CN113868052A - 基于pid算法的iops测试方法、装置和存储介质 - Google Patents

基于pid算法的iops测试方法、装置和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种基于PID算法的IOPS测试方法、装置和存储介质。所述方法包括：接收测试配置信息，所述测试配置信息包括目标时延；调用所述PID算法，动态调整iorate参数的值进行IOPS测试，其中，所述iorate参数表示每秒产生的IO个数；判断当前时延值是否达到目标时延，若是，则输出目标时延下的IOPS测试结果。本方法测试的IOPS值能够更真实反映存储系统在某个时延下的性能，避免通过尝试方式多次测试判断，减少了测试时间，提高了测试效率。

Description

基于PID算法的IOPS测试方法、装置和存储介质
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，特别是涉及一种基于PID算法的IOPS测试方法、装置和存储介质。
背景技术
存储系统的性能一般有IOPS(Input/Output Operations Per Second，每秒读写次数)、带宽、时延三个指标，但是在某些测试中，某个时延下的最大IOPS性能值也是一个重点关注的性能值，当前大部分的性能测试工具在测试该性能值的方法是多次尝试设置IOPS值，直到测试出符合某个时延的IOPS值，该方法需要多次尝试测试才能测试出具体的IOPS值。目前的尝试方法有两种，一种是通过脚本的方式使用二分法来调整iorate值(测试工具常用的配置，每秒产生的io个数)，根据时延结果调整iorate，直到最终结果满足时延要求。另外一种是在测试初期通过步长的方式逐步增加iorate，一定周期内平均时延满足要求后，使用固定的iorate进行测试，验证长时间下满足时延要求。上述的两种方法在整个性能测试周期内，iorate都为固定的不变值，容易出现测试不准的现象。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于PID算法的IOPS测试方法、装置和存储介质，使得测试结果更真实反映存储系统在某个时延下的性能，避免通过尝试方式多次测试判断，减少测试时间，提高测试效率。
一方面，提供一种基于PID算法的IOPS测试方法，所述方法包括：
接收测试配置信息，所述测试配置信息包括目标时延；
调用所述PID算法，动态调整iorate参数的值进行IOPS测试，其中，所述iorate参数表示每秒产生的IO个数；
判断当前时延值是否达到目标时延，若是，则输出目标时延下的IOPS测试结果。
在其中一个实施例中，所述调用所述PID算法，动态调整iorate参数的值包括：
根据当前时延与所述目标时延的差值和当前的iorate参数值，计算下一时刻的iorate参数值。
在其中一个实施例中，通过以下公式动态调整iorate参数值：
Figure BDA0003269984500000021
其中，
iorate(t+1)表示t+1时刻的iorate参数值；iorate(t)表示t时刻的iorate参数值；e(t)表示t时刻目标时延减去实际时延的差值；Kp为比例系数，Ki为积分系数，Kd为微分系数。
在其中一个实施例中，接收当前时延是否达到目标时延的反馈信息，若当前时延未达到目标时延，则继续动态调整所述iorate参数值。
在其中一个实施例中，在当前时延值达到目标时延后，设置测量窗口，在所述测量窗口中进行多轮IOPS测量，得到平均IOPS、最大IOPS和最小IOPS。
在其中一个实施例中，判断所述平均IOPS、所述最大IOPS和所述最小IOPS是否满足预设条件，若满足，则记录所述测量窗口内每轮得到的所述IOPS值，得到稳态IOPS曲线。
另一方面，提供一种基于PID算法的IOPS测试装置，所述装置包括：
接收模块，用于接收测试配置信息，所述测试配置信息包括目标时延；
测试模块，用于调用所述PID算法，动态调整iorate参数的值进行IOPS测试，其中，所述iorate参数表示每秒产生的IO个数；
输出模块，用于判断当前时延值是否达到目标时延，若是，则输出目标时延下的IOPS测试结果。
在其中一个实施例中，所述调用所述PID算法，动态调整iorate参数的值包括：
根据当前时延与所述目标时延的差值和当前的iorate参数值，计算下一时刻的iorate参数值。
在其中一个实施例中，通过以下公式动态调整iorate参数值：
Figure BDA0003269984500000031
其中，
iorate(t+1)表示t+1时刻的iorate参数值；iorate(t)表示t时刻的iorate参数值；e(t)表示t时刻目标时延减去实际时延的差值；Kp为比例系数，Ki为积分系数，Kd为微分系数。
又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
