raid 卡缓存是1G，保证远远大于缓存
调度策略：选择常见的noop

对比测试正式开始。

顺序读取PK

我们先进行顺序访问下的测试，因为这个环境下无论是机械硬盘，还是固态硬盘，性能都将会是最优的。IO大小从512K一直到1M。

先来看一下机械硬盘：

file

在固态硬盘下：
file

这个数据看来，在顺序IO情况下，其实搭载HDD的服务器IO性能并没有被搭载ssd的落下太多。这是因为

顺序IO的情况下，RAID卡的命中率高，尤其是设置了RAID预取
本身顺序IO也是机械磁盘工作最擅长的状态

所以，现代在服务器领域里，SSD只是应用越来越多了，但并没有能够全面替代HDD。原因之一是因为机械硬盘的顺序IO其实并不慢，再加上Raid的加持，所以还有很大的市场占比。
比较完了顺序IO，我们再来比较另外一个应用场景，随机IO。

随机读取PK

还记得开头的fio压测参数中我们把Page Cache给禁用了，再加上测试文件的大小定的是100GB，这个大大超过了Raid卡的缓存大小。所以基于这个前提下的随机IO，各级缓存基本都失去用武之地了，IO表现速度就完全看硬盘自身了。

在《机械硬盘随机IO慢的超乎你的想象》中，我们看来机械硬盘的随机IO的表现真的是太糟糕了。

file

再来看搭载SSD的服务器IO表现：

file

对比来看，机械硬盘的随机IO的速度可真的不是一般的慢，我们挑选上述结果中最被业务认可的4K IO size来看。

带宽角度看，只有不到1M的吞吐，
延迟角度看，在4.4ms左右

再看固态硬盘下的4K IO Size下的表现。而同等条件下的SSD可有32M。

带宽角度看，仍然有32M，比HDD能快几十倍
延迟角度看，大约120us左右。比HDD，就是4400：120，也是几十倍的提升

总结

在顺序IO的情况下，因为有Raid卡缓存的加持，基于HDD组成的Raid阵列服务器在IO性能上并没有太落下风。但是在随机读取的场景下，无论带宽还是延迟指标，SSD都要比HDD快几十倍以上。
所以在服务器中应用SSD，更主要解决的是随机IO的问题。所以如果你的服务器里存在过多的Page Cache，Raid卡缓存都兜不住的随机IO请求，那么请把HDD更换成SSD吧。

file