Eden Kim是从美国特地赶来出席中国存储峰会的嘉宾,他是SNIA主席，Chairman of the Solid State Storage Technical Work Group，演讲的题目为“数据中心负载适用的SSD性能——应用IO数据分析构建真实应用环境中的SSD测试”。他谈到什么是测试，测试的主要种类，以及结合实例介绍了在真实环境中对固态硬盘所进行的测试。
以下为演讲实录：
大家好!我是固态硬盘技术工作组的主席，也是Calypso系统的创始人，主要做固态硬盘测试设备的。今天主要讲固态硬盘的测试，结合一个案例谈谈数据中心的工作负荷。这个案例是一家2000多家门店的零售企业，我们要看它24小时内的工作负荷的情况。
什么是测试，什么是虚拟化
这是一个软件、硬件堆栈。最上层是用户层，最下层是存储，中间是很虚拟化、KERNEL MODE、硬件、软件、硬盘，还有驱动等很多的层。数据中心存储的性能由什么来决定呢？它是由三个东西来决定：第一、怎么测试，在什么地方测试？在输入层，在最底层存储层，还是在中间某个层次？第二、怎么定义这个性能，是访问方式，还是数据传输，还是不一样的定义方法。第三、采用哪种方法来测试，这些都决定你最后一个数据中心最后性能的值。
比如要存储一个文件，是都记录在底层吗？不一定。比如可能到中间的KERNEL MODE，然后需要提取的时候，中间层KERNEL MODE可能会进行协调，然后再看到你存储的东西，但是并不是都进入到最底层。
所以，当我们从顶层，用户层存储内容，然后进入到底层，叫做输入输出流。内容存进去之后，可能会分成几个不同的块，也可能会聚合到不同的块，其中还包括其他的，比如数据的缩减等等。所有的这些都会影响到IO流。
我们都在讲虚拟化，对于存储来说，虚拟化意味着什么？意味着变成很小很小的小部分，然后进入到存储。需要提取的时候，再通过很小的分散的小部分组合起来，这就是从存储角度所说的虚拟化。
三类典型的固态硬盘测试
对于固态硬盘的测试有很多，基本上分成大的三类：第一、机械测试；第二、人工应用的工作负荷测试；第三、实际情况，实际世界真实的输入输出IO捕捉的工作负荷测试，一共三类。
那么，在什么时候用什么样的测试呢？这是有区别，比如我是设计固态硬盘的，可能用KERNEL MODE，就是某一类型的一个应用，比如高强度的书写、读取、视频、混合，就看设计这个固态硬盘的性能是怎么样，来验证它的性能，如果是设计人员，对它进行Corner Case。这是第一步。Corner Case很好测，很好比较，但是它和实际的世界脱节，因为真实世界有各种不同类型的。
第二、人工应用的工作负荷测试。如果在固态硬盘运转某些应用，它的性能会怎么样？IO流是怎么样？比如我从YouTube下载视频，128K下载到硬盘上，它的性能怎么样，没问题，这个硬盘很好，这是一个应用，这个YouTube。为什么它也不是非常好，刚才我们看到比如用户存1M的一个东西，下到中间层，可能会分散，可能加上4K，变成132k回到底层应用。也就是我们预设的128K可能不是实际情况，所以IO流也可能和实际情况有所出入。
第三、真实世界IO捕捉的工作负荷测试，我们有工具，有软件，可以把它放到服务器上，能够看有多少IO的流到存储层，就是128K能够实际的记录有多少IO流进入到存储层。实时的IO捕捉工作负荷测试，确实能看真实的你的计算机和内存之间的交互，有多少工作流进来还有出去，但是每次测试不一样，现在测一次，一个小时之后再测一次，可能结果不一样，因为硬盘还在做别的事情，后台还在运行别的程序，清扫垃圾，或者干什么，所以每次测试，效果不是完全一样的。
为什么我们要用实际世界的工作负荷测试，第一、我们能测，有这个能力。第二，我们确实想知道固态硬盘究竟运转情况怎么样，有工程师设计好固态硬盘给我，我想知道它用在笔记本电脑是具体什么样的工作状态，放在数据库的服务器是什么状态？如果把它作为一个虚拟化的资源池是一个什么状态。第三、我确实想测试一下SSD，到市场上买，A品牌好，速度非常快，我想知道确实究竟怎么样，用在Windows环境怎么样，Linux环境怎么样，究竟每个环境中怎么样，我想知道。