接收测试配置信息，所述测试配置信息包括目标时延；
调用所述PID算法，动态调整iorate参数的值进行IOPS测试，其中，所述iorate参数表示每秒产生的IO个数；
判断当前时延值是否达到目标时延，若是，则输出目标时延下的IOPS测试结果。
上述基于PID算法的IOPS测试方法、装置和存储介质，通过在测试过程中基于PID算法不断动态调整iorate值，使得测试的IOPS值能够更真实反映存储系统在某个时延下的性能，避免通过尝试方式多次测试判断，减少了测试时间，提高了测试效率。
附图说明
图1为一个实施例中基于PID算法的IOPS测试方法流程示意图；
图2为一个实施例中PID算法功能模块示意图；
图3为一个实施例中基于PID算法的IOPS测试装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供一种基于PID算法的IOPS测试方法，所述方法包括：
步骤S102：接收测试配置信息，所述测试配置信息包括目标时延。
本步骤中，为了测试在特定的目标时延下的IOPS性能，在配置信息中包括目标时延，以使得测试装置在初始化时确定需要测试哪个IO时延下的IOPS性能。
步骤S104：调用所述PID算法，动态调整iorate参数的值进行IOPS测试，其中，所述iorate参数表示每秒产生的IO个数。
本步骤中，PID算法可以通过多个模块来实现，如图2所示，包括比例调节模块、积分调节模块、微分调节模块和反馈单元。
PID调节(PID regulating)经典控制理论中控制系统的一种基本调节方式，是具有比例、积分和微分作用的一种线性调节规律。
比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。
积分调节作用：是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用就越强。反之Ti大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器。
微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反应的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成PD或PID控制器。
本步骤中调用PID算法，动态调整iorate参数值，从而进行IOPS测试。
步骤S106：判断当前时延值是否达到目标时延，若是，则输出目标时延下的IOPS测试结果。
在每次调整iorate参数值后，均进行相应的IOPS测试和时延测试，判断当前时延是否达到预定的目标时延，若达到，则输出目标时延下的IOPS测试结果，并将测试结果存储在数据库中。若没有达到，则继续动态调整iorate参数值后再次进行IOPS测试，直至达到目标时延要求。
上述基于PID算法的IOPS测试方法，通过在测试过程中基于PID算法不断动态调整iorate值，使得测试的IOPS值能够更真实反映存储系统在某个时延下的性能，避免通过尝试方式多次测试判断，减少了测试时间，提高了测试效率。
在其中一个实施例中，所述调用所述PID算法，动态调整iorate参数的值包括：
根据当前时延与所述目标时延的差值和当前的iorate参数值，计算下一时刻的iorate参数值。
优选地，可以通过以下公式动态调整iorate参数值：
Figure BDA0003269984500000051
其中，
iorate(t+1)表示t+1时刻的iorate参数值；iorate(t)表示t时刻的iorate参数值；e(t)表示t时刻目标时延减去实际时延的差值；Kp为比例系数，Ki为积分系数，Kd为微分系数。
以下给出一个具体的实施过程：
假设测试工具为vdbench，Kp、Ki、Kd分别代表比例值、积分值、微分值，其值分别为Kp＝10、Ki＝2、Kd＝5，测试时延小于1s的IOPS值。
步骤1：在vdbench测试工具中增加一个配置参数targetlatency＝1s，并解析该参数。
步骤2：当解析到该参数后，vdbench忽略配置文件中的iorate参数，设置iorate为默认值10000。
步骤3：vdbench按照iorate＝10000进行测试1分钟后，按照PID算法计算第2分钟要使用的iorate值；
假设e(0)＝0.2730,则第2分钟的iorate值为10000+10*0.2730+2*0.2730+5*0.2730＝10004(不满足整数的部分舍弃掉)。
步骤4：vdbench按照iorate＝10004进行测试1分钟后，按照PID算法计算第3分钟要使用的iorate值；
假设e(1)＝0.1356,则第3分钟的iorate值为10004+10*0.1356+2*(0.2730+0.1356)+5*(0.1356-2*0.2730)＝10004。
