CN110111835A - 一种NVMe固态硬盘IOPS测试方法、***及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种NVMe固态硬盘IOPS测试方法、***及装置，包括：S11：按照预设的读写比例和数据块大小，向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据；S12：记录待测固态硬盘的IOPS；S13：重复执行S11，直至达到预设的测量轮次，利用测量窗口内每轮得到的待测固态硬盘的IOPS，得到平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率；S14：判断是否满足稳态判断条件；S15：如果是，则记录测量窗口内每轮得到的待测固态硬盘的IOPS，得到待测固态硬盘的稳态IOPS曲线；S16：如果否，返回S11，直至达到预设的终止轮次；本申请明确设定了稳态判断条件，确保了输出的稳态IOPS曲线的准确性，同时，无需通过前后多组测试结果来判断是否达到稳态，节省了测试时间，提高了测试效率。

Description

一种NVMe固态硬盘IOPS测试方法、***及装置

技术领域

本发明涉及固态硬盘领域，特别涉及一种NVMe固态硬盘IOPS测试方法、***及装置。

背景技术

随着信息技术的高速发展，数据呈***式的增长，已经问世多年的AHCI/SATA硬盘(AHCI，Serial ATA Advanced Host Controller Interface，串行ATA高级主控接口/高级主机控制器接口，SATA，Serial ATA，串口硬盘)在性能上及传输速度上渐渐力不从心，为了充分挖掘PCIe接口(PCIe，peripheral component interconnect express)的性能，Intel联合多家公司开发制订了NVMe标准(NVMe，Non-Volatile Memory express)，NVMe SSD(SSD，Solid State Disk，固态硬盘)比SATA SSD读写性能提高将近6倍。

固态硬盘处于稳态时的IOPS(Input/Output Operations Per Second，每秒进行读写操作的次数)是体现固态硬盘性能的重要指标，但现有技术中，没有明确的固态硬盘稳态的判断标准，在对固态硬盘稳态时的IOPS进行测量时，通常需要人工比较前后多组IOPS曲线，来判断固态硬盘的IOPS是否接近稳态，其准确度低，且效率低。

为此，需要一种固态硬盘的IOPS测试方法，提高测试的准确度和测试效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种NVMe固态硬盘IOPS测试方法、***及装置，以提高测试的准确度和测试效率。其具体方案如下：

一种NVMe固态硬盘IOPS测试方法，包括：

S11：按照预设的读写比例和数据块大小，向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据；其中，所述待测固态硬盘为在存储数据为空的状态下，重新写满数据的额定大小的数据的硬盘，所述测试数据的大小为预设的数据块大小；

S12：记录所述待测固态硬盘的IOPS；

S13：重复执行S11，直至达到预设的测量轮次，利用测量窗口内每轮得到的所述待测固态硬盘的IOPS，得到平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率；其中，IOPS斜率为测量窗口内每轮得到的所述待测固态硬盘的IOPS拟合的直线的斜率；

S14：判断是否同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的所述测量轮次减一倍；

S15：如果是，则记录所述测量窗口内每轮得到的所述待测固态硬盘的IOPS，得到所述待测固态硬盘的稳态IOPS曲线；

S16：如果否，返回S11，直至达到预设的终止轮次。

可选的，所述待测固态硬盘为在存储数据为空的状态下，进行128K的顺序写，直至总写入量达到硬盘容量的两倍的硬盘。

可选的，所述预设的时间阈值为一分钟。

可选的，所述测量轮次为5轮。

可选的，所述按照预设的读写比例和数据块大小，向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的所述数据块大小的测试数据的过程，包括：

分别设置多种读写比例和数据块大小；

利用每种读写比例和数据块大小，向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据。

可选的，所述利用测量窗口内每轮得到的所述待测固态硬盘的IOPS，得到平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率的过程，包括：

利用测量窗口内按照预设的目标读写比例和目标数据块大小得到的每轮的所述待测固态硬盘的IOPS，得到平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率。

可选的，所述预设的读写比例包括100/0读写，95/5读写，65/35读写，50/50读写，35/65读写，5/95读写和0/100读写；

所述预设的数据块大小包括1024KiB，128KiB，64KiB，32KiB，16KiB，8KiB，4KiB和0.5KiB。

可选的，所述目标读写比例为100％写，所述目标数据块大小为4KiB。

本发明还公开了一种NVMe固态硬盘IOPS测试***，包括：

写入模块，用于按照预设的读写比例和数据块大小，向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据；其中，所述待测固态硬盘为在存储数据为空的状态下，重新写满数据的额定大小的数据的硬盘，所述测试数据的大小为预设的数据块大小；

