CN116820861A - 一种企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试方法及测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试方法，本方法包括以下步骤：S1、安全擦除SSD，使SSD恢复到Fresh Out of Box状态；S2、使用fio工具，对被测SSD进行预处理；S3、判断被测SSD是否有空闲垃圾回收机制；S4、在工作负载之间设置主机Idle时间，通过读写性能值变化趋势，得出被测SSD主控在不同的Idle时间后的读写性能，由此看出SSD主控在空闲时垃圾回收的时间性能；S5、统计步骤S4的读写性能值，绘制性能图，生成测试报告。本发明可以测试企业级SSD是否有SSD主控空闲垃圾回收机制，可以得出不同企业级SSD的垃圾回收时间，可以在企业实际应用负载中增加SSD主控Idle时间，从而减少垃圾回收机制对SSD主控资源占用导致的SSD性能降低，从而充分利用SSD的性能。
Description
技术领域
本发明涉及硬盘技术领域，具体为一种企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试方法及测试装置。
背景技术
随着云计算、大数据等新兴技术快速发展，互联网服务加速普及，企业加快数字化转型，数据呈现井喷状态，企业级SSD（Solid State Drives 固态硬盘）市场需求与规模不断攀升。
目前企业级SSD的主流存储颗粒为NAND Flash，由于特性NAND Flash无法覆盖写，block是擦除的最小单位，page是写的最小单位。当我们修改某个page时，通常将修改的数据直接写入一个新的 page，而将原来的旧的 page设置为无效的状态，此时该 page 的修改操作就算完成了。之后 SSD FTL (Flash Translation Layer) 会执行垃圾回收GC（garbage collection）算法，回收处于无效状态的page。以上步骤运行垃圾回收算法时，FTL 需要对回收的 block 中的有效的page进行额外的拷贝操作，对回收的block进行擦除操作，这些操作会占用SSD的带宽，从而降低SSD的读写性能。
当然也有其他情况造成SSD进行垃圾回收，如：WL(wear leveling) 造成的GC，处理ECC（Error Checking and Correction）错误block造成的GC
现有技术的不足：
为了解决上述问题，SSD主控生产厂家会设计在SSD空闲时运行垃圾回收机制，这样在SSD读写数据时就不会占用额外的主控资源，从而提升SSD的读写性能。
但是目前业内没有SSD主控闲置时是否会运行垃圾回收机制的方法，以及SSD主控运行垃圾回收所需要时间的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试方法及测试装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试方法，本方法包括以下步骤：
S1、安全擦除SSD，使SSD恢复到Fresh Out of Box状态；
S2、使用fio工具，对被测SSD进行预处理；
S3、判断被测SSD是否有空闲垃圾回收机制；
S4、在工作负载之间设置主机Idle时间，通过读写性能值变化趋势，得出被测SSD主控在不同的Idle时间后的读写性能，由此看出SSD主控在空闲时垃圾回收的时间性能；
S5、统计步骤S4的读写性能值，绘制性能图，生成测试报告。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2具体步骤为设置运行工作负载，对被测SSD写入数据，直至被测SSD达到稳态，垃圾回收机制（GC）发生作用。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中被测SSD无空闲垃圾回收机制时结束测试。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S3中被测SSD有空闲垃圾回收机制时继续测试确定被测SSD的最佳垃圾回收时间。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中写入数据为可选工作负载。
作为本发明的进一步改进，所述fio通过调节参数块大小、线程、队列深度、读写形式、读写比例以及运行时间对被测SSD时间读写压力。
作为本发明的进一步改进，本方法中工作负载选择在每5s的工作负载中增加50s的SSD主控Idle时间，则SSD的平均IOPS性能会由122K增加到610K。
作为本发明的进一步改进，本发明还提供了企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试装置，本测试装置包括服务器平台和操作系统。
作为本发明的进一步改进，所述测试平台包括：
服务器平台，用于提供测试企业级固态硬盘垃圾回收机制的实验环境；
服务器平台处理器，用于执行计算机程序；
服务器平台操作系统，对服务器软硬件及数据资源进行管理调度；
测试脚本，垃圾回收性能指标测试的脚本；
服务器平台内存，为所述服务器平台操作系统和所述测试脚本的运行提供环境；