步骤5：vdbench按照iorate＝10004进行测试1分钟后，按照PID算法计算第4分钟要使用的iorate值；
假设e(2)＝0.1298,则第4分钟的iorate值为10004+10*0.1298+2*(0.2730+0.1356+0.1298)+5*(0.1298-2*0.1356+0.2730)＝10007。
步骤:6重复步骤5，直到测试时间结束或满足测试需求。
在其中一个实施例中，接收当前时延是否达到目标时延的反馈信息，若当前时延未达到目标时延，则继续动态调整所述iorate参数值。
具体地，可以通过图2中的反馈单元接收反馈信息，在当前时延未达到目标时延，则继续动态调整所述iorate参数值。
在其中一个实施例中，在当前时延值达到目标时延后，设置测量窗口，在所述测量窗口中进行多轮IOPS测量，得到平均IOPS、最大IOPS和最小IOPS。
具体地，在当前时延值达到目标时延后，设置测量窗口，每向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据时，记录待测固态硬盘读写时的IOPS，若多次向待测固态硬盘随机持续写入预设的时间阈值的测试数据，则记录多次待测固态硬盘读写时的IOPS。
重复执行上述步骤，直至达到预设的测量轮次，利用测量窗口内每轮得到的待测固态硬盘的IOPS，得到平均IOPS、最大IOPS、最小IOPS和IOPS斜率；其中，IOPS斜率为测量窗口内每轮得到的待测固态硬盘的IOPS拟合的直线的斜率。
在其中一个实施例中，判断所述平均IOPS、所述最大IOPS和所述最小IOPS是否满足预设条件，若满足，则记录所述测量窗口内每轮得到的所述IOPS值，得到稳态IOPS曲线。
具体地，判断所述平均IOPS、所述最大IOPS和所述最小IOPS是否满足以下预设条件：
MAX(IOPS)–MIN(IOPS)<＝Ave(IOPS)*20％，Slope(IOPS)＝(MAX(IOPS)–MIN(IOPS))*(测量轮次-1)，式中，MAX(IOPS)表示最大IOPS，MIN(IOPS)表示最小IOPS，Ave(IOPS)表示平均IOPS，Slope(IOPS)表示IOPS斜率。
若满足，则记录所述测量窗口内每轮得到的所述IOPS值，得到稳态IOPS曲线。
本实施例中，由于给出了准确的稳态判断条件，一旦满足便可以输出相应的稳态IOPS曲线，而无需再进行测试，通过前后多组测试结果来判断是否达到稳态，节省了测试时间，提高了测试效率。
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图3所示，提供一种基于PID算法的IOPS测试装置，所述装置包括：
接收模块301，用于接收测试配置信息，所述测试配置信息包括目标时延；
测试模块302，用于调用所述PID算法，动态调整iorate参数的值进行IOPS测试，其中，所述iorate参数表示每秒产生的IO个数；
输出模块303，用于判断当前时延值是否达到目标时延，若是，则输出目标时延下的IOPS测试结果。
在其中一个实施例中，所述调用所述PID算法，动态调整iorate参数的值包括：
根据当前时延与所述目标时延的差值和当前的iorate参数值，计算下一时刻的iorate参数值。
在其中一个实施例中，通过以下公式动态调整iorate参数值：
Figure BDA0003269984500000081
其中，
iorate(t+1)表示t+1时刻的iorate参数值；iorate(t)表示t时刻的iorate参数值；e(t)表示t时刻目标时延减去实际时延的差值；Kp为比例系数，Ki为积分系数，Kd为微分系数。
在其中一个实施例中，所述接收模块301接收当前时延是否达到目标时延的反馈信息，若当前时延未达到目标时延，则所述测试模块302继续动态调整所述iorate参数值。
在其中一个实施例中，在当前时延值达到目标时延后，设置测量窗口，所述测试模块302在所述测量窗口中进行多轮IOPS测量，得到平均IOPS、最大IOPS和最小IOPS。
在其中一个实施例中，判断所述平均IOPS、所述最大IOPS和所述最小IOPS是否满足预设条件，若满足，则所述输出模块303记录所述测量窗口内每轮得到的所述IOPS值，得到稳态IOPS曲线。
关于基于PID算法的IOPS测试装置的具体限定可以参见上文中对于基于PID算法的IOPS测试方法的限定，在此不再赘述。上述基于PID算法的IOPS测试装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
接收测试配置信息，所述测试配置信息包括目标时延；
调用所述PID算法，动态调整iorate参数的值进行IOPS测试，其中，所述iorate参数表示每秒产生的IO个数；
判断当前时延值是否达到目标时延，若是，则输出目标时延下的IOPS测试结果。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据当前时延与所述目标时延的差值和当前的iorate参数值，计算下一时刻的iorate参数值。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
