Amazon EBS I/O 特性和監控 - Amazon EBS
IOPS磁碟區佇列長度和延遲I/O 大小和磁碟區輸送量限制使用 CloudWatch 監控 I/O 特性監控即時 I/O 效能統計資料相關資源

本文為英文版的機器翻譯版本，如內容有任何歧義或不一致之處，概以英文版為準。

Amazon EBS I/O 特性和監控

在指定的磁碟區組態上，某些 I/O 特性會驅動 EBS 磁碟區的效能行為。

  • 單SSD支援磁碟區、一般用途SSD (gp2 和 gp3) 和佈建IOPSSSD (io1 和 io2)，無論 I/O 操作是隨機還是循序，都能提供一致的效能。

  • 單HDD支援磁碟區、輸送量最佳化HDD (st1) 和冷HDD (sc1)，只有在 I/O 操作大型且循序時，才能提供最佳效能。

若要了解 SSD 和 HDD 磁碟區如何在應用程式中執行，請務必了解磁碟區上的需求、可用的 IOPS 數量、完成 I/O 操作所需的時間，以及磁碟區的輸送量限制之間的連線。

IOPS

IOPS 是比 input/output operations per second. The operations are measured in KiB, and the underlying drive technology determines the maximum amount of data that a volume type counts as a single I/O. I/O size is capped at 256 KiB for SSD volumes and 1,024 KiB for HDD volumes because SSD volumes handle small or random I/O 磁碟區更有效率地代表 HDD 的測量單位。

當小型 I/O 操作依實體順序進行時，Amazon EBS 會嘗試將其合併為單一 I/O 操作，直到達到最大 I/O 大小為止。同樣地，當 I/O 操作大於最大 I/O 大小時，Amazon EBS 會嘗試將其分割為較小的 I/O 操作。下表顯示一些範例。

磁碟區類型 I/O 大小上限 您的應用程式的 I/O 操作 IOPS 數量 備註
SSD 256 KiB 1 x 1024 KiB I/O 操作 4 (1,024÷256=4) Amazon EBS 將 1，024 個 I/O 操作分割為四個較小的 256 KiB 操作。
8 個連續 32 KiB 輸入/輸出操作 1 (8x32=256) Amazon EBS 會將八個連續 32 KiB I/O 操作合併為單一 256 KiB 操作。
8 個隨機 32 KiB I/O 操作 8 Amazon EBS 會分別計算隨機 I/O 操作。
HDD 1,024 KiB 1 x 1024 KiB I/O 操作 1 I/O 操作已經等於 I/O 大小上限。它不會被合併或分割。
8 個連續 128 KiB 輸入/輸出操作 1 (8x128=1,024) Amazon EBS 將八個連續 128 KiB I/O 操作合併為單一 1，024 KiB I/O 操作。
8 個隨機 32 KiB I/O 操作 8 Amazon EBS 會分別計算隨機 I/O 操作。

因此，當您建立支援 3，000 個 IOPS 的 SSD 後端磁碟區 （透過佈建 io1或 io23，000 個 IOPS 的磁碟區、將gp2磁碟區調整為 1，000 GiB 的大小，或使用磁碟gp3區），並且將其連接至可提供足夠頻寬的 EBS 最佳化執行個體時，每秒最多可以傳輸 3，000 個 I/O 的資料，輸送量取決於 I/O 大小。

磁碟區佇列長度和延遲

磁碟區佇列長度是裝置的待處理 I/O 請求數目。延遲是 I/O 操作的 true end-to-end 用戶端時間，換句話說，從將 I/O 傳送到 EBS 到從 EBS 接收 I/O 讀取或寫入完成的確認所經過的時間。佇列長度必須正確校準 I/O 大小和延遲，以避免在訪客作業系統或 EBS 的網路連結上建立瓶頸。

