さくらのVPS の SSD 1Gプランが出たので、iops を計測してみました。ついでに、お名前.com VPS(KVM) 1Gプランとも比較してみました。(2)

2012年12月19日 2017年8月9日

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先日、

さくらのVPS の SSD 1Gプランが出たので、UnixBench と iops を計測してみました。ついでに、お名前.com VPS(KVM) 1Gプランとも比較してみました。

で、iopingを使ってiops を計測してみました。しかし、ちょっと計測の仕方がまずかったようで、うまくパフォーマンスを計測できていなかったようです。

そこで、さくらインターネットのサポートへ
実際にさくらインターネットでiopsの計測を行った方法について教えを乞ういました。（サポートの方、丁寧な対応ありがとうございました。この場を借りて御礼申し上げます。）

iops とは、
Input/Output Per Second の略で、簡単に言うと時間あたりの読み書き量を表す単位のことです。
ハードディスクなどの記憶装置の性能指標の一つで、ある条件の元で1秒間に読み込み・書き込みできる回数のことです。
1回の読み書きにかかる時間の逆数で、ハードディスクの場合はシークタイムと回転待ち時間、データ転送時間の和の逆数となります。実際には、読み込み(リード)か書き込み(ライト)か、シーケンシャルアクセスかランダムアクセスか、転送するデータの量がどれくらいかによって1回の動作に要する時間が異なるため、「4KBランダムライトIOPS」(4KBのデータをランダムに書き込んだ時のIOPS)のように計測条件を明示することが多いです。
(出典 : http://e-words.jp/w/IOPS.html)

レイテンシとは、
latencyのことで、直訳すると「遅延」という意味になります。
データ転送において、データを要求してから実際に送られてくるまでの待ち時間のことです。この時間が短いほどシステム全体の処理性能は高くなります。
(出典 : http://e-words.jp/w/E383ACE382A4E38386E383B3E382B7.html)

[実施環境]
OS : CentOS 6.3 (デフォルトOS)
さくらのVPS :SSD 1G プラン (北海道(石狩データセンター))
お名前.com VPS(KVM) :1G プラン

さくらインターネットが提示しているiopsパフォーマンス

1　IOPS（Input/Output Per Second）とは、ストレージなどの性能指標で、1秒間に読み込み・書き込みできる回数です。一般的に、IOPSが高いほど高性能なストレージと言えます。なお、blocksize 4KB時のIOPSでベストエフォート値となります。

2　さくらのVPS SSD 1GプランとさくらのVPS 1Gプラン（HDD）の比較です。

3　レイテンシとは、データ転送の要求からデータが送られるまでの待ち時間です。一般的に、レイテンシの値が小さいほど、応答速度が速いと言えます。なお、当社計測によるデータで、上記数値を保障するものではございません。

目次
履歴

2012年12月19日初版

さくらインターネットでのiops計測方法

さくらインターネットのサポートにて回答いただいた内容によると、
さくらインターネットでは、実際のiopsの計測に fio コマンドを使用し、そのパラメータを以下のように指定したそうです。

まずは、fioコマンドのインストール

まずは、fioコマンドのインストールします。

fioコマンドの最新ファイルをダウンロードする。
$ wget http://freecode.com/urls/3aa21b8c106cab742bf1f20d60629e3f -O fio.tar.gz ...
現在の最新バージョンが、2.1.10 だったので、そのバージョンをダウンロードしてみました。
最新バージョンは、 http://freecode.com/projects/fio/で確認しましょう。

適当なディレクトリで解凍しておきます。
$ tar xfz fio.tar.gz ...
fioをコンパイルする。

fioをコンパイルするには、makeおよびgcc、libaioが必要になります。
前準備として以下のツールをインストールします。

CentOS/ScientificLinux の場合
$ yum -y install make gcc libaio-devel ...
Debian/Ubuntu の場合
$ apt-get -y install make gcc perl libaio-dev ...
準備を終えたら、続けてmakeを実行します。
実行するディレクトリは、先にfioを解凍したディレクトリで実行します。
$ cd fio-2.1.10 [fio-2.1.10]$ make ...
ここでエラーがでない場合は、インストールします。
[fio-2.1.10]$ make install install -m 755 -d /usr/local/bin ...
fioコマンドが使えるか確認します。
[fio-2.1.10]$ fio --version fio-2.1.10

fioコマンドのパラメータ設定ファイル作成

さくらインターネットで計測されたfio コマンドのパラメータは、以下のように指定したそうです。

以下は、さくらインターネットで計測された際の fioコマンドのパラメータ設定ファイルになります。

書き込みパフォーマンスを確認したfioパラメータ設定ファイル

ファイル名:randwrite.fio

[global]
ioengine=libaio
direct=1
invalidate=1
group_reporting
directory=/home
filename=test.bin
runtime=60
 