通过以下公式动态调整iorate参数值：
Figure BDA0003269984500000091
其中，
iorate(t+1)表示t+1时刻的iorate参数值；iorate(t)表示t时刻的iorate参数值；e(t)表示t时刻目标时延减去实际时延的差值；Kp为比例系数，Ki为积分系数，Kd为微分系数。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
接收当前时延是否达到目标时延的反馈信息，若当前时延未达到目标时延，则继续动态调整所述iorate参数值。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
在当前时延值达到目标时延后，设置测量窗口，在所述测量窗口中进行多轮IOPS测量，得到平均IOPS、最大IOPS和最小IOPS。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
判断所述平均IOPS、所述最大IOPS和所述最小IOPS是否满足预设条件，若满足，则记录所述测量窗口内每轮得到的所述IOPS值，得到稳态IOPS曲线。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于PID算法的IOPS测试方法，其特征在于，所述方法包括：
接收测试配置信息，所述测试配置信息包括目标时延；
调用所述PID算法，动态调整iorate参数的值进行IOPS测试，其中，所述iorate参数表示每秒产生的IO个数；
判断当前时延值是否达到目标时延，若是，则输出目标时延下的IOPS测试结果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调用所述PID算法，动态调整iorate参数的值包括：
根据当前时延与所述目标时延的差值和当前的iorate参数值，计算下一时刻的iorate参数值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过以下公式动态调整iorate参数值：
Figure FDA0003269984490000011
其中，
iorate(t+1)表示t+1时刻的iorate参数值；iorate(t)表示t时刻的iorate参数值；e(t)表示t时刻目标时延减去实际时延的差值；Kp为比例系数，Ki为积分系数，Kd为微分系数。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，
接收当前时延是否达到目标时延的反馈信息，若当前时延未达到目标时延，则继续动态调整所述iorate参数值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在当前时延值达到目标时延后，设置测量窗口，在所述测量窗口中进行多轮IOPS测量，得到平均IOPS、最大IOPS和最小IOPS。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，判断所述平均IOPS、所述最大IOPS和所述最小IOPS是否满足预设条件，若满足，则记录所述测量窗口内每轮得到的所述IOPS值，得到稳态IOPS曲线。
7.一种基于PID算法的IOPS测试装置，其特征在于，所述装置包括：
接收模块，用于接收测试配置信息，所述测试配置信息包括目标时延；
测试模块，用于调用所述PID算法，动态调整iorate参数的值进行IOPS测试，其中，所述iorate参数表示每秒产生的IO个数；
输出模块，用于判断当前时延值是否达到目标时延，若是，则输出目标时延下的IOPS测试结果。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调用所述PID算法，动态调整iorate参数的值包括：
根据当前时延与所述目标时延的差值和当前的iorate参数值，计算下一时刻的iorate参数值。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，通过以下公式动态调整iorate参数值：
Figure FDA0003269984490000021
其中，
iorate(t+1)表示t+1时刻的iorate参数值；iorate(t)表示t时刻的iorate参数值；e(t)表示t时刻目标时延减去实际时延的差值；Kp为比例系数，Ki为积分系数，Kd为微分系数。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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