根據特定應用程式的 IOPS 敏感度和延遲，每個工作負載的最佳佇列長度會有所不同。如果您的工作負載未提供足夠的 I/O 請求，以充分利用 EBS 磁碟區可用的效能，則磁碟區可能無法提供您已佈建的 IOPS 或輸送量。

交易密集型應用程式對增加的 I/O 延遲很敏感，非常適合 SSD 支援的磁碟區。您可以維持低佇列長度和磁碟區可用的大量 IOPS，同時維持高 IOPS，同時降低延遲。持續將更多 IOPS 驅動到磁碟區，超過可用數量可能會導致 I/O 延遲增加。

輸送量密集型應用程式對增加的 I/O 延遲較不敏感，且非常適合 HDD 支援的磁碟區。執行大型序列 I/O 時，您可以透過維持高佇列長度來維持HDD字背磁碟區的高輸送量。

I/O 大小和磁碟區輸送量限制

對於SSD背磁碟區，如果您的 I/O 大小非常大，則由於您達到磁碟區的輸送量限制，因此您遇到的 IOPS 數目可能比您佈建的數目更少。例如，具有爆量額度的 1，000 GiB 以下gp2磁碟區具有 3，000 個IOPS的限制，而 250 MiB/s. If you are using a 256 KiB I/O size, your volume reaches its throughput limit at 1000 IOPS (1000 x 256 KiB = 250 MiB). For smaller I/O sizes (such as 16 KiB), this same volume can sustain 3,000 IOPS because the throughput is well below 250 MiB/s. (These examples assume that your volume's I/O的磁碟區輸送量限制未達到執行個體的輸送量限制。) 如需每個 EBS 磁碟區類型輸送量限制的詳細資訊，請參閱 Amazon EBS 磁碟區類型。

對於較小的 I/O 操作，您可能會看到從執行個體內部測量的 a higher-than-provisioned IOPS 值。當執行個體作業系統將小型 I/O 操作合併為較大的操作，再將其傳遞至 Amazon EBS 時，就會發生這種情況。

如果您的工作負載在 HDD 後端st1和sc1磁碟區上使用循序 I/O，您可能會遇到高於預期數量的 IOPS，如從執行個體內部測量。當執行個體作業系統合併序列 I/O 並以 1,024 KiB 大小單位來計數時，會發生此情況。如果您的工作負載使用小型或隨機 I/O，則輸送量可能會低於您的預期。這是因為我們將每個隨機、非連續的 I/O 計入總 IOPS 計數，這可能會導致您比預期更快達到磁碟區的 IOPS 限制。

無論您的 EBS 磁碟區類型為何，如果您未在組態中遇到預期的 IOPS 或輸送量，請確定您的 EC2 執行個體頻寬不是限制因素。您應該一律使用目前世代的 EBS 最佳化執行個體 （或 Gb/s network connectivity) for optimal performance. Another possible cause for not experiencing the expected IOPS is that you are not driving enough I/O 磁碟區中包含 10 個 EBS 的執行個體。

使用 CloudWatch 監控 I/O 特性

您可以使用每個磁碟區的 CloudWatch 磁碟區指標來監控這些 I/O 特性。

監控停滯的 I/O

VolumeStalledIOCheck 會監控 EBS 磁碟區的狀態，以判斷磁碟區何時受損。指標是二進位值，會根據 EBS 磁碟區是否可以完成 I/O 操作，傳回 0（通過） 或 1（失敗） 狀態。

如果VolumeStalledIOCheck指標失敗，您可以等待 AWS 解決問題，也可以採取動作，例如取代受影響的磁碟區，或停止和重新啟動磁碟區連接的執行個體。在大多數情況下，當此指標失敗時，EBS 會在幾分鐘內自動診斷並復原您的磁碟區。您可以使用 中的暫停 I/O 動作 AWS Fault Injection Service 來執行受控實驗，根據此指標測試您的架構和監控，以改善儲存故障的彈性。

監控磁碟區的 I/O 延遲

您可以使用 和 VolumeAvgWiteLatency指標，分別監控 Amazon EBS 磁碟區讀取VolumeAvgReadLatency和寫入操作的平均延遲。

