北京2021年9月2日 /美通社/ -- 近期，浪潮信息首席架(jia)構(gou)師葉毓睿(rui)撰(zhuan)寫了(le)(le)一(yi)篇關(guan)于SPC-1基準(zhun)性能測試的(de)文章，深度解讀了(le)(le)為(wei)何說SPC-1是存儲界“奧林匹克”，以下為(wei)文章全文：

全(quan)球存儲(chu)(chu)(chu)(chu)性(xing)(xing)能(neng)委(wei)員會（SPC）是由世界級存儲(chu)(chu)(chu)(chu)供(gong)(gong)應(ying)商聯合組成的(de)(de)一個非盈利機構，是一個專注于(yu)存儲(chu)(chu)(chu)(chu)行(xing)(xing)業供(gong)(gong)應(ying)商性(xing)(xing)能(neng)評測的(de)(de)中立機構。針對存儲(chu)(chu)(chu)(chu)行(xing)(xing)業的(de)(de)需(xu)求和關注，SPC創建(jian)了全(quan)球第一個存儲(chu)(chu)(chu)(chu)行(xing)(xing)業標準的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)標準。從(cong)組件級評估(gu)到完(wan)整的(de)(de)存儲(chu)(chu)(chu)(chu)系統測量，SPC提供(gong)(gong)了嚴格的(de)(de)、經過審計(ji)的(de)(de)、可靠的(de)(de)和可重復(fu)驗證的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)度量。

SPC-1基準測試，設計(ji)了(le)存儲系(xi)統在(zai)企業關鍵(jian)業務(wu)應用場景下的(de)負載(zai)模(mo)型，覆蓋結構(gou)化(hua)數據為(wei)主(zhu)的(de)數據庫(ku)、電子郵件(jian)等在(zai)線事務(wu)處理（OLTP）應用，其(qi)IO模(mo)式特征包括讀寫響應時間(jian)敏(min)感度、工作負載(zai)的(de)多樣性(xing)及動態變化(hua)、性(xing)能(neng)表現(xian)長時間(jian)穩(wen)定可靠等共(gong)計(ji)8種數據訪問行為(wei)的(de)模(mo)擬。

每個(ge)測試的(de)(de)(de)存儲(chu)型號對應(ying)的(de)(de)(de)SPC-1報告(gao)都包(bao)含兩個(ge)版(ban)本：Executive Summary（英文(wen)(wen)縮(suo)寫(xie)為(wei)ES，也即精(jing)簡版(ban)）和Full Disclosure Report（英文(wen)(wen)縮(suo)寫(xie)為(wei)FDR，也即完整版(ban)），完整版(ban)包(bao)括了(le)詳細(xi)的(de)(de)(de)測試環(huan)境(jing)、定(ding)義、流程(cheng)、數據表(biao)等信息。另外，為(wei)了(le)體現公(gong)正性和可(ke)驗證(zheng)的(de)(de)(de)特點，SPC官網還提供了(le)報告(gao)的(de)(de)(de)支(zhi)持(chi)文(wen)(wen)件，也即SF，Supporting Files（英文(wen)(wen)縮(suo)寫(xie)為(wei)SF，也即支(zhi)持(chi)文(wen)(wen)件）是一(yi)個(ge)ZIP壓縮(suo)包(bao)，包(bao)括了(le)腳本（如(ru)WORKLOAD GENERATOR，工作負(fu)載生(sheng)成器）、配置文(wen)(wen)件，以及在(zai)測量過程(cheng)中所取得的(de)(de)(de)結(jie)果（如(ru)摘(zhai)要、電子表(biao)格等）。

SPC-1要求非常嚴格，為了(le)更接(jie)近用戶真實使用情況，全(quan)球存(cun)儲性(xing)能委員會在許(xu)多細節上(shang)做出了(le)限制。例如，在開始(shi)評估性(xing)能之前(qian)，存(cun)儲系統要進行長達8個(ge)小時持續寫入的(de)穩(wen)(wen)定性(xing)測試(shi)（簡稱長穩(wen)(wen)測試(shi)，也即SUSTAIN TEST），避免存(cun)儲陣列的(de)緩(huan)存(cun)命中，或全(quan)閃(shan)存(cun)陣列初次寫入，導致(zhi)性(xing)能虛高。

