IOPS

Las operaciones de entrada/salida por segundo ( IOPS , pronunciado eye-ops ) son una medida de rendimiento de entrada/salida que se utiliza para caracterizar dispositivos de almacenamiento informático como discos duros (HDD), unidades de estado sólido (SSD) y redes de área de almacenamiento (SAN). Al igual que los benchmarks , las cifras de IOPS publicadas por los fabricantes de dispositivos de almacenamiento no se relacionan directamente con el rendimiento de las aplicaciones en el mundo real. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Para describir de forma significativa las características de rendimiento de cualquier dispositivo de almacenamiento, es necesario especificar simultáneamente un mínimo de tres métricas: IOPS, tiempo de respuesta y carga de trabajo (de la aplicación). Sin la especificación simultánea del tiempo de respuesta y la carga de trabajo, las IOPS carecen prácticamente de sentido. De forma aislada, las IOPS pueden considerarse análogas a las revoluciones por minuto de un motor de automóvil; es decir, un motor capaz de girar a 10 000 RPM con la transmisión en punto muerto no aporta información útil, mientras que un motor capaz de desarrollar un par motor y una potencia determinados a un número específico de RPM describe completamente sus capacidades.

El número específico de IOPS posible en cualquier configuración del sistema variará considerablemente, dependiendo de las variables que el evaluador introduzca en el programa, incluyendo el equilibrio entre operaciones de lectura y escritura, la combinación de patrones de acceso secuencial y aleatorio , el número de subprocesos de trabajo y la profundidad de la cola, así como los tamaños de los bloques de datos. ^{[ 1 ]} Existen otros factores que también pueden afectar los resultados de IOPS, como la configuración del sistema, los controladores de almacenamiento, las operaciones en segundo plano del sistema operativo, etc. Además, al probar unidades SSD en particular, existen consideraciones de preacondicionamiento que deben tenerse en cuenta. ^{[ 3 ]}

Las características de rendimiento más comunes que se miden son las operaciones secuenciales y aleatorias. Las operaciones secuenciales acceden a ubicaciones en el dispositivo de almacenamiento de forma contigua y generalmente se asocian con grandes volúmenes de transferencia de datos, por ejemplo, ≥ 128 kB . Las operaciones aleatorias acceden a ubicaciones en el dispositivo de almacenamiento de forma no contigua y generalmente se asocian con pequeños volúmenes de transferencia de datos, por ejemplo, 4 kB.  

Las características de rendimiento más comunes son las siguientes:

Para los discos duros (HDD) y dispositivos de almacenamiento electromecánicos similares, las cifras de IOPS aleatorias dependen principalmente del tiempo de búsqueda aleatoria del dispositivo de almacenamiento , mientras que, para las unidades de estado sólido (SSD) y dispositivos de almacenamiento similares, las cifras de IOPS aleatorias dependen principalmente del controlador interno del dispositivo de almacenamiento y de la velocidad de la interfaz de memoria. En ambos tipos de dispositivos de almacenamiento, las cifras de IOPS secuenciales (especialmente cuando se utiliza un tamaño de bloque grande) suelen indicar el ancho de banda máximo sostenido que el dispositivo de almacenamiento puede manejar. ^{[ 1 ]} A menudo, las IOPS secuenciales se informan como una simple cifra en megabytes por segundo de la siguiente manera:

IOPS × (tamaño de transferencia en bytes) = (bytes por segundo)

(Luego convertido a MB/s .)

Algunos discos duros/SSD mejoran su rendimiento a medida que aumenta el número de operaciones de E/S pendientes (es decir, la profundidad de la cola). Esto suele ser el resultado de una lógica de controlador más avanzada en la unidad que realiza la gestión y reordenación de comandos, comúnmente denominada Cola de Comandos Etiquetados (TCQ) o Cola de Comandos Nativos (NCQ). ^{[ 4 ]} Muchos discos duros SATA de consumo no pueden hacer esto, o su implementación es tan deficiente que no se observa ninguna mejora en el rendimiento. Los discos duros SATA de clase empresarial, como el Western Digital Raptor y el Seagate Barracuda NL, mejoran casi un 100 % con colas profundas. ^{[ 5 ]}

Si bien los discos duros tradicionales tienen aproximadamente el mismo IOPS para operaciones de lectura y escritura, muchas unidades SSD y memorias USB basadas en memoria flash NAND son mucho más lentas en la escritura que en la lectura debido a la incapacidad de reescribir directamente en una ubicación previamente escrita, lo que obliga a un procedimiento llamado recolección de basura . ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} Esto ha provocado que los sitios de prueba de hardware comiencen a proporcionar resultados medidos de forma independiente al probar el rendimiento de IOPS.

Las unidades SSD Flash, como la Intel X25-E (lanzada en 2010), tienen un IOPS mucho mayor que los discos duros tradicionales. En una prueba realizada por Xssist, utilizando Iometer  , transferencias aleatorias de 4 KB, relación de lectura/escritura de 70/30, profundidad de cola 4, el IOPS entregado por la Intel X25-E 64  GB G1 comenzó alrededor de 10000 IOPS, y cayó bruscamente después de 8 minutos a 4000 IOPS, y continuó disminuyendo gradualmente durante los siguientes 42 minutos. Los IOPS varían entre 3000 y 4000 desde aproximadamente 50 minutos en adelante, durante el resto de las más de 8 horas que duró la prueba. ^{[ 9 ]} Incluso con la caída en los IOPS aleatorios después del minuto 50, la X25-E todavía tiene un IOPS mucho mayor en comparación con las unidades de disco duro tradicionales. Algunas unidades SSD, como la OCZ RevoDrive 3 x2 PCIe que utiliza el controlador SandForce , han demostrado un rendimiento de escritura sostenida mucho mayor que se ajusta mejor a la velocidad de lectura. ^{[ 10 ]} Por ejemplo, un sistema operativo típico tiene muchos archivos pequeños (como DLL ≤ 128 kB), por lo que una unidad SSD es más adecuada para el sistema. ^{[ 11 ]}

• Instrucciones por segundo
• Rendimiento por vatio