搭载固态硬盘的服务器究竟比机械硬盘快多少
相信大家都知道固态硬盘（SSD）的优势在于速度比传统的机械硬盘（HDD）要快，所以现在线上服务器里越来越多看到固态硬盘的出现。不过作为一个对性能数字斤斤计较的开发，我想更精确地弄明白搭载SSD的服务器在IO性能上比搭载HDD的究竟快多少，顺序IO情况下快多少，随机IO情况下又能快多少？终于在最近抽空搞了一次性能测试对比。
测试环境
分别找了两台服务器，其磁盘都是Raid阵列，分别是搭载SSD和HDD，更详细的配置如下：
- HDD实机：
- Raid卡型号是PERC H730 Mini，1GB RAM缓存
- 4块500GB SSD组成的raid5，可用容量1.3T
- SSD实机：
- Raid卡型号同上
- 7块300G HDD硬盘组成的Raid5，可用容量1.6T
好了，比赛选手已经就位，再选择压测工具fio。指定比(压)赛(测)规(参)则(数)如下：
- IO引擎：为了给硬盘充分施压，选用异步方式libaio
- PageCache：为了更接近磁盘本身性能，开启Direct参数绕开Linux系统的内存缓存
- 压测对象：稳妥起见，没有使用裸设备，用的文件
- 文件大小：100GB，因为我的Raid 卡缓存是1G，保证远远大于缓存
- 调度策略：选择常见的noop
对比测试正式开始。
顺序读取PK
我们先进行顺序访问下的测试，因为这个环境下无论是机械硬盘，还是固态硬盘，性能都将会是最优的。IO大小从512K一直到1M。
先来看一下机械硬盘：
在固态硬盘下：
这个数据看来，在顺序IO情况下，其实搭载HDD的服务器IO性能并没有被搭载ssd的落下太多。这是因为
- 顺序IO的情况下，RAID卡的命中率高，尤其是设置了RAID预取
- 本身顺序IO也是机械磁盘工作最擅长的状态
所以，现代在服务器领域里，SSD只是应用越来越多了，但并没有能够全面替代HDD。原因之一是因为机械硬盘的顺序IO其实并不慢，再加上Raid的加持，所以还有很大的市场占比。 比较完了顺序IO，我们再来比较另外一个应用场景，随机IO。
随机读取PK
还记得开头的fio压测参数中我们把Page Cache给禁用了，再加上测试文件的大小定的是100GB，这个大大超过了Raid卡的缓存大小。所以基于这个前提下的随机IO，各级缓存基本都失去用武之地了，IO表现速度就完全看硬盘自身了。
在《机械硬盘随机IO慢的超乎你的想象》中，我们看来机械硬盘的随机IO的表现真的是太糟糕了。
再来看搭载SSD的服务器IO表现：
对比来看，机械硬盘的随机IO的速度可真的不是一般的慢，我们挑选上述结果中最被业务认可的4K IO size来看。
- 带宽角度看，只有不到1M的吞吐，
- 延迟角度看，在4.4ms左右
再看固态硬盘下的4K IO Size下的表现。而同等条件下的SSD可有32M。
- 带宽角度看，仍然有32M，比HDD能快几十倍
- 延迟角度看，大约120us左右。比HDD，就是4400：120，也是几十倍的提升
总结
在顺序IO的情况下，因为有Raid卡缓存的加持，基于HDD组成的Raid阵列服务器在IO性能上并没有太落下风。但是在随机读取的场景下，无论带宽还是延迟指标，SSD都要比HDD快几十倍以上。 所以在服务器中应用SSD，更主要解决的是随机IO的问题。所以如果你的服务器里存在过多的Page Cache，Raid卡缓存都兜不住的随机IO请求，那么请把HDD更换成SSD吧。
开发内功修炼之硬盘篇专辑：
- 1.磁盘开篇：扒开机械硬盘坚硬的外衣！
- 2.磁盘分区也是隐含了技术技巧的
- 3.我们怎么解决机械硬盘既慢又容易坏的问题？
- 4.拆解固态硬盘结构
- 5.新建一个空文件占用多少磁盘空间？
- 6.只有1个字节的文件实际占用多少磁盘空间
- 7.文件过多时ls命令为什么会卡住？
- 8.理解格式化原理
- 9.read文件一个字节实际会发生多大的磁盘IO？
- 10.write文件一个字节后何时发起写磁盘IO？
- 11.机械硬盘随机IO慢的超乎你的想象
- 12.搭载固态硬盘的服务器究竟比搭机械硬盘快多少？
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