為了(le)進(jin)一步(bu)詳細了(le)解(jie)這一優異(yi)性(xing)(xing)(xing)能背(bei)后的(de)含義(yi)，下面(mian)(mian)我們會從(cong)可靠(kao)性(xing)(xing)(xing)、穩定性(xing)(xing)(xing)、性(xing)(xing)(xing)能、成本等方面(mian)(mian)進(jin)行(xing)剖析。并結合(he)榜單上其他(ta)數(shu)據進(jin)行(xing)對(dui)比分析。

剖析SPC-1組成部分

此次測試采用的是SPC-1較新的版本v3.10，從SPC官方網頁
//www.spcresults.org/specifications#spc-1
可以下載到2021年(nian)1月(yue)1日啟(qi)用的這個版本的詳細(xi)介紹，有105頁。和(he)上次浪潮存儲16控登(deng)頂（2020年(nian)3月(yue)），AS5600G2的752萬(wan)IOPS采(cai)用的v3.10相比(bi)，變化不大(da)。

不過，在2020年5月8日，SPC啟動了一個The SPC-1? Gold Star計劃，詳見
//www.storageperformance.org/goldstar

Gold Star計劃(hua)推動(dong)五項新(xin)擴展，新(xin)的(de)(de)基準擴展提(ti)供了對存儲系統支持現代(dai)企業數據可管性的(de)(de)關鍵能力的(de)(de)真實(shi)評估：

1）數據縮減 Data Reduction
2）快照管理 Snapshot Management
3）數據復制 Data Replication
4）無縫加密 Seamless Encryption
5）無中(zhong)斷(duan)軟件升級 Non-Disruptive Software Upgrade

以無中斷軟件升級（Non-Disruptive Software Upgrade）為例：無論是計劃內的，還是計劃外的，企業級存儲陣列長期以來一直在努力減少停機時間。任何真正尋求盡量減少停機時間的陣列的一個關鍵特性，都是能夠在保持數據訪問的同時，升級陣列上的軟件。這種擴展需要在中等負載下進行成功地、無中斷地(di)升級。

為了突出顯示其SPC-1性能指標和執行所需全面擴展的額外任務能力，如果測試廠商通過了這些新擴展的基準測試，SPC允許用SPC-1 Gold Star Logo（也即金星標志）來(lai)公(gong)布測試報告。

也就是可以將上圖的(de)(de)左(zuo)上角替(ti)換成上面帶有金(jin)黃色弧圈的(de)(de)金(jin)星標志 。

下面詳細剖析(xi)SPC-1規范中對可靠性、性能、可用性和成本價格等多個維度的(de)評估標準。

其一，可靠性。

在整個測(ce)試(shi)過程中，多個階段都會檢驗數據(ju)的(de)(de)一(yi)致(zhi)性(xing)。例如初始化階段、SPC度(du)量階段（Primary Metrics Test Phases）、關電重啟再校驗數據(ju)的(de)(de)一(yi)致(zhi)性(xing)，確保存儲能夠(gou)經受高可靠性(xing)的(de)(de)嚴格測(ce)試(shi)。

SPC-1還要(yao)求合規的(de)TSC能(neng)夠防止單點故障(zhang)。并明確提出：任何存儲設備在TSC中(zhong)的(de)單點故障(zhang)，都不要(yao)用戶干(gan)預，來恢復(fu)對基準(zhun)數據庫(ku)的(de)訪(fang)問；任何組件在TSC中(zhong)的(de)單點故障(zhang)，都不要(yao)用戶干(gan)預，來恢復(fu)對基準(zhun)數據庫(ku)的(de)訪(fang)問。