[Rand-Write-4k-qd32]
readwrite=randwrite
size=4G
bs=4k
iodepth=32
numjobs=1

読み込みパフォーマンスを確認したfioパラメータ設定ファイル

ファイル名:randread.fio

[global]
ioengine=libaio
direct=1
invalidate=1
group_reporting
directory=/home
filename=test.bin
runtime=60
 
[Rand-Read-4k-qd32]
readwrite=randread
size=4G
bs=4k
iodepth=32
numjobs=1

[ fioパラメータの意味 ]

ioengine

jobで使用するIOを定義します。

libaio : Linuxネイティブの非同期I/O

direct

true(or 1) を指定した場合、I/Oバッファは使用しません。(usually O_DIRECT)。デフォルト:false( or 0)。

invalidate

ファイルへの読み書きを始める際にバッファ・キャッシュを無効にします。デフォルト:true( or 1)。

group_reporting

これが設定された場合、numjobsが指定されている時に、ジョブごとの代わりにグループ単位のレポートを出力します。

さくらのVPSでのfio実行結果

読み込み(read)の実行結果

# fioでテスト用に作成されているファイルを削除する
$ rm -f /home/test.bin
# fioを実行する
$ fio randread.fio
Rand-Read-4k-qd32: (g=0): rw=randread, bs=4K-4K/4K-4K, ioengine=libaio, iodepth=32
fio 1.57
Starting 1 process
Rand-Read-4k-qd32: Laying out IO file(s) (1 file(s) / 4096MB)
Jobs: 1 (f=1): [r] [100.0% done] [45056K/0K /s] [11.0K/0  iops] [eta 00m:00s]
Rand-Read-4k-qd32: (groupid=0, jobs=1): err= 0: pid=15569
  read : io=2575.5MB, bw=43946KB/s, iops=10986 , runt= 60002msec
    slat (usec): min=3 , max=1691 , avg=12.47, stdev=12.60
    clat (usec): min=97 , max=168887 , avg=2897.21, stdev=13360.41
     lat (usec): min=108 , max=168893 , avg=2910.32, stdev=13359.88
    bw (KB/s) : min=37472, max=45040, per=100.04%, avg=43964.57, stdev=688.11
  cpu          : usr=3.47%, sys=15.42%, ctx=10209, majf=0, minf=54
  IO depths    : 1=0.1%, 2=0.1%, 4=0.1%, 8=0.1%, 16=0.1%, 32=100.0%, >=64=0.0%
     submit    : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
     complete  : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.1%, 64=0.0%, >=64=0.0%
     issued r/w/d: total=659211/0/0, short=0/0/0
     lat (usec): 100=0.01%, 250=0.91%, 500=25.82%, 750=59.90%, 1000=9.50%
     lat (msec): 2=0.91%, 4=0.01%, 10=0.04%, 20=0.01%, 100=2.91%
     lat (msec): 250=0.01%

Run status group 0 (all jobs):
   READ: io=2575.5MB, aggrb=43945KB/s, minb=45000KB/s, maxb=45000KB/s, mint=60002msec, maxt=60002msec

Disk stats (read/write):
  vda: ios=657388/20, merge=0/29, ticks=1721351/352, in_queue=1721327, util=99.86%

しっかり、iops>=10,000 となっていますね。早いです。

上記の
iops=10986 が、そのままiopsの値です。
lat (usec): …. avg=2910.32 … が、レイテンシの平均値です。stdevは標準偏差ですから、上記だとかなり平均値からぶれています。
この場合、lat (usec / msec) の欄を眺めると、なんとなく見えてきます。この項は、レイテンシのヒストグラムです。一番多いのは、750=59.90% ですかね。そこからすると、リテレンシは、概ね0.75ms ぐらいの値なのかなぁという感じになります。
平均値も大事ですが、ここでは、下位のリテレンシのヒストグラムも見ると値の真意が見えてきたりします。

