IOPS 是衡量存储设备性能的核心指标，表示每秒能完成多少次读写操作。SSD 的 IOPS 通常远高于机械硬盘 (HDD)，但必须结合延迟和吞吐量一起看才有意义。

🔍 什么是 IOPS

• 全称：Input/Output Operations Per Second（每秒输入/输出操作次数）
• 作用：衡量存储设备在单位时间内能处理多少次读写请求。
• 类比：就像汽车的转速 (RPM)，能反映引擎的能力，但不能单独说明整车性能。

⚙️ 影响 IOPS 的因素

• 存储介质：

  • HDD：受限于机械寻道和旋转延迟，通常只有 50–200 IOPS。
  • SATA SSD：可达 数万 IOPS。
  • NVMe SSD：可达 50万–100万+ IOPS。
• 块大小 (Block Size)：小块数据 (如 4KB) 能产生更高 IOPS，大块数据则偏向吞吐量。

• 访问模式：

  • 顺序读写 → IOPS 较高
  • 随机读写 → IOPS 较低
• 队列深度 (Queue Depth)：并发请求越多，IOPS 越高，但延迟也可能增加。
• 系统配置：控制器缓存、操作系统调度、驱动程序都会影响实际 IOPS。

📊 IOPS 与其他指标的关系

• 延迟 (Latency)：单次 I/O 操作的响应时间。低延迟意味着更快的响应。
• 吞吐量 (Throughput/Bandwidth)：单位时间内传输的数据量，通常以 MB/s 或 GB/s 表示。

• 三者关系：

  • IOPS 注重操作次数
  • 吞吐量注重数据量
  • 延迟注重响应速度 → 必须结合使用，才能全面评估存储性能。

📈 示例对比

• 7200 RPM HDD：约 100 IOPS，适合大容量存储，但随机访问性能差。
• 企业级 SAS SSD (如 Slot 4)：可轻松达到数万 IOPS，适合数据库、虚拟化等高并发场景。
• NVMe SSD：可达百万级 IOPS，适合极高性能需求。

🛠️ 实际应用

• 数据库：高 IOPS 能支持更多并发查询。
• 虚拟化平台：需要大量随机读写，SSD 的 IOPS 优势明显。
• 日志/缓存盘：SSD 高 IOPS 能显著提升写入性能。

📊 IOPS 对比表

🔍 关键差异

• HDD：受限于机械转速 (如 7200 RPM)，随机访问性能极低。
• SSD：消除了机械瓶颈，IOPS 提升数百倍，延迟大幅降低。
• NVMe：利用 PCIe 通道和并行队列，IOPS 和延迟表现远超传统接口 SSD。

🛠️ 实际意义

• 在 RAID5 阵列中，HDD 的 IOPS 是瓶颈 → 适合容量型存储。
• SSD 提供高 IOPS → 适合数据库、虚拟化平台。
• NVMe 提供极高 IOPS 和低延迟 → 适合高并发和实时计算场景。

那我脑袋里面有一个疑问？？？？？？？为什么 顺序读写 IOPS 较高，而 随机读写 IOPS 较低？

📊 原理解析

1. 顺序读写 (Sequential I/O)

• 数据位置：连续的数据块存放在磁盘或 SSD 的相邻区域。
• 访问方式：磁头或控制器只需一次定位，然后可以连续读取/写入。

• 结果：

  • HDD：磁头只需一次寻道，盘片旋转后能连续读写 → IOPS 较高。
  • SSD：闪存控制器能批量处理连续块 → IOPS 更高。

👉 顺序读写的效率接近设备的 最大吞吐量 (MB/s)。

2. 随机读写 (Random I/O)

• 数据位置：分散在磁盘或 SSD 的不同区域。
• 访问方式：每次读写都需要重新定位 (HDD 需要磁头寻道 + 盘片旋转；SSD 需要控制器查找不同闪存块)。

• 结果：

  • HDD：机械寻道和旋转延迟导致每次操作耗时 → IOPS 大幅下降。
  • SSD：虽然没有机械延迟，但随机访问仍涉及地址映射和擦写管理，性能比顺序低。

👉 随机读写的效率受限于 寻道延迟和控制器开销，所以 IOPS 较低。

📈 举例对比

🛠️ 总结

• 顺序读写 → IOPS 高：因为数据连续，定位一次即可批量处理。
• 随机读写 → IOPS 低：因为每次操作都要重新定位，增加延迟和开销。
• 关键点：IOPS 不仅取决于设备，还取决于访问模式。