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