服务器平台网络接口，用于和PC端通信、传输资料；
被测固态硬盘。
作为本发明的进一步改进，所述操作系统包括：
PC端，测试人员操作的计算机；
PC端处理器，用于执行计算机程序；
PC端内存，为PC端计算机提供运行环境；
PC端网络接口，用于和服务器平台通信、传输资料；
PC端操作系统，对PC端软硬件及数据资源进行管理调度；
EXCEL软件，整理测试脚本输出的数据，绘制图表。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明可以测试企业级SSD是否有SSD主控空闲垃圾回收机制，根据提供的SSD垃圾回收机制的测试流程，根据对SSD运行垃圾回收前后的读写性能图对比，可以得出不同企业级SSD的垃圾回收时间；
本发明可以测试得出SSD主控在特定的企业应用的负载时，SSD主控充分进行垃圾回收机制所需要的主控Idle的时间。可以在企业实际应用负载中增加SSD主控Idle时间，从而减少垃圾回收机制对SSD主控资源占用导致的SSD性能降低，从而充分利用SSD的性能。
附图说明
图1为一种企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试方法的流程图；
图2为一种企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试方法的测试脚本的运行流程图；
图3为一种企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试装置原理框图；
图4为本发明实施例2提供的企业级固态硬盘垃圾回收性能图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定”、“安装”、“连接”或“设置”有另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上的。需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有说明书特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
作为本发明的进一步改进，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
实施例
请参阅图3，本发明提供一种技术方案：企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试装置，本测试装置包括服务器平台和操作系统。
所述测试平台包括：
服务器平台，用于提供测试企业级固态硬盘垃圾回收机制的实验环境；
服务器平台处理器，用于执行计算机程序；
服务器平台操作系统，对服务器软硬件及数据资源进行管理调度；
测试脚本，垃圾回收性能指标测试的脚本；
服务器平台内存，为所述服务器平台操作系统和所述测试脚本的运行提供环境；
服务器平台网络接口，用于和PC端通信、传输资料；
被测固态硬盘。
所述操作系统包括：
PC端，测试人员操作的计算机；
PC端处理器，用于执行计算机程序；
PC端内存，为PC端计算机提供运行环境；
PC端网络接口，用于和服务器平台通信、传输资料；
PC端操作系统，对PC端软硬件及数据资源进行管理调度；
EXCEL软件，整理测试脚本输出的数据，绘制图表。
实施例
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试方法，本方法包括以下步骤：
1）搭建实验环境，选择相应的服务器平台、操作系统等其他硬件，如图1所示。
2）安全擦除SSD，使SSD恢复到FOB（Fresh Out of Box）状态。
3）对SSD进行预处理至稳态，即对盘写入数据直至SSD垃圾回收机制产生作用。其中写入的数据为可选工作负载，通过设置fio参数中的块大小、线程、队列深度、读写形式、读写比例，运行时间等。记录此时的性能值a，性能值a为SSD发生垃圾回收机制时的性能值。
4）Idle时间设为1m，为保证SSD主控的垃圾回收机制已经在主机Idle时间内完成，所以这边的Idle时间应尽量设大，可以设为大于1m。
5）再次运行步骤2）的工作负载，记录此时的性能值b，性能值b为SSD在主机Idle期间发生垃圾回收机制后，再次运行工作负载后的性能值。
6）对比性能值a和性能值b，如果性能值a与性能值b相等，则可以判断主机Idle前后垃圾回收情况一致，如果性能值a小于性能值b，则可以判断主机Idle期间进行了垃圾回收。则该SSD主控有主机空闲时垃圾回收机制；
在确定SSD主控有空闲时垃圾回收机制，可以进一步确定特定工作负载条件下的最佳主机Idle时间，以使SSD主控可以充分进行垃圾回收，特定工作负载可以根据企业时间的应用负载情况进行确定，通过设置fio参数中的块大小、线程、队列深度、读写形式、读写比例，运行时间等对被测SSD时间读写压力。
运行可选的工作负载，记录性能值c，工作负载运行时间为5s，性能值c为该负载5s的平均IOPS。
主机Idle，Idle时间递增，以确定SSD主控在完成步骤S46的工作负载后，需要垃圾回收的时间，Idle时间设为5s、10s、15s、25s、50s；
步骤7）、8）循环360次，以多次记录360次性能值c，确定被测SSD在主机Idle一定时间后性能值，本实施例中Idle时间设为5s、10s、15s、25s、50s，每个Idle时间均循环360次。
