Как можно сравнивать системы ввода-вывода? Это непростой вопрос, потому что производительность ввода-вывода зависит от многих аспектов системы, и разные приложения выводят на первый план разные аспекты системы ввода-вывода. Более того, в конструкции могут быть заложены сложные компромиссы между временем отклика и пропускной способностью, которые не дают оценить отдельно взятый аспект. Например, наискорейшая обработка запроса обычно минимизирует время отклика, в то время как хорошие показатели пропускной способности достигаются в том случае, если мы стремимся обработать взаимосвязанные запросы вместе. Получается, что мы можем поднять пропускную способность при работе с диском путем группировки запросов, обращающихся к тем местам, которые расположены близко друг к другу. Но такой подход увеличит для некоторых запросов время отклика, что может привести к большому разбросу в данном показателе. Хотя пропускная способность повысится, некоторые контрольные задачи констатируют максимальное время отклика для любого запроса, выявляя потенциальную проблематичность подобных способов оптимизации.
В данном разделе будут приведены некоторые примеры оценок, предлагаемые для определения производительности систем хранения информации. Эти контрольные задачи испытывают влияние различных свойств системы, включая технологию дисков, способ их подключения, систему памяти, процессор и предоставляемую операционной системой файловую систему.
Перед рассмотрением этих контрольных задач нужно разобраться в терминологии и единицах измерения. Производительность систем ввода-вывода зависит от скорости, с которой система передает данные. Скорость передачи данных зависит от тактовой частоты, которая обычно задается в гигагерцах (ГГц). Скорость передачи обычно задается в гигабайтах в секунду (Гбайт/с). В системах ввода-вывода гигабайты (Гбайт) измеряются с использованием основания 10 (то есть 1 Гбайт — 109, 1 000 000 000 байт), в отличие от оперативной памяти, где используется основание 2 (то есть 1 Гбайт — 230, 1 073 741 824 байт). Это различие требует конвертации систем счисления с основанием 10 (1 К = 1000) в 2 (1 К = 1024), поскольку многие обращения ввода-вывода касаются блоков данных, имеющих размер, кратный степеням числа 2. Чтобы не усложнять все наши примеры точной конвертацией одного из двух измерений, мы обозначили эту разницу здесь и констатировали тот факт, что трактовка двух измерений как имеющих одинаковые единицы будет небольшой ошибкой.
Контрольные задачи, связанные с обработкой транзакций
Приложения, связанные с обработкой транзакций (transaction processing, ТР), включают в себя как требования к времени отклика, так и оценку производительности, основанную на пропускной способности. Кроме этого, большинство обращений ввода-вывода связаны с небольшими объемами данных. Поэтому TP-приложения в основном заинтересованы в скорости ввода-вывода, измеренной в количествах обращений в секунду, в отличие от скорости передачи данных, измеряемой в байтах данных в секунду.
Разновидность приложения, занимающегося выполнением небольших коротких операций (называемых транзакциями), которые обычно требуют как ввода-вывода данных, так и вычислений. К приложениям по обработке транзакций обычно предъявляются требования как по времени отклика, так и по пропускной способности транзакций.
Скорость ввода-вывода – производительность, измеренная количеством операций ввода-вывода в единицу времени, например количеством чтений в секунду.
Файловая система и контрольные задачи ввода-вывода через Интернет
Кроме контрольных задач по оценке работы процессора, SPEC предлагает также контрольные задачи по оценке производительности файлового сервера (SPECSFS) и контрольные задачи по оценке производительности веб-сервера (SPECWeb). SPECSFS является контрольной задачей для оценки производительности сетевой файловой системы – NFS (Network File System) с использованием сценария запросов к файловому серверу; она тестирует производительность системы ввода-вывода, включая как дисковый, так и сетевой ввод-вывод, а также производительность процессора. Контрольная задача SPECSFS ориентирована на оценку пропускной способности, но с учетом важности требований ко времени отклика. Контрольная задача SPECWeb предназначена для оценки производительности веб-сервера и имитирует работу нескольких клиентов, запрашивающих с сервера как статические, так и динамические страницы, а также клиентов, отправляющих данные на сервер.
Самые последние контрольные задачи SPEC нацелены на оценку потребляемой мощности. Контрольная задача SPEC Power оценивает потребляемую мощность и характеристики производительности небольших серверов
Компания Sun недавно представила filebench, среду контрольных задач по оценке работы файловой системы. Вместо стандартной рабочей нагрузки среда предоставляет язык, позволяющий дать описание рабочей нагрузки, требуемой для вашей файловой системы. Но в ней имеются и примеры рабочих нагрузок файловой системы, предназначенные для имитации распространенных вариантов использования файловой системы.