如果您的 I/O 延遲高於您需要的延遲，請確定您的應用程式不會嘗試驅動超過您為磁碟區佈建的 IOPS 或輸送量。使用下列公式計算在特定期間內驅動至磁碟區的平均 IOPS 和輸送量，然後與磁碟區佈建的 IOPS 和輸送量進行比較。

                                  Sum(VolumeReadOps) + Sum(VolumeWriteOps) 
Estimated average IOPS in ops/s = ----------------------------------------
                                        Period - Sum(VolumeIdleTime)
                                        (Sum(VolumeReadBytes) + Sum(VolumeWriteBytes)) / 1024
Estimated average throughput in KiB/s = -----------------------------------------------------
                                                    Period - Sum(VolumeIdleTime)

您也可以監控 VolumeIOPSExceededCheck和 VolumeThroughputExceededCheck指標，以判斷您的工作負載是否持續嘗試驅動 IOPS 或輸送量，而該輸送量高於您磁碟區的佈建效能。如果驅動的 IOPS 持續超過磁碟區佈建的 IOPS 效能，VolumeIOPSExceededCheck指標會傳回 1。如果驅動的輸送量持續超過磁碟區的佈建輸送量效能，VolumeThroughputExceededCheck指標會傳回 1。如果驅動的 IOPS 和輸送量在磁碟區的佈建效能內，則指標會傳回 0。

如果您的應用程式需要的 IOPS 數量超過磁碟區可提供的數量，您應該考慮使用下列其中一項：

  • 佈建足夠的 IOPS 以達到所需延遲的 gp3io2、 或 io1磁碟區

  • 提供足夠基準 IOPS 效能的較大gp2磁碟區

HDD背st1和sc1磁碟區旨在充分利用 1，024 KiB 最大 I/O 大小的工作負載發揮最佳效能。若要判斷磁碟區的平均 I/O 大小，請除VolumeWriteBytes以 VolumeWriteOps。同樣的計算方式也可套用至讀取操作。如果平均 I/O 大小低於 64 KiB，則增加傳送到 st1 或 sc1 磁碟區的 I/O 操作之大小應可提高效能。

監控 gp2、 st1和 sc1磁碟區的爆量儲存貯體平衡

BurstBalance 將 gp2、st1 和 sc1 磁碟區的爆量儲存貯體額度顯示為剩餘額度的百分比。當爆量儲存貯體耗盡時，磁碟區 I/O (對於 gp2 磁碟區) 或磁碟區輸送量 (對於 st1 和 sc1 磁碟區) 將限制為基準。檢查 BurstBalance 值以確定您的磁碟區是否因此受到限制。如需可用 Amazon EBS 指標的完整清單，請參閱 Amazon CloudWatch 的 AmazonEBS 指標和 Nitro 型執行個體的 Amazon EBS 指標。

監控即時 I/O 效能統計資料

您可以存取連接至 Nitro 型 Amazon EBS 執行個體的 Amazon EC2 磁碟區的即時詳細效能統計資料。

您可以結合這些統計資料來衍生平均延遲和 IOPS，或檢查 I/O 操作是否已完成。您也可以檢視應用程式超過 EBS 磁碟區或連接執行個體佈建的 IOPS 或輸送量限制的總時間。透過追蹤這些統計資料隨時間增加，您可以識別是否需要增加佈建的 IOPS 或輸送量限制，以最佳化應用程式的效能。詳細的效能統計資料也包括讀取和寫入 I/O 操作的長條圖，透過追蹤在延遲頻帶內完成的 I/O 操作總數，提供 I/O 延遲的分佈。

如需詳細資訊，請參閱Amazon EBS 詳細效能統計資料。

相關資源

如需 Amazon EBS I/O 特性的詳細資訊，請參閱下列 re：Invent 簡報：Amazon EBS：Designing for Performance。