備(bei)注(zhu)：TSC指(zhi)Tested Storage Configuration，用于測試(shi)的(de)存儲的(de)配置。

其二，IOPS。

SPC-1 IOPS是一個科學的、但又復雜的(de)(de)(de)I/O模型的(de)(de)(de)負載組合(he)(he)。參與廠商需要(yao)(yao)對自己(ji)的(de)(de)(de)存(cun)儲有著深入的(de)(de)(de)了解，先(xian)預估(gu)出比較合(he)(he)理的(de)(de)(de)性能高(gao)峰值。然后再(zai)根據這個值，運行(xing)SPC-1的(de)(de)(de)I/O模型，檢驗在(zai)延時、可靠性、擴展性等基準測試的(de)(de)(de)約束(shu)下是否(fou)能夠(gou)符(fu)(fu)合(he)(he)要(yao)(yao)求。如果不符(fu)(fu)合(he)(he)，再(zai)去調整性能高(gao)峰值。

備注：在SPC規范里特別強調，所有特殊的基準測試，也即用來改進測試結果，但如果不是普遍的、真實世界的性能實現，都是禁止的。如果詳細剖析I/O模型，我們會發現其測試負載組合模擬了用戶的各種常用業務場景，因此是科學的、全面的。

如果預估(gu)值是(shi)2300萬(wan)IOPS，那么負載百分比(bi)（Load Percentage）為100的時(shi)候，壓(ya)測的性能就是(shi)按(an)照2300萬(wan)IOPS準備的。例如下表的RAMPD_100、SUSTAIN、RAMPU_100、REPEAT_1_100、REPEAT_2_100。而RAMPD_10對應的Load Percentage是(shi)10，也就意味著這(zhe)個(ge)Test Group的壓(ya)測按(an)照10%，也即(ji)230萬(wan)IOPS準備。

浪潮(chao)存(cun)儲根據SPC Benchmark Official Specification，制作了一份簡單易懂的表格，如(ru)下圖(tu)。三(san)個ASU的讀負載(zai)總(zong)(zong)和為39.44%，寫負載(zai)總(zong)(zong)和為60.56%，兩(liang)者之和為100% 。

三個(ge)(ge)ASU（Application Storage Units，業務應用存儲(chu)單元(yuan)），分別提(ti)供(gong)45%、45%、10% 存儲(chu)空間比例(li)，總和(he)為(wei)100%。每個(ge)(ge)ASU有著(zhu)不同的(de)(de)IO流(liu)，ASU 1是(shi)Data Store，例(li)如它(ta)的(de)(de)第三類IO流(liu)（其實就是(shi)混合(he)負(fu)載SMIX），也即(ji)上面(mian)表(biao)格中(zhong)字段名為(wei)“IO塊(kuai)(kuai)大(da)(da)(da)小”，對應的(de)(de)記錄(lu)為(wei)ASU1的(de)(de)第三行，它(ta)的(de)(de)IO塊(kuai)(kuai)大(da)(da)(da)小不是(shi)固定的(de)(de)，從下表(biao)能看(kan)出，它(ta)是(shi)從8個(ge)(ge)block到128個(ge)(ge)block不同Transfer Size的(de)(de)組(zu)合(he)，意味著(zhu)IO塊(kuai)(kuai)大(da)(da)(da)小是(shi)從4k到64k，根據下面(mian)轉載表(biao)格提(ti)供(gong)的(de)(de)Size大(da)(da)(da)小及百分比，不難算出SMIX負(fu)載的(de)(de)平均IO大(da)(da)(da)小為(wei)14.4KB。

不同ASU的(de)不同IO流，都(dou)有著各自(zi)的(de)流負(fu)載(zai)(zai)，并規定了(le)讀寫(xie)比例。所有IO流（總共8種）的(de)讀負(fu)載(zai)(zai)總和(he)與寫(xie)負(fu)載(zai)(zai)總和(he)之和(he)為100% 。

下(xia)面再詳細列(lie)舉一(yi)下(xia)ASU 1的四類I/O數據流：

作為Data Store的ASU 1的IO讀(du)較多、寫(xie)較少(shao)。其他ASU，如做為User Store的ASU 2的IO讀(du)較少(shao)、寫(xie)較多；而作為Log/Sequential Write的ASU 3，是100%的寫(xie)。這(zhe)樣，就能比較全面的覆蓋用(yong)戶各種(zhong)常用(yong)業務場景。ASU 2和ASU 3的IO流細節(jie)依次如下：