记录模块，用于记录所述待测固态硬盘的IOPS；

IOPS计算模块，用于重复调用所述写入模块，直至达到预设的测量轮次，利用测量窗口内每轮得到的所述待测固态硬盘的IOPS，得到平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率；其中，IOPS斜率为测量窗口内每轮得到的所述待测固态硬盘的IOPS拟合的直线的斜率；

稳态判断模块，用于判断是否同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的所述测量轮次减一倍；

稳态IOPS曲线生成模块，用于当所述稳态判断模块判定同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的所述测量轮次减一倍，则记录所述测量窗口内每轮得到的所述待测固态硬盘的IOPS，得到所述待测固态硬盘的稳态IOPS曲线；

循环模块，用于当所述稳态判断模块判定未同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的所述测量轮次减一倍，则调用所述写入模块，直至达到预设的终止轮次。

本发明还公开了一种NVMe固态硬盘IOPS测试装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现如前述的NVMe固态硬盘IOPS测试方法。

本发明中，NVMe固态硬盘IOPS测试方法，包括：S11：按照预设的读写比例和数据块大小，向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据；其中，待测固态硬盘为在存储数据为空的状态下，重新写满数据的额定大小的数据的硬盘，测试数据的大小为预设的数据块大小；S12：记录待测固态硬盘的IOPS；S13：重复执行S11，直至达到预设的测量轮次，利用测量窗口内每轮得到的待测固态硬盘的IOPS，得到平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率；其中，IOPS斜率为测量窗口内每轮得到的待测固态硬盘的IOPS拟合的直线的斜率；S14：判断是否同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的测量轮次减一倍；S15：如果是，则记录测量窗口内每轮得到的待测固态硬盘的IOPS，得到待测固态硬盘的稳态IOPS曲线；S16：如果否，返回S11，直至达到预设的终止轮次。

本发明明确设定了稳态判断条件，即同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的测量轮次减一倍，确保了输出的稳态IOPS曲线的准确性，同时，无需通过前后多组测试结果来判断是否达到稳态，节省了测试时间，提高了测试效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种NVMe固态硬盘IOPS测试方法流程示意图；

图2为本发明实施例公开的一种不同数据块大小对应的稳态IOPS曲线示意图；

图3为本发明实施例公开的一种4KiB，100％写的稳态IOPS曲线示意图；

图4为本发明实施例公开的一种NVMe固态硬盘IOPS测试***结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种NVMe固态硬盘IOPS测试方法，参见图1所示，该方法包括：

S11：按照预设的读写比例和数据块大小，向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据。

具体的，为避免待测固态硬盘中有原始残留数据的干扰，先对待测固态硬盘进行初始化，将待测固态硬盘内的存储数据清空，例如，经过安全擦除或低级格式化等操作，以确保待测固态硬盘中没有残存的数据，避免硬盘上多余的数据对测试结果造成影响，进一步的，为避免待测固态硬盘中因读写数据时，生成的元数据对测试造成影响，重新写满数据的额定大小的数据的硬盘，测试数据的大小为预设的数据块大小。

S12：记录待测固态硬盘的IOPS。

具体的，每向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据时，记录待测固态硬盘读写时的IOPS，若多次向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据，则记录多次待测固态硬盘读写时的IOPS，当然，若将预设的读写比例和数据块大小，分为多组向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据，已同样记录，例如，共有10组预设的读写比例和数据块大小，则记录10次待测固态硬盘的IOPS。

S13：重复执行S11，直至达到预设的测量轮次，利用测量窗口内每轮得到的待测固态硬盘的IOPS，得到平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率；其中，IOPS斜率为测量窗口内每轮得到的待测固态硬盘的IOPS拟合的直线的斜率；

S14：判断是否同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的测量轮次减一倍。

具体的，将同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的测量轮次减一倍，作为固态硬盘是否达到稳态的判断条件，即MAX(IOPS)–MIN(IOPS)<＝Ave(IOPS)*10％，Slope(IOPS)＝(MAX(IOPS)–MIN(IOPS))*(测量轮次-1)，式中，MAX(IOPS)表示最大IOPS，MIN(IOPS)表示最小IOPS，Ave(IOPS)表示平均IOPS，Slope(IOPS)表示IOPS斜率。

具体的，由于给出了准确地稳态判断条件(稳态的判断条件)，一旦满足便可以输出相应的稳态IOPS曲线，而无需再进行测试，通过前后多组测试结果来判断是否达到稳态，节省了测试时间，提高了测试效率。

S15：如果是，则记录测量窗口内每轮得到的待测固态硬盘的IOPS，得到待测固态硬盘的稳态IOPS曲线。

具体的，当满足上述的稳态判断条件，则记录当前测量窗口内每轮得到的待测固态硬盘的IOPS，得到待测固态硬盘的稳态IOPS曲线，当然，为了得到其它读写比例和数据块大小对应的稳态IOPS曲线，可以继续返回S11，进行测试。

