缓存对 Azure 中磁盘性能的影响

与本地计算机很类似的是，虚拟机性能通常也与 VM 的数据读写速度直接相关。为了解如何提高性能，我们首先要了解性能的测量方式。我们还必须了解影响测量的设置和选择。

我们将专门了解用于 VM 的基础磁盘和存储。了解性能时，请记得还必须考虑应用程序层。例如，如果在 VM 中运行数据库，则需要了解数据库特定的性能设置，确保针对运行数据库的 VM 和存储进行了优化。

我们先来定义一些术语以及 Azure 就其给出的保证。

每秒 I/O 操作数

所选的存储类型（标准或高级）将决定磁盘的速度。我们按每秒 I/O 操作数（即 IOPS，读作“eye-ops”）测量此性能。

IOPS 是磁盘在 1 秒钟内可处理的请求数。单个请求是一次读取或写入操作。该测量值直接应用于存储。例如，如果你的磁盘能够执行 5000 IOPS，则表示理论上，它每秒可处理 5,000 次读取和/或写入操作。

注意

外部因素（包括延迟）可能会影响 IOPS。

IOPS 直接影响应用程序的性能。某些应用程序（如零售网站）需要较高的 IOPS，这样才能处理必须快速处理以保证网站响应的所有小型和随机 I/O 请求。

将高级存储磁盘连接到高规格 VM 时，Azure 会根据磁盘规格预配保障数目的 IOPS。例如，P50 磁盘预配 7500 IOPS。每个大型 VM 还存在一个其所能承受的特定 IOPS 限制。例如，标准 GS5 VM 的限制为 80,000 IOPS。

IOPS 是磁盘的性能度量值，但这是一个理论限制。还有另外两个因素会影响实际应用程序的性能：吞吐量和延迟。

吞吐量是应用程序按指定的时间间隔（通常为每秒）发送到存储磁盘的数据量。如果应用程序正在使用大量数据执行 I/O，则需要高吞吐量。

Azure 根据磁盘的规格在高级存储磁盘中提供吞吐量。例如，P50 磁盘预配 250 MB/秒的磁盘吞吐量。每个高规格 VM 还存在一个其所能承受的特定吞吐量限制。例如，标准 GS5 VM 的最大吞吐量为 2,000 MB/秒。

吞吐量与 IOPS 直接相关，一项出现变化将直接影响另一项。要获得吞吐量的理论限制，可以使用公式：IOPS x I/O size = throughput。请务必在规划应用程序时考虑这两个值。

读取和写入数据需要时间。延迟是应用向磁盘发送请求并获得响应所需的时间。从根本上讲，延迟显示了处理单个读取或写入 I/O 请求所需的时间。

延迟限制了 IOPS。例如，如果我们的磁盘可处理 5000 IOPS，但处理每个操作需要 10 毫秒，则由于处理时间的原因，我们的应用被限制为每秒 500 次操作。此示例是一个简单的图示，大多数情况下的延迟要低得多。最终，延迟和吞吐量将决定应用处理存储数据的速度。

高级存储提供一致的低延迟，你可在必要时通过缓存来降低延迟。

可选择适当的 VM 大小和存储类型，以调整并平衡 VM 磁盘的 IOPS、吞吐量和延迟。通常，VM 越大或越昂贵，越能保证最大的 IOPS 和吞吐量。将标准存储和高级存储、HDD 和 SSD 选项进行权衡，你可使用多项参数。

要选择正确的组合，请了解应用程序的要求。高 I/O 应用程序（例如数据库服务器或在线事务处理系统）需要更高的 IOPS，而更基于计算的应用程序可能要求更低。此外，应用程序执行的操作类型将影响吞吐量。随机访问 I/O 较高，往往导致速度比长时间顺序读取的慢。

选择配置后，可使用 Iometer 等工具测试 Linux 和 Windows VM 上的磁盘性能。此测试将让你更真实地了解所期望的性能。它还有助于确定提高应用存储使用情况的方法。例如，执行单线程 I/O 的应用程序可能因延迟而降低 I/O 性能。

在下一单元中，我们将了解还可采取哪些措施来提高磁盘性能。