書き込み(write)の実行結果

# fioでテスト用に作成されているファイルを削除する
$ rm -f /home/test.bin
# fioを実行する
$ fio randwrite.fio
Rand-Write-4k-qd32: (g=0): rw=randwrite, bs=4K-4K/4K-4K, ioengine=libaio, iodepth=32
fio 1.57
Starting 1 process
Rand-Write-4k-qd32: Laying out IO file(s) (1 file(s) / 4096MB)
Jobs: 1 (f=1): [w] [100.0% done] [0K/44945K /s] [0 /10.1K iops] [eta 00m:00s]
Rand-Write-4k-qd32: (groupid=0, jobs=1): err= 0: pid=15576
  write: io=2574.1MB, bw=43944KB/s, iops=10985 , runt= 60002msec
    slat (usec): min=0 , max=16667 , avg=16.82, stdev=40.26
    clat (usec): min=183 , max=80248 , avg=2894.06, stdev=9121.15
     lat (usec): min=202 , max=80270 , avg=2911.28, stdev=9120.80
    bw (KB/s) : min=41040, max=45664, per=100.05%, avg=43965.11, stdev=556.86
  cpu          : usr=2.43%, sys=20.76%, ctx=42075, majf=0, minf=21
  IO depths    : 1=0.1%, 2=0.1%, 4=0.1%, 8=0.1%, 16=0.1%, 32=100.0%, >=64=0.0%
     submit    : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
     complete  : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.1%, 64=0.0%, >=64=0.0%
     issued r/w/d: total=0/659177/0, short=0/0/0
     lat (usec): 250=0.01%, 500=2.71%, 750=14.08%, 1000=15.38%
     lat (msec): 2=56.14%, 4=7.44%, 10=1.21%, 20=0.14%, 50=0.21%
     lat (msec): 100=2.70%

Run status group 0 (all jobs):
  WRITE: io=2574.1MB, aggrb=43943KB/s, minb=44998KB/s, maxb=44998KB/s, mint=60002msec, maxt=60002msec

Disk stats (read/write):
  vda: ios=0/659517, merge=0/27755, ticks=0/1787891, in_queue=1787503, util=99.70%

こちらも、しっかり、iops>=10,000 となっていますね。早いです。
読み書きでバランスがとれている点も見逃せない点です。

お名前.com VPS(KVM)でのfio実行結果

全く同じ条件化で実行してみました。OSはもちろんのこと、fioのパラメータも全く同じにして計測してみました。

読み込み(read)の実行結果

# fioでテスト用に作成されているファイルを削除する
$ rm -f /home/test.bin
# fioを実行する
$ fio randread.fio
Rand-Read-4k-qd32: (g=0): rw=randread, bs=4K-4K/4K-4K, ioengine=libaio, iodepth=32
fio 1.57
Starting 1 process
Rand-Read-4k-qd32: Laying out IO file(s) (1 file(s) / 4096MB)
Jobs: 1 (f=1): [r] [100.0% done] [11694K/0K /s] [2855 /0  iops] [eta 00m:00s]
Rand-Read-4k-qd32: (groupid=0, jobs=1): err= 0: pid=9142
  read : io=673576KB, bw=11219KB/s, iops=2804 , runt= 60041msec
    slat (usec): min=3 , max=2047 , avg=31.28, stdev=14.82
    clat (usec): min=49 , max=1051.2K, avg=11372.97, stdev=16832.42
     lat (usec): min=103 , max=1051.3K, avg=11405.04, stdev=16832.57
    bw (KB/s) : min= 7496, max=12976, per=100.13%, avg=11232.78, stdev=1133.66
  cpu          : usr=1.84%, sys=10.68%, ctx=130059, majf=0, minf=54
  IO depths    : 1=0.1%, 2=0.1%, 4=0.1%, 8=0.1%, 16=0.1%, 32=100.0%, >=64=0.0%
     submit    : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
     complete  : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.1%, 64=0.0%, >=64=0.0%
     issued r/w/d: total=168394/0/0, short=0/0/0
     lat (usec): 50=0.01%, 100=0.01%, 250=9.41%, 500=3.77%, 750=0.98%
     lat (usec): 1000=0.59%
     lat (msec): 2=2.16%, 4=10.82%, 10=36.90%, 20=21.03%, 50=12.18%
     lat (msec): 100=1.77%, 250=0.34%, 500=0.03%, 750=0.01%, 1000=0.01%
     lat (msec): 2000=0.01%