S16：如果否，返回S11，直至达到预设的终止轮次。

可以理解的是，在未满足稳态判断条件前，仍需返回S11继续测试，直至满足稳态判断条件，或达到预设的终止轮次，则可以停止测试，设置终止轮次是用于防止待测固态硬盘故障，长时间无法达到稳态，造成长时间的无效测试。

可见，本发明实施例明确设定了稳态判断条件，即同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的测量轮次减一倍，确保了输出的稳态IOPS曲线的准确性，同时，无需通过前后多组测试结果来判断是否达到稳态，节省了测试时间，提高了测试效率。

具体的，待测固态硬盘可以为在存储数据为空的状态下，进行数据块为128K大小的持续顺序写，直至总写入量达到硬盘容量的两倍的硬盘，即待测固态硬盘在测试前需要进行上述的数据写入过程，可以理解的是，当硬盘数据存满时，后续继续进行覆盖写，直至总写入量达到硬盘容量的两倍。

其中，预设的时间阈值可以为一分钟，测量轮次可以为5轮。

本发明实施例公开了一种具体的NVMe固态硬盘IOPS测试方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：

具体的，对待测固态硬盘测量IOPS稳态曲线时，通常设定一组读写比例和数据块大小，通过多次持续向待测固态硬盘写入数据，得到多组IOPS值，进而得到该组所对应的读写比例和数据块大小，由于测试时仅为一组读写比例和数据块大小，待测固态硬盘达到稳态前可能需要重复多次写入，才能够达到稳态，为加快待测固态硬盘进入稳态的速度，可以设置多组读写比例和数据块大小进行测试。

具体的，上述S11按照预设的读写比例和数据块大小，向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的数据块大小的测试数据的过程，可以具体包括S111至S112；其中，

S111：分别设置多种读写比例和数据块大小。

具体的，预设的多组读写比例可以包括100/0读写，95/5读写，65/35读写，50/50读写，35/65读写，5/95读写和0/100读写；其中，上述数值表示读写之间的占比，例如，100/0读写表示执行100％的读操作，35/65读写表示执行35％的读操作，65％的写操作；预设的数据块大小则可以包括1024KiB，128KiB，64KiB，32KiB，16KiB，8KiB，4KiB和0.5KiB。

S112：利用每种读写比例和数据块大小，向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据。

具体的，例如，预设的多组读写比例包括100/0读写，95/5读写，65/35读写，50/50读写，35/65读写，5/95读写和0/100读写，预设的数据块大小则包括1024KiB，128KiB，64KiB，32KiB，16KiB，8KiB，4KiB和0.5KiB，则每种读写比例和数据块大小的组合共有56组读写比例和数据块大小，一轮内需要向待测固态硬盘随机持续写入56组预设的时间阈值的测试数据，得到56个IOPS，当然每个IOPS对应一组读写比例和数据块大小。

进一步的，当采用多组读写比例和数据块大小进行测试时，上述S13中利用测量窗口内每轮得到的待测固态硬盘的IOPS，得到平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率的过程，可以具体包括利用测量窗口内按照预设的目标读写比例和目标数据块大小得到的每轮的待测固态硬盘的IOPS，得到平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率。

具体的，虽然采用了多组读写比例和数据块大小进行测试，但计算待测固态硬盘是否进入稳态时，仍需选定一组预设的目标读写比例和目标数据块大小的每轮的待测固态硬盘的IOPS，来计算平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率，得到该组的IOPS曲线，参见图2所示，不同读写比例和数据块大小组的稳态IOPS曲线需要分别单独计算。

其中，参见图3所示，优选的可以采用目标读写比例为100％写，目标数据块大小为4KiB作为待测固态硬盘的稳态IOPS曲线的判断组。

相应的，本发明实施例还公开了一种NVMe固态硬盘IOPS测试***，参见图4所示，该***包括：

写入模块11，用于按照预设的读写比例和数据块大小，向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据；其中，待测固态硬盘为在存储数据为空的状态下，重新写满数据的额定大小的数据的硬盘，测试数据的大小为预设的数据块大小；

记录模块12，用于记录待测固态硬盘的IOPS；

IOPS计算模块13，用于重复调用写入模块，直至达到预设的测量轮次，利用测量窗口内每轮得到的待测固态硬盘的IOPS，得到平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率；其中，IOPS斜率为测量窗口内每轮得到的待测固态硬盘的IOPS拟合的直线的斜率；