9）运行与步骤S46一样的可选的工作负载，记录性能值d，性能值d为baseline性能值，即SSD主控没有Idle时间，SSD主控运行垃圾回收时的性能。本实施例中，循环次数为360次，记录360次的性能值d，以用来和性能值c进行对比；
循环次数n，本实施例中为360次，可以设置为其他数值。
统计输出所有循环的性能值c、d。
本发明中每个Idle时间（5s、10s、15s、25s、50s）的性能值c和性能值d可以视为一个state如图4所示，可以通过不同state的性能值c与性能值d的对比得出在哪个Idle时间后，SSD主控可以充分完成垃圾回收机制；
从图4可以看出， SSD主控Idle时间为5s时，SSD主控Idle后的被测SSD性能值c与不Idle的被测SSD性能值d相差不大，可以得出结论SSD主控Idle时间5s，垃圾回收机制未完全完成，因此SSD主控Idle5s后性能未显著提升；
主控Idle5s、Idle10s、Idle15s、Idle25s、Idle50s后的性能值c逐渐分布610kIOPS左右，可以得出结论SSD主控随着Idle时间的增加，SSD主控的垃圾回收机制越来越充分的完成，并且在SSD主控Idle时间为50s时基本可以完成垃圾回收机制；
选定的工作负载中，可以选择在每5s的工作负载中增加50s的SSD主控Idle时间，则SSD的平均IOPS性能会由122K左右增加到610K左右。同样的如果增加其他时间的SSD主控Idle时间（5s、10s、15s、25s）SSD的平均IOPS性能也同样有所增加，增加的IOPS性能分布情况如图4所示。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试方法，其特征在于：本方法包括以下步骤：
S1、安全擦除SSD，使SSD恢复到Fresh Out of Box状态；
S2、使用fio工具，对被测SSD进行预处理；
S3、判断被测SSD是否有空闲垃圾回收机制；
S4、在工作负载之间设置主机Idle时间，通过读写性能值变化趋势，得出被测SSD主控在不同的Idle时间后的读写性能，由此看出SSD主控在空闲时垃圾回收的时间性能；
S5、统计步骤S4的读写性能值，绘制性能图，生成测试报告。
2.根据权利要求1所述的企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试方法，其特征在于：所述步骤S2具体步骤为设置运行工作负载，对被测SSD写入数据，直至被测SSD达到稳态，垃圾回收机制（GC）发生作用。
3.根据权利要求1所述的企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试方法，其特征在于：所述步骤S3中被测SSD无空闲垃圾回收机制时结束测试。
4.根据权利要求1所述的企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试方法，其特征在于：所述步骤S3中被测SSD有空闲垃圾回收机制时继续测试确定被测SSD的最佳垃圾回收时间。
5.根据权利要求2所述的企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试方法，其特征在于：所述步骤S2中写入数据为可选工作负载。
6.根据权利要求1所述的企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试方法，其特征在于：所述fio通过调节参数块大小、线程、队列深度、读写形式、读写比例以及运行时间对被测SSD时间读写压力。
7.根据权利要求2所述的企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试方法，其特征在于：本方法中工作负载选择在每5s的工作负载中增加50s的SSD主控Idle时间，则SSD的平均IOPS性能会由122K增加到610K。
8.根据权利要求1-8任意一项所述的企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试装置，其特征在于：本测试装置包括服务器平台和操作系统。
9.根据权利要求8所述的企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试装置，其特征在于：所述测试平台包括：
服务器平台，用于提供测试企业级固态硬盘垃圾回收机制的实验环境；
服务器平台处理器，用于执行计算机程序；
服务器平台操作系统，对服务器软硬件及数据资源进行管理调度；
测试脚本，垃圾回收性能指标测试的脚本；
服务器平台内存，为所述服务器平台操作系统和所述测试脚本的运行提供环境；
服务器平台网络接口，用于和PC端通信、传输资料；
被测固态硬盘。
10.根据权利要求8所述的企业级固态硬盘垃圾回收机制的测试装置，其特征在于：所述操作系统包括：
PC端，测试人员操作的计算机；
PC端处理器，用于执行计算机程序；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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