SSD Performance测试简介

SSD Performance测试简介

SNIA给Client SSD与Enterprise SSD都制定了Performance test （性能测试）的规范，可以到其网站 www.snia.org 下载。

要进行SSD的Performance Test，首先要理解几个关键概念。

FOB：Fresh Out of Box, 指的是刚开封全新的盘，此时SSD的性能类似于悟饭同学的愤怒形态，战斗力爆表但不持久，并不是这块盘在未来正常使用过程中的真实能力。

Transition：经过一段的读写，战斗力逐步降低，逐步趋向于稳定状态，这个过程称为转换状态。

Steady State: 战斗力数值稳定在一个区间，Performance相关的数据，例如Throughput（吞吐量），IOPS，Latency（延迟）都必须在Steady State下获取，据此判断到底是超级赛亚人，还是战五渣。

看看下面这张图，不同的盘Performance数据有所不同，但趋势一样 – 爆表à下降à稳定：

Steady Stage的官方计算方法 （x为测量窗口内某个时刻的Performance值）：

[Max（x）-Min（x）]≤ Average (x) * 20%

And

Slope≤10%，整个测量区间内所有Performance数值的最佳线性拟合中的[Max（x）-Min（x）]≤ Average (x) * 10%

数学是体育老师教的，我把原文贴在这里，大家帮我斧正。

Slop（x）is less than 10%: Max(x)-Min(x), where Max(x) and Min(x) are the maximum and minimum values on the best linear curve fit of the x-values within the measure windows, is within 10% of Ave(x) value within the measurement window.

接下来，另外几个概念：

Purge (擦除): 每次进行Performance test前都必须进行Purge动作，目的是消除测试前的其他操作（读写，其他测试）带来的影响（比如，一段小BS的随机读写之后立即进行大BS的顺序读写，这时候大BS的数据会比较差），从而保证每次测试时盘都是从一个已知的，相同的状态下开始。简单来说，可以把Purge理解为：让盘回到FOB状态。

实现的Purge方法可以是：

• ATA：Security Erase， SANTIZIE Device （Block Erase Ext）
• SCSI：FORMAT UNIT
• Vendor specific method （厂商的工具）

Precondition：通过对盘进行IO使其逐步进入Stead State的过程，分两步进行.

• Workload Independent Preconditioning (WIPC)：第一步，读写时不使用测试的Workload
• Workload Dependent Preconditioning (WDPC): 第二步，读写时使用测试的Workload

Active Range: 测试过程中对盘上LBA发送IO命令的范围

Data pattern: Performance测试必须使用random data pattern （指向NAND Flash中写入的数据）。

基本测试流程

1. Purge the device – 擦除SSD
2. Run Workload Independent Precondition – 比如用128K的BS顺序把盘写两遍
3. Run Test （包括Workload Dependent Precondition）– 设置好相关参数（OIO/Thread, Thread count, Data Pattern等）开始进行Workload Dependent Precondition，最多跑25个round
4. 假设25个round以内达到了Steady Status，例如第x次。那么：
   1. Round 1:x 称为Steady Status收敛区间
   2. Round (x-4):4 称为测量区间（Measure Window）

如果25个round还没有达到Steady Status, 可以选择：

1. 继续步骤3直到达到Steady Status并记录x
2. 直接取x=25

注意事项: 步骤2到步骤3之间不可以中断，停顿。

Performance测试项目包括，IOPS测试，Throughput 测试，Latency测试和饱和写测试（可选）

以IOPS测试为例说明一下步骤：

• Purge SSD
• Workload Independent Preconditioning — 用128K的BS把SSD写两遍
• Workload Dependent Preconditioning and Test
  • 用RW Mix（100/0, 95/5, 65/35, 50/50, 35/65, 5/95,0/100）, BS（1024K, 128K, 64K, 32K, 16K, 8K, 4K, 512B）组合进行Random IO
  • 每个Round包括7*8=56个组合，每个组合跑一分钟并记录结果
  • 以R/W Mix=0/100， BS=4K这个组合的IOPS结果判断是否到达Steady Status （参考前文Steady Status判断标准）
  • 在测量区间（Measure Window）记录相关数据

Throughput测试和Latency测试的步骤大致相同，需要注意的是：

• Throughput测试：只有两个组合，BS=1024K Sequence Write和BS=1024K Sequence Read，用Sequence Write的值来判断Steady Status
• Latency测试：只使用3种RW Mix组合（100/0，65/35,0/100）和3种BS（8K，4K, 512Byte），另外需要把队列数和线程数都设为1

饱和写测试Write Saturation (WSAT) test，对SSD进行长时间的Random 4K写操作，评测其经过长期写入以后的Performance表现。

关于饱和写测试，国外知名网站TechReport.com的弟兄们曾经花了18个月，拿了6块不同厂商的SSD进行了惨无人道的，超过2PB的连续写入操作。

原文链接：http://techreport.com/review/24841/introducing-the-ssd-endurance-experiment

中文链接（蛋蛋版）：http://www.ssdfans.com/?p=672