稳态判断模块14，用于判断是否同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的测量轮次减一倍；

稳态IOPS曲线生成模块15，用于当稳态判断模块判定同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的测量轮次减一倍，则记录测量窗口内每轮得到的待测固态硬盘的IOPS，得到待测固态硬盘的稳态IOPS曲线；

循环模块16，用于当稳态判断模块判定未同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的测量轮次减一倍，则调用写入模块，直至达到预设的终止轮次。

另外，本发明实施例还公开了一种NVMe固态硬盘IOPS测试装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序以实现如前述的NVMe固态硬盘IOPS测试方法。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以上对本发明所提供的一种NVMe固态硬盘IOPS测试方法、***及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种NVMe固态硬盘IOPS测试方法，其特征在于，包括：

S11：按照预设的读写比例和数据块大小，向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据；其中，所述待测固态硬盘为在存储数据为空的状态下，重新写满数据的额定大小的数据的硬盘，所述测试数据的大小为预设的数据块大小；

S12：记录所述待测固态硬盘的IOPS；

S13：重复执行S11，直至达到预设的测量轮次，利用测量窗口内每轮得到的所述待测固态硬盘的IOPS，得到平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率；其中，IOPS斜率为测量窗口内每轮得到的所述待测固态硬盘的IOPS拟合的直线的斜率；

S14：判断是否同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的所述测量轮次减一倍；

S15：如果是，则记录所述测量窗口内每轮得到的所述待测固态硬盘的IOPS，得到所述待测固态硬盘的稳态IOPS曲线；

S16：如果否，返回S11，直至达到预设的终止轮次。

2.根据权利要求1所述的NVMe固态硬盘IOPS测试方法，其特征在于，所述待测固态硬盘为在存储数据为空的状态下，进行128K的顺序写，直至总写入量达到硬盘容量的两倍的硬盘。

3.根据权利要求2所述的NVMe固态硬盘IOPS测试方法，其特征在于，所述预设的时间阈值为一分钟。

4.根据权利要求3所述的NVMe固态硬盘IOPS测试方法，其特征在于，所述测量轮次为5轮。

5.根据权利要求1至4任一项所述的NVMe固态硬盘IOPS测试方法，其特征在于，所述按照预设的读写比例和数据块大小，向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的所述数据块大小的测试数据的过程，包括：

分别设置多种读写比例和数据块大小；

利用每种读写比例和数据块大小，向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据。

6.根据权利要求5所述的NVMe固态硬盘IOPS测试方法，其特征在于，所述利用测量窗口内每轮得到的所述待测固态硬盘的IOPS，得到平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率的过程，包括：

利用测量窗口内按照预设的目标读写比例和目标数据块大小得到的每轮的所述待测固态硬盘的IOPS，得到平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率。

7.根据权利要求5所述的NVMe固态硬盘IOPS测试方法，其特征在于，所述预设的读写比例包括100/0读写，95/5读写，65/35读写，50/50读写，35/65读写，5/95读写和0/100读写；

所述预设的数据块大小包括1024KiB，128KiB，64KiB，32KiB，16KiB，8KiB，4KiB和0.5KiB。

8.根据权利要求7所述的NVMe固态硬盘IOPS测试方法，其特征在于，所述目标读写比例为100％写，所述目标数据块大小为4KiB。

9.一种NVMe固态硬盘IOPS测试***，其特征在于，包括：

写入模块，用于按照预设的读写比例和数据块大小，向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据；其中，所述待测固态硬盘为在存储数据为空的状态下，重新写满数据的额定大小的数据的硬盘，所述测试数据的大小为预设的数据块大小；

记录模块，用于记录所述待测固态硬盘的IOPS；

IOPS计算模块，用于重复调用所述写入模块，直至达到预设的测量轮次，利用测量窗口内每轮得到的所述待测固态硬盘的IOPS，得到平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率；其中，IOPS斜率为测量窗口内每轮得到的所述待测固态硬盘的IOPS拟合的直线的斜率；

稳态判断模块，用于判断是否同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的所述测量轮次减一倍；

稳态IOPS曲线生成模块，用于当所述稳态判断模块判定同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的所述测量轮次减一倍，则记录所述测量窗口内每轮得到的所述待测固态硬盘的IOPS，得到所述待测固态硬盘的稳态IOPS曲线；

循环模块，用于当所述稳态判断模块判定未同时满足最大IOPS和最小IOPS之差小于等于平均IOPS的10％，最大IOPS和最小IOPS之差等于IOPS斜率的所述测量轮次减一倍，则调用所述写入模块，直至达到预设的终止轮次。

10.一种NVMe固态硬盘IOPS测试装置，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1至7任一项所述的NVMe固态硬盘IOPS测试方法。