Amazon PIOPS 真的比标准 EBS 更好吗？

更新：请阅读我们的后续文章第二轮测试 – Amazon SSD PIOPS 真的更好吗？

两个月前，亚马逊推出了其 EBS 预置 IOPS (PIOPS)，用于在云中运行高性能数据库，并引入了 EBS 优化型实例，以在 EC2 和 EBS 之间提供专用吞吐量。作为 Redis Cloud 服务的提供商，我们想知道 PIOPS EBS 与 EBS 优化型实例结合使用时，是否会比标准 EBS 与非优化型实例结合使用时在 Redis 上表现更好。注意——亚马逊最近发布了新的 RDS 预置 IOPS。然而，它不适用于 Redis，因此本文不予讨论。

在 AWS 上运行 Redis 对 Redis 用户来说一直是一个挑战，这主要是由于 EBS 的网络和 I/O 吞吐量缓慢且不可预测。尽管 Redis 是一个纯内存数据存储系统，所有数据都从 RAM 提供服务，但它也有两种用于更好持久化的持久化存储机制：AOF（仅追加文件）和快照。这些机制在与持久化存储交互时非常高效，因为它们只使用顺序写入，没有寻道时间。因此，即使在非 SSD 硬件上，Redis 也能很好地进行数据持久化运行。

话虽如此，我们决定对亚马逊的 EBS PIOPS 进行一些基准测试，因为缓慢的存储设备对 Redis 来说仍然可能非常痛苦。当 AOF 的“每秒 fsync”策略由于磁盘 I/O 缓慢而阻塞整个 Redis 操作时，我们就会看到这种情况。此外，用于时间点快照或 AOF 重写的后台保存需要更长时间，因此会使用更多的内存进行写时复制（copy-on-write），从而留给您的应用程序的内存减少。您可能已经看过来自 Strattalux 的详细文章，该文章比较了使用 EBS 优化型和非优化型实例时 PIOPS EBS 与标准 EBS 的性能。虽然他们的测试很有趣，但我们认为我们可以更深入地挖掘，检查简单的 Redis 应用程序的性能是否受不同存储架构的影响。因此，我们非常具体，只测试了顺序写入的性能，忽略了随机读/写和顺序读等其他场景。

对于我们的基准测试，我们还回顾了成本影响，并使用了我们认为更优的标准 EBS 性能配置（1 个 1TB EBS 卷 vs. 10 个 100GB RAID0 EBS，这参考了来自 Netflix 的 Adrian Cockcroft 关于标准 EBS 性能的一篇非常有教育意义的博客）。因此，话不多说，以下是我们的测试详情……

基准测试设置 我们使用了以下设置：PIOPS EBS 搭配优化型实例（即设置了 EBS-Optimized 属性为 true 的 m2.4xlarge）与标准 EBS 搭配非优化型实例（设置了 EBS-Optimized 属性为 false 的 m2.4xlarge）。我们还测试了另一种设置，其中我们比较了 PIOPS EBS 与标准 EBS 在非优化型实例（m2.2xlarge）上的表现。我们的目的是查看因各种原因（例如成本）无法使用 EBS 优化型实例的 AWS 用户是否可以从新的 PIOPS EBS 中受益。这些结果与上述设置非常相似。在所有测试中，我们使用了 2 个运行 memtier_benchmark 负载生成工具的 m1.xlarge 实例（memtier_benchmark 是我们开发的一个用于测试 Redis 和 Memcached 数据存储的高级负载生成工具，我们将很快在我们的 github 账户中分享）。我们在每种配置上运行了 8 个测试来模拟 Redis 应用程序，然后将每个测试运行 3 次并计算平均结果。我们的测试组合包括：

1. 每台负载生成器机器上 100 和 500 个连接（总计 200 和 1000 个连接）
2. 对象大小为 100B 和 1KB
3. 50%/50% 读/写场景，以及 100% 写场景（用于对 EBS 施加负载）

基准测试结果 注意 – 我们选择展示 1KB 对象大小测试的结果，该测试对 EBS 施加了更高的负载。RPS（每秒请求数） 延迟 上图显示了从我们的两个 memteir_benchmark 工具汇总得到的 RPS 和延迟结果。我们的延迟测试考虑了网络往返时间、Redis 处理时间以及 memtier_benchmark 工具解析结果所需的时间。如您所见，所有测试中的 RPS 和延迟大致相同，尽管存在一些差异，这可能是由于测试期间 AWS 基础设施的波动所致。毋庸置疑，Redis 在磁盘访问次数较少时运行得更好。iostats

以上结果取自测试运行时执行的 iostats 命令（这里有一篇有用的AWS 论坛文章，解释了如何解读 Linux iostats）。我们每隔 2.5 秒运行一次 iostats，并汇总了来自两个 EBS 卷的结果。这些图表只展示了 Redis 相关的性能参数——“读”参数未展示，因为在这些测试中它们始终为零。如您所见，除了少数小故障之外，iostats 显示两种 EBS 配置的结果大致相同。设置成本 如前所述，我们想了解标准 EBS 与 PIOPS EBS 选项的成本影响，因此我们使用 us-east-1（北弗吉尼亚）区域的 Amazon EC2 按需价格比较了每月的设置成本

结论 在 AWS 上对 Redis 进行了 32 次密集测试后（每次运行 3 次迭代，总计 96 次测试迭代），我们发现无论是使用非优化型 EBS 实例还是优化型 EBS 实例，Amazon 的 PIOPS EBS 在 Redis 上的表现都没有更好。根据我们的结果，使用正确的标准 EBS 配置可以提供与 PIOPS EBS 相同甚至更好的性能，并且实际上应该可以为您节省资金。请记住，这些发现代表了特定的存储使用模式（仅顺序写入），因此如果您有不同的存储访问模式，您可能需要查看 Stratalux 的测试结果（同时考虑我们建议的不同标准 EBS 配置）。鉴于这些结果，我们计划继续在标准 EBS 配置上运行 Garantia Data 的集群。我们欢迎亚马逊 EBS 团队对我们的基准测试提出意见，并且我们一定会分享我们发现的任何新信息。