Que signifie la mesure de performance IOPS pour les dispositifs de stockage ?

Lorsque vous envisagez l’adoption de solutions de stockage, vous rencontrerez souvent le terme « IOPS » sur les sites web et dans les catalogues des fournisseurs de stockage. Par exemple, sur le site de la série NetApp All-Flash-Array AFF8000, il est indiqué qu’elle peut être mise à l’échelle jusqu’à « 4 000 000 IOPS ».  

Si vous demandez à l’un de vos ingénieurs ce que signifie IOPS, il pourrait répondre : « IOPS signifie « Input/Output Operations Per Second » et se réfère au nombre d’opérations d’entrée et de sortie pouvant être traitées par seconde. »  

Bien que ce soit une explication de base, elle manque de précisions quant à la manière dont les IOPS influencent la performance du stockage.  

Dans cet article, nous souhaitons donc vous donner un aperçu plus détaillé des IOPS. Cet article s’adresse à ceux qui souhaitent comprendre précisément comment cette mesure de performance influence le choix des produits et acquérir connaissances précieuses. 

L’acronyme « IO » dans IOPS signifie Input et Output. Mais, que signifient exactement ces termes ? 

En termes simples, ils se réfèrent aux opérations de données d’« écriture » et de « lecture ». 

Dans ce contexte, Input signifie « saisie de données », c’est-à-dire l’écriture de données depuis un serveur système sur un stockage. Output signifie « sortie de données », c’est-à-dire la lecture de données à partir d’un stockage lorsqu’un serveur système y accède ou les transfère vers un autre stockage. 

Plusieurs aspects doivent être pris en compte : 

Premièrement, Input et Output se réfèrent uniquement aux actions individuelles d’écriture et de lecture, et non au processus global. Si des données sont écrites depuis un serveur sur un stockage puis lues ultérieurement, ce processus comprend deux opérations I/O distinctes – une Input, une Output. 

De plus, les données d’Input et d’Output doivent être strictement distinguées. Les données d’Input sont exclusivement celles qui sont écrites dans un stockage. Les données d’Output sont uniquement celles qui sont lues à partir d’un stockage. 

Ces distinctions terminologiques sont importantes pour classer et comprendre correctement les IOPS en tant que métrique de performance I/O (entrée et sortie). Ce n’est qu’en définissant clairement l’Input et l’Output que l’on peut évaluer de manière adéquate les performances d’un système de stockage pour les requêtes de lecture et d’écriture. 

Maintenant que nous connaissons la signification d’Input et d’Output, définissons plus précisément ce que signifie IOPS. 

Les IOPS mesurent le nombre d’entrées/sorties qu’un système de stockage peut traiter par seconde. En général, seules les opérations de lecture et d’écriture séquentielles simples sont comptées, car elles sont déterminantes pour la plupart des charges de travail. 

Les modèles d’accès aléatoires plus complexes ne sont généralement pas inclus dans le calcul des IOPS, car leur latence et leur bande passante varient davantage. Néanmoins, les IOPS sur des opérations séquentielles fournissent déjà une bonne indication des performances I/O de base. 

Plus la latence moyenne d’un système pour les opérations de lecture et d’écriture est faible, plus les valeurs d’IOPS obtenues sont généralement élevées. Par exemple, un système avec une latence de 1 milliseconde pourrait théoriquement atteindre 1 000 IOPS. En pratique, cependant, les valeurs d’IOPS dépendent également de nombreux autres facteurs tels que la distribution des charges de travail, le comportement du cache ou l’exécution parallèle des opérations. 

Pour les applications intensives en données telles que les bases de données transactionnelles en ligne, un taux d’IOPS de plusieurs dizaines de milliers est nécessaire pour assurer un traitement fluide au niveau de l’entreprise. 

Les disques durs, ou HDD, sont mécaniques et atteignent environ 210 IOPS à une vitesse de rotation de 15 000 RPM. Cependant, ils ont l’avantage d’être relativement peu coûteux à l’achat et de pouvoir stocker de grandes quantités de données. C’est pourquoi ils sont souvent utilisés comme stockage de masse dans les serveurs ou pour les solutions de sauvegarde. 

En revanche, les mémoires flash, comme les SSD, utilisent des puces électroniques pour le stockage des données et atteignent des valeurs d’IOPS nettement plus élevées, souvent supérieures à 50 000, ce qui les rend beaucoup plus performantes que les HDD. Cependant, elles sont plus coûteuses à l’achat. Leur avantage réside dans leur grande vitesse, ce qui les rend particulièrement adaptées aux environnements avec des exigences élevées en matière de lecture/écriture, comme les systèmes d’exploitation ou les serveurs de bases de données. 

En général, les HDD et les SSD offrent chacun des avantages et des inconvénients spécifiques en termes de coûts, de capacité et de performance. 

Un exemple : le NetApp AFF peut atteindre jusqu’à 4 millions d’IOPS, ce qui élimine efficacement les goulots d’étranglement en termes de défis de performance. 

Des valeurs élevées d’IOPS améliorent non seulement les performances du système, mais aussi la productivité en permettant des accès et traitements de données rapides. Cela réduit les coûts d’exploitation, car moins de capacité de stockage est nécessaire pour la même performance, ce qui diminue également les coûts de mise en place et d’énergie. 

Les supports de stockage rapides comme les SSD permettent aux applications de répondre plus rapidement aux requêtes. Cela améliore l’expérience utilisateur dans différents scénarios. Par exemple, une infrastructure de bureau virtuel (VDI) avec une bonne performance IOPS peut éviter les erreurs de manipulation et satisfaire les utilisateurs finaux. De même, les bases de données orientées vers le traitement des transactions bénéficient de latences réduites, car moins d’utilisateurs doivent attendre une réponse. 

Des temps de traitement plus courts accélèrent les flux de travail. Les employés passent moins de temps dans l’attente et peuvent se consacrer à des activités plus productives. Ainsi, la performance du stockage améliore indirectement la productivité d’une organisation. 

De plus, l’espace requis est moindre, car moins de données redondantes doivent être conservées sur des supports plus lents. Par exemple, l’utilisation de baies de stockage tout-flash peut réduire l’espace de stockage physique. Cela permet des économies considérables sur l’achat, la climatisation, l’électricité et la maintenance de l’infrastructure. 

Dans les centres de données, les mémoires flash permettent également un taux de consolidation et d’utilisation des serveurs plus élevé, car les applications peuvent mieux partager les ressources comme le CPU, la RAM et les IOPS. Ainsi, les opérateurs peuvent gérer une charge de travail plus importante avec le même investissement matériel. 

La consommation d’énergie se répartit également sur plus de charges utiles dans les systèmes flash. Les systèmes HDD doivent faire tourner la mécanique de rotation, ce qui consomme beaucoup d’énergie, surtout lorsqu’ils ne lisent qu’une partie des données. En revanche, le flash lit uniquement les blocs de données nécessaires de manière sélective. 

En général, les solutions de stockage plus rapides améliorent donc l’efficacité des ressources. En plus d’améliorer les performances pour les utilisateurs, les entreprises économisent sur les coûts d’exploitation sous forme de besoins réduits en espace et en énergie. Les temps d’amortissement pour l’utilisation de baies de stockage flash performantes sont de plus en plus courts, de sorte que l’investissement se justifie pour de nombreuses charges de travail grâce aux coûts d’exploitation réduits au bout d’un à deux ans. 

Les IOPS sont un indicateur clé de performance pour les systèmes de stockage. Lors du choix des produits de stockage, il est cependant important de prendre en compte les exigences spécifiques de vos applications et de tester les produits en conséquence. 

La solution de stockage appropriée dépend de la charge de travail individuelle et des objectifs commerciaux de chaque entreprise. Les mémoires flash offrent dans de nombreux cas des avantages clairs en termes de performance et d’efficacité. Avant de choisir une baie de stockage flash, vous devriez toutefois tester ses capacités et déterminer vos exigences précises en matière d’IOPS. 

Les solutions hybrides combinant flash et HDD peuvent également offrir un équilibre optimal. Faites confiance à l’expertise de votre fournisseur de stockage pour trouver la configuration idéale pour vous. Ce n’est qu’ainsi que vous pourrez exploiter pleinement la performance de votre infrastructure et faire avancer votre transformation numérique. L’utilisation de la bonne technologie de stockage est un facteur de succès crucial pour des systèmes informatiques efficaces et productifs dans le monde du travail moderne axé sur les données. 

Cet article a été initialement publié jusqu’en août 2023 dans le Storage Channel et est réédité ici pour vous.