一家零售连锁企业实测
现在开始讲这个案例了。2000多家门店的零售连锁企业，早上八点开门，全部系统登录Web 服务器，然后上传、下载，晚上九点关门，夜里服务器做备份。我们的目标是四个：第一、捕捉24小时数据库 Web服务器的OI的特点。第二、观察所有OI流究竟流量有多少。第三、创建真实世界的工作流的分隔。第四、找三块固态硬盘对于工作流进行测试，我们看哪个更适合。
捕捉这些数据来源，第一、它是零售行业，2000多家便利店，早上八点到晚上九点，所有数据都上传到总公司Web服务器上，服务器的一些指标、虚拟化存储，24小时进行捕捉，所有的数据都存储IO。
大家猜一下，24小时究竟多少不同类型的IO流进入。不同的IO流，比如4K的写入，8K的读取，8K的混合、输入+读取，类似于不同类型。是0-100种，还是101-500种，还是501-1000种，还是超过1000种？大家都很聪明，很多人选对了，超过1000种。这是24小时捕捉之后形成的这一个画面。
大家看上面它的信息表，记录的开始时间2015年7月14日夜里23点，结束时间是2015年7月16日零点零六分，持续时间24.1小时，总的IO是1520681，不同的IO流是4197。横轴是时间，从凌晨到早上开门八点，三点到十二点，这是横轴时间，黑颜色是每秒的输入输出，不同的颜色代表不同类型的IO流，比如SEQ 0.5K写入，RND 8K的读取等等，不同的颜色代表每个时间段，哪些的IO流最多。
我们看不同的工作负荷，先看第一个工作负荷A，一共9个IO Stream，刚才讲一共4197个IO Stream，但是只有9个能代表4000多个，这9个是最重要的IO Stream。左下角小的表，第一个0.5K的写入，占所有IO的33.5%，累计的工作负荷，排第二位的RND的读取，这两个占了40%多。A是24小时的工作负荷，我们再选择其他几种类型的工作负荷。B是夜里两点，主要是备份的时间，八点开门，晚上六点，九点关门歇业，一共选了六种不同类型的负荷。
刚才A工作负荷是看24小时，最多是0.5K的写入和RND 8K的读取，可能不同时间段，不同的工作负荷所呈现出来的IO流的特点是不一样的。
比如我们看B，就是晚上两点，备份的时间，最主要89.1%是线性64K的读取。大家可以看不同的时间段，不同的负荷，从每一个的描述，大家可以看到总体的IO种类有多少？比如夜里两点，占80%的是SEQ 64K的读取，早上八点，哪些可以读取，这都可以一目了然。
再问大家一个问题，上面没写的就是一天读取和写入的数据量是多少，10G、40G、100G，谁猜一下？这个是它应用在硬盘当中的地址，假如有1000个地址，这个记录读取和写入主要发生在什么位置，在第几个。为什么这个重要呢？因为我们有数据资源池，有不同硬盘，有英特尔特别贵的可以放热数据，可以把算法分层，比如地址0-10放热数据，10-50放混合型数据，10-100放备份性的数据，如果有监控，可以验证一下，比如有一个备份数据，跑到地址10上去了，跑到昂贵的英特尔固态硬盘热数据所在的地址，可能是算法的问题，可以进行验证。
刚才一共平均是1个，6个时间段用7个工作负荷，我们用三个不同的固态硬盘进行测试和比较。测试的流程，先清理，然后预设，然后写入，一共是7个不同的工作流，每个休息10分钟的时间，就这7个进行比较。这是三个硬盘，刚才我们说过，数据中心是5寸的，还有PCIE的企业级的固态硬盘。大家看测试结果，最左边A的工作流，24小时平均的那个，从B夜里两点，然后C早上开门，一共7个不同的工作负荷的测试结果。
大家看绿颜色的就是刚才说的比较贵的企业级的U.2的固态硬盘的性能。红色的是数据库的固态硬盘，蓝色的就是A-SATA Power。这是IO的速度，响应时间，功耗，有贵的硬盘，功耗比较大。第一个功耗是浮动的，不一样。第二个B的固态硬盘功耗比较稳定。这就是试验的总结。
我们可以通过观察实际的工作负荷，来看在每个不同时间，不同情景情况下，固态硬盘的性能究竟是怎么样。最直观的例子就是备份，比如一般的硬盘就可以了，传统的硬盘，如果一些热数据，比如速度比较快的，使用性能比较好的固态硬盘。这个是总结，大家自己读一读，谢谢！