其三，延時。延時方面的(de)指標至少有三個。

一(yi)是(shi)平均延時(shi)，也即(ji)SPC-1 IOPS Response Time。一(yi)般各個(ge)IT廠商新聞(wen)類文章里(li)提(ti)到的(de)延時(shi)就是(shi)這個(ge)。例如2020年3月，浪潮存儲AS5600G2獲(huo)得(de)752萬IOPS、0.472毫(hao)秒；以及2021年8月，浪潮高端全閃HF18000G5獲(huo)得(de)2300萬IOPS、0.294毫(hao)秒（低于0.3ms）。

二是延(yan)時帶(dai)寬對比(bi)圖(tu)，也即Response Time vs. Throughput Graph。

坐(zuo)標(biao)軸(zhou)的橫軸(zhou)是從(cong)RAMPD_10到RAMPD_100的6個IOPS取樣點(dian)，縱軸(zhou)是平均響應時(shi)間，例如預估性能最(zui)高值是2300萬IOPS，取樣點(dian)則包括230萬IOPS（也即RAMPD_10）、1150萬（RAMPD_50）、1840萬（RAMPD_80）、2070萬（RAMPD_90）、2185萬（RAMPD_95）和2300萬IOPS（RAMPD_100），坐(zuo)標(biao)軸(zhou)的縱軸(zhou)對應的延時(shi)毫秒值。

隨(sui)著測試負載的增(zeng)加(jia)，如(ru)(ru)果平均延(yan)遲呈線性，或(huo)者緩慢增(zeng)加(jia)，并未出(chu)現陡增(zeng)的拐點，意味著存儲系(xi)統(tong)穩定性和潛力較好。例(li)如(ru)(ru)下圖，浪潮高端(duan)全閃HF18000G5的表現優異(yi)。

三是(shi)總體響(xiang)應時間(jian)，也(ye)即Overall Response Time。

SPC-1的(de)(de)總體響應時(shi)間的(de)(de)計算公式(shi)如(ru)下，它采(cai)用類似方差的(de)(de)方式(shi)，通過計算相鄰IOPS取樣點之間延時(shi)的(de)(de)差異，來評估總體延時(shi)的(de)(de)波動或偏離程(cheng)度(du)。如(ru)上圖黃(huang)色(se)間斷線所示。

其四，穩定性。

長(chang)穩測(ce)試階段(duan)證明了(le)連續測(ce)量期間，最大(da)的可持續I/O請求(qiu)至少(shao)需要8小時(shi)。其目的是，能(neng)夠容易為客戶、顧(gu)問或業內廠商(shang)證明SPC-1 IOPS的結果(guo)，在(zai)需要長(chang)期I/O請求(qiu)的業務系統環境(jing)中(zhong)，能(neng)夠保持長(chang)期持續穩定(ding)的性能(neng)。

此測試階段計算的I/O請求吞吐量必須在報告的SPC-1 IOPS 結果的5%以內浮(fu)動。從OLTP類(lei)應用(yong)的需求考慮，延遲小于30毫(hao)秒(miao)才算通過(guo)；不過(guo)，大多數送測廠商會覺得超(chao)過(guo)2毫(hao)秒(miao)，甚至超(chao)過(guo)1毫(hao)秒(miao)就無法接(jie)受了。

長穩(wen)測試階(jie)段(duan)(duan)(duan)可以(yi)約束(shu)報告的(de)SPC-1 IOPS的(de)結果（也即最(zui)大(da)值）。長穩(wen)測試階(jie)段(duan)(duan)(duan)必須在與RAMPD_100測試階(jie)段(duan)(duan)(duan)相(xiang)同的(de)負(fu)載(zai)水平上運行。

最后，成本。

成本方(fang)面的指(zhi)標至少有兩(liang)個。

一方面是性能價格比。SPC-1 PRICE-PERFORMANCE，SPC-1總性價比的計算方式是使用系統總價格除以SPC-1 IOPS，有時衡量單位是$/SPC-1 KIOPS，表示每千個SPCI-1 IOPS的價格。
另一方面是(shi)容量(liang)(liang)價(jia)格比(bi)。SPC-1 ASU Price定義為總系統價(jia)格除(chu)以SPC-1 ASU的容量(liang)(liang)，衡(heng)量(liang)(liang)單位是(shi)$/GB。