Run status group 0 (all jobs):
   READ: io=673576KB, aggrb=11218KB/s, minb=11487KB/s, maxb=11487KB/s, mint=60041msec, maxt=60041msec

Disk stats (read/write):
  dm-0: ios=168283/48, merge=0/0, ticks=1910291/4499, in_queue=1915188, util=99.97%, aggrios=168394/14, aggrmerge=0/35, aggrticks=1911892/1019, aggrin_queue=1912797, aggrutil=99.95%
    vda: ios=168394/14, merge=0/35, ticks=1911892/1019, in_queue=1912797, util=99.95%

読み込みは、思っていた以上に早いです。

ここで、お名前.com VPS(KVM)では、ディスクアクセスがガラガラの場合？（正確には何が要因か特定できていない）と思われる場合に強烈なパフォーマンスを出すことがあります。
以下は、その実施結果の１つです。

# fioを実行する
$ fio randread.fio
Rand-Read-4k-qd32: (g=0): rw=randread, bs=4K-4K/4K-4K, ioengine=libaio, iodepth=32
fio 1.57
Starting 1 process
Jobs: 1 (f=1): [r] [100.0% done] [1186M/0K /s] [297K/0  iops] [eta 00m:00s]
Rand-Read-4k-qd32: (groupid=0, jobs=1): err= 0: pid=9232
  read : io=4096.0MB, bw=956948KB/s, iops=239237 , runt=  4383msec
    slat (usec): min=0 , max=209 , avg= 2.30, stdev= 1.82
    clat (usec): min=0 , max=200375 , avg=130.60, stdev=908.48
     lat (usec): min=4 , max=200397 , avg=133.09, stdev=909.15
    bw (KB/s) : min= 7992, max=1219992, per=97.80%, avg=935908.00, stdev=457672.87
  cpu          : usr=20.68%, sys=61.80%, ctx=1874, majf=0, minf=55
  IO depths    : 1=0.1%, 2=0.1%, 4=0.1%, 8=0.1%, 16=0.1%, 32=100.0%, >=64=0.0%
     submit    : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
     complete  : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.1%, 64=0.0%, >=64=0.0%
     issued r/w/d: total=1048576/0/0, short=0/0/0
     lat (usec): 2=0.01%, 10=0.01%, 20=0.01%, 50=0.08%, 100=31.99%
     lat (usec): 250=67.62%, 500=0.12%, 750=0.01%, 1000=0.01%
     lat (msec): 2=0.01%, 4=0.02%, 10=0.07%, 20=0.05%, 50=0.03%
     lat (msec): 100=0.01%, 250=0.01%

Run status group 0 (all jobs):
   READ: io=4096.0MB, aggrb=956948KB/s, minb=979914KB/s, maxb=979914KB/s, mint=4383msec, maxt=4383msec

Disk stats (read/write):
  dm-0: ios=1820/0, merge=0/0, ticks=26286/0, in_queue=26286, util=20.17%, aggrios=1820/0, aggrmerge=0/0, aggrticks=26286/0, aggrin_queue=26284, aggrutil=19.04%
    vda: ios=1820/0, merge=0/0, ticks=26286/0, in_queue=26284, util=19.04%

これは、さくらのVPSのSSDプランがiopsを10,000 程度で抑えるように設定しているのに対して、お名前.com は、制限がないのかも？しれませんね。正確な要因は不明なので、ご参考までに。

書き込み(write)の実行結果

# fioでテスト用に作成されているファイルを削除する
$ rm -f /home/test.bin
# fioを実行する
$ fio randwrite.fio
fio randwrite.fio
Rand-Write-4k-qd32: (g=0): rw=randwrite, bs=4K-4K/4K-4K, ioengine=libaio, iodepth=32
fio 1.57
Starting 1 process
Jobs: 1 (f=1): [w] [100.0% done] [0K/1890K /s] [0 /461  iops] [eta 00m:00s]
Rand-Write-4k-qd32: (groupid=0, jobs=1): err= 0: pid=9235
  write: io=37192KB, bw=634732 B/s, iops=154 , runt= 60001msec
    slat (usec): min=0 , max=545241 , avg=227.73, stdev=8044.17
    clat (usec): min=314 , max=1394.3K, avg=206265.03, stdev=258167.06
     lat (usec): min=327 , max=1394.3K, avg=206493.39, stdev=258461.97
    bw (KB/s) : min=   45, max= 6753, per=93.51%, avg=578.81, stdev=828.59
  cpu          : usr=0.06%, sys=0.38%, ctx=893, majf=0, minf=22
  IO depths    : 1=0.1%, 2=0.1%, 4=0.1%, 8=0.1%, 16=0.2%, 32=99.7%, >=64=0.0%
     submit    : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
     complete  : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.1%, 64=0.0%, >=64=0.0%
     issued r/w/d: total=0/9298/0, short=0/0/0
     lat (usec): 500=1.75%, 750=6.27%, 1000=7.00%
     lat (msec): 2=21.46%, 4=0.51%, 10=0.19%, 20=0.55%, 50=2.90%
     lat (msec): 100=5.81%, 250=21.41%, 500=18.35%, 750=8.93%, 1000=3.41%
     lat (msec): 2000=1.46%

