20 天持续压测，告诉你云存储性能哪家强

上个月，笔者对国内两大云厂商（阿里云和腾讯云）的云服务器、云数据库和云存储三种产品做了性能评测，算是对两家的部分计算和存储产品（数据库也可视作一种存储形式）做了简要对比。虽然评测文章在 V2EX 等社区的反馈还不错，但确实还存在不少缺失。除了不好评测的售后服务等指标外，还缺少了对其他使用更为普遍的云存储产品。

因此，笔者近期抽空完善《云计算产品性能测试指南》，新加入了对两种云存储产品（云盘）的性能和价格对比。本次测试总计耗时 20 多天，测试的强度和时间都非常充分，本文将记录此次测试的过程和对比结果。

哪两种云盘？

云存储类别下，目前两大云产商提供了以下产品：

• 块存储（阿里云、腾讯云）
• 文件存储（阿里云）
• 对象存储（阿里云、腾讯云）
• 内容分发网络（阿里云、腾讯云）
• 表格存储（阿里云）
• 归档存储（阿里云）

可以看出，阿里云的云存储产品类别更为丰富，云计算先行者的优势突出。

在上述六种产品中，笔者上次已经对比过对象存储。内容分发网络（ CDN ）测试起来花的时间又特别长，进行有意义的比较需要的数据特别大，而且目前没找到自动化的工具，因此这次不考虑测试 CDN （欢迎推荐可以自动化测试 CDN 性能的工具）。

那么剩下的两家均提供的产品，就是块存储（ Block Storage ）了。块存储，简单来说就是提供了块设备存储的接口，一个硬盘就是一个块设备。在云产商提供的产品中，所谓的普通云盘、高效云盘、 SSD 云盘，都是块存储设备。

如果你对存储类型不太熟悉，建议阅读以下文章：

• 从 OpenStack 的角度看块存储的世界
• 三种存储类型比较-文件、块、对象存储
• 知乎话题：块存储、文件存储、对象存储这三者的本质差别是什么？

上一篇评测文章中，其实也对普通云盘的性能进行了对比，但包含在云服务器性能测试中。对于选择普通云盘做对比，有的读者也提出了异议。

确实，企业用户一般不会用服务器的本地存储保持核心数据，因为本地磁盘的数据迁移困难，而自建 raid5 磁盘阵列的数据持久性页不高，因此大多采用 SSD 云盘或高效云盘等分布式存储成为主流选择。一线云厂商比拼的也主要是分布式块存储，如 AWS 的 EBS 就是一种分布式块存储设备。

为了较为完整地比较两大厂商的块存储产品，笔者近期对两家的高效云盘和 SSD 云盘进行了压测，算是对上一篇的补充。期间犯了不少错，多花了不少冤枉钱，不过总算最终得出了比较可信、直观的数据。

厂商预期的性能

在介绍测试详情之前，先来看一看厂商对自家产品的描述。

在各自的产品介绍页面（腾讯云、阿里云），均给出了详细的性能指标及具体的计算公式。

• 阿里云：
  • 高效云盘
    • IOPS ：min