浪潮高端全閃  SPC-1實際報告解讀

從//spcresults.org/benchmarks/results/spc1-spc1e可以(yi)下(xia)載(zai)到各個廠商(shang)在不同時期的產品測試(shi)報告。我們選取幾(ji)個重要的報告和信息來進行解讀和比較，以(yi)浪潮(chao)高端全(quan)閃HF18000G5和其他排(pai)名(ming)靠前(qian)的廠商(shang)或產品為例。如下(xia)圖紅(hong)框內所示，可單擊下(xia)載(zai)ES（精簡版，PDF格(ge)式(shi)）、FDR（完整(zheng)版，PDF格(ge)式(shi)）和SF（支持文件，ZIP格(ge)式(shi)）。

第一，概覽。

在浪潮高(gao)端全(quan)閃HF18000G5的SPC-1精簡版報告《A32023_ES》這個PDF里，能看(kan)到幾(ji)乎所有(you)的重要信息。其中(zhong)包括2300萬(wan)（精確值(zhi)是23001502）的SPC-1 IOPS；SPC-1性(xing)能方面(mian)的性(xing)價(jia)比(bi)為(wei)$375.56/SPC-1 KIOPS（遠好過于總榜第二(er)名，第二(er)名SPC-1 IOPS約為(wei)2100萬(wan)，該報告對(dui)應的文件是A32018_ES.pdf），容量價(jia)格比(bi)為(wei)$10.58/GB。

平均(jun)延時(shi)SPC-1 IOPS Response Time為(wei)(wei)0.294毫秒，總體響應時(shi)間SPC-1 Overview Response Time為(wei)(wei)0.246毫秒，整個系統設置(zhi)為(wei)(wei)Protected 2，能防止(zhi)單點故障；數據保護(hu)方式為(wei)(wei)RAID 10。

下載(zai)浪潮高端全閃(shan)HF18000G5的SPC-1完整版報告《A32023_FDR》，這個PDF，可以看到更多詳(xiang)細信(xin)息。

根據SPC-1 IOPS以及ASU Capacity的配置，并結合SUSTAIN–Data Rate Graph圖表，我們還可以(yi)計(ji)算出來，在SPC開始(shi)統計(ji)性能(neng)之前，長(chang)達8小時(shi)的(de)持續寫(xie)入(ru)（SUSTAIN 長(chang)穩測試），使得(de)整(zheng)個(ge)浪(lang)潮高端全閃HF18000G5的(de)ASU Capacity的(de)空間，寫(xie)入(ru)超過20次以(yi)上，避免(mian)了性能(neng)的(de)虛高。

第二，拓撲圖。

從下圖可以看出，浪潮高端存儲采用32個控制器，每個控制器部署10個16Gb FC前端端口，15個1.92TB NVMe SSD和3個375GB Optane SSD。
HF18000G5通(tong)過兩臺Inspur FS9620光纖交換機連接到(dao)62臺服務器（Inspur NF5280M5）。

第三，成本。

此次浪潮(chao)存儲的(de)測試配置還包含了浪潮(chao)光(guang)纖導(dao)向器FS9620。在報告中，我們可以看到“Storage Configuration Pricing”一欄中，總(zong)價格(ge)包含了FS9620的(de)價格(ge)，如下表：

然而，我們看到SPC-1網站中，有些廠商(shang)，沒(mei)有光(guang)(guang)纖交(jiao)(jiao)換連接的(de)(de)部件(jian)，如交(jiao)(jiao)換機FC Switch，或者導向器FC Direct的(de)(de)配置和報(bao)價。可(ke)能使用的(de)(de)是直連方式，因此拉低(di)了(le)系統的(de)(de)總體價格。但用戶需要(yao)清(qing)楚(chu)的(de)(de)是，實際部署這種高性(xing)能低(di)延遲(chi)的(de)(de)中高端存儲(chu)，光(guang)(guang)纖交(jiao)(jiao)換連接的(de)(de)部件(jian)是不可(ke)或缺的(de)(de)。

每個送(song)(song)測(ce)的廠商，都必須在報(bao)告(gao)的“Storage Configuration Pricing”部分，給出詳細的組件、數量、價格和整個送(song)(song)測(ce)系統(tong)的總價。這(zhe)樣才能確保是性價比(bi)，而(er)非(fei)僅僅是最高峰性能的比(bi)較，這(zhe)樣對(dui)最終(zhong)用戶更有參考(kao)價值。

第四，穩定性。

在第一部(bu)分“剖析(xi)SPC-1測試(shi)要(yao)素”中(zhong)已經提到：SPC-1 IOPS結果在5%以(yi)內浮動，多數送測廠商會努力(li)將延遲做到1毫秒以(yi)內。

浪潮(chao)高端全(quan)閃HF18000G5在8個(ge)小時的(de)長穩測試中表現(xian)出色（詳見FDR中SUSTAIN – Response Time Graph圖(tu)表），非常平穩，近乎一條直線。如下圖(tu)，即使是(shi)在縱坐(zuo)標(biao)軸非常狹窄(zhai)的(de)區域（0到0.6毫秒）的(de)呈現(xian)中，波動(dong)幅度很小。

SPC-1性能榜單中某TOP 4的(de)(de)其他廠商在8個小時的(de)(de)長穩測(ce)試(shi)中表現抖動。如下(xia)圖，測(ce)試(shi)開始(shi)20分(fen)鐘(zhong)左(zuo)右，突然陡增到(dao)約1.65毫(hao)秒，正因如此其FDR報(bao)告(gao)SUSTAIN – Response Time Graph圖表的(de)(de)縱坐標(biao)軸的(de)(de)區域不(bu)(bu)得不(bu)(bu)放寬到(dao)0到(dao)1.8毫(hao)秒。

浪潮存儲如何做到穩定性，可以在2020-06-28發表的如下文章找到部分答案。
《登頂SPC-1，兼顧“性能”與“可靠”的雙料王者》
//mp.weixin.qq.com/s/QA0ZK6ZMGS-gBFONocISsg 

第五，延時。

高(gao)IOPS、高(gao)并發，對存儲系(xi)統的(de)延時是巨大(da)的(de)挑戰。可以看出(chu)即使在2300多萬這(zhe)(zhe)么(me)高(gao)的(de)IOPS下，浪潮高(gao)端全閃HF18000G5延時僅0.294毫(hao)秒。總體響(xiang)應時間為0.246毫(hao)秒。這(zhe)(zhe)一成績比2020年3月，浪潮存儲AS5600G2全閃存的(de)752萬IOPS、0.472毫(hao)秒延，有(you)所改善。

小結：報告對比

通過比較才(cai)能(neng)看(kan)出更多信(xin)息。我(wo)們(men)選取SPC-1中，最近三(san)年(nian)內，也即從2018年(nian)到2021年(nian)，并且性能(neng)超過1000萬IOPS的(de)存儲，我(wo)們(men)發(fa)現僅剩下4個型號(hao)，包括浪潮存儲、富士通等，浪潮高端全閃HF18000G5在總(zong)IOPS、平均延時、總(zong)體響應時間、性能(neng)性價比（SPC-1 Price Performance）、單控IOPS、單盤IOPS等方面均排名(ming)第一(yi)。

總而(er)言之，作為(wei)多(duo)控(kong)制(zhi)器的(de)高端(duan)存儲產品，浪潮高端(duan)全閃HF18000G5（32控(kong)），在SPC-1性能(neng)總榜中位列全球(qiu)第一(yi)。

以下是索引和擴展閱讀：
1、  SPC-1?基準評測性能排名前10的產品報告 
//www.spcresults.org/benchmarks/results/top10/performance/spc1/3

2、SPC-1官方規范
//www.spcresults.org/specifications#spc-1

3、存儲性能委員會 簡介
//baike.baidu.com/item/%E5%AD%98%E5%82%A8%E6%80%A7%E8%83%BD%E5%A7%94%E5%91%98%E4%BC%9A/23189723?fr=aladdin

作(zuo)者：浪潮信息首席架構(gou)師葉毓(yu)睿