Run status group 0 (all jobs):
  WRITE: io=37192KB, aggrb=619KB/s, minb=634KB/s, maxb=634KB/s, mint=60001msec, maxt=60001msec

Disk stats (read/write):
  dm-0: ios=0/9870, merge=0/0, ticks=0/1979414, in_queue=1982166, util=99.97%, aggrios=0/9347, aggrmerge=0/536, aggrticks=0/1897193, aggrin_queue=1897183, aggrutil=99.94%
    vda: ios=0/9347, merge=0/536, ticks=0/1897193, in_queue=1897183, util=99.94%

書き込みは、すごく待たされてますね。
読みと書きでこれだけ速度が違うんですね。この差の大きさが意外でした。確かに使ってみるとデータベースの書き込みにウン！？と感じるときはあるんですよね。でも、表示するときに、さくらのVPSより良い感じがするのも納得ではありますね。

数値からもパフォーマンスの違いがはっきりと見えますね。さすがにSSDという感じです。

この計測では、runtimeが指定してありますから、実際のコマンドが終了するのは、常に60秒後となり、体感的には同じになります。このruntimeを指定せずに繰り返し回数を指定して、fioを実行してみると明らかな体感を得ることができます。次にその簡単な設定例を記載しておきます。

さくらのVPSのSSDプランでは、iopsの上限を上記のパフォーマンス計測において 10,000 程度に抑えるように設定してあるので、単純なシーク読み込みでは、お名前.com VPS(KVM) に負けたりします。（書き込みは間違いなくお名前.com VPS(KVM) の比ではありませんが・・・。）

fio のパラメータをいろいろいじってさくらインターネットのサイトに提示してある iops = 10,000 という値に到達できずに、結局、さくらインターネットのサポートにパラメータを教えていただきました。

個人的に色々とパラメータをいじったのもあって、さくらのVPSのSSDの高速もわかりましたが、お名前.com VPS(KVM) の意外なパフォーマンスもわかりました。
そのことで、さくらのVPSの通常ディスクのプランとのパフォーマンスの違いが、理解できた気もしました。

少なくとも今回わかったことは、SSDは間違いなく早い です。
データベースのアクセスが多い方、ファイルの書き込みが多い方には、間違いなくおすすめなVPSだと思いますね。

通常ドライブとのパフォーマンスの差は、はっきりしていて、
さくらインターネットのサイトに提示してあるとおり、社内比較で通常ドライブのプラン比較では、約７倍程度となるような設定になっているようです。また、お名前.com VPS(KVM)との比較は、以下のような結果になりました。

読み込み 約4倍
書き込み 約71倍

ただ、これはあくまでも１回の結果でしかなく、もっとデータを採取すべきでしょう。実際に、数回した中でもお名前.com VPS(KVM) では、かなり値がブレまくりますから、ここの数値だけでパフォーマンスが確定するわけではないことに注意してください。

興味のある方は、以下からのどうぞ。いずれもお試し期間があります。

さくらのVPSは、http://vps.sakura.ad.jp/ からどうぞ。

お名前.com VPSは、http://www.onamae-server.com/vps/ からどうぞ。

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さくらのVPS の SSD 1Gプランが出たので、iops を計測してみました。ついでに、お名前.com VPS(KVM) 1Gプランとも比較してみました。(2)

さくらインターネットでのiops計測方法

まずは、fioコマンドのインストール

fioコマンドのパラメータ設定ファイル作成

さくらのVPSでのfio実行結果

読み込み(read)の実行結果

書き込み(write)の実行結果

お名前.com VPS(KVM)でのfio実行結果

読み込み(read)の実行結果

書き込み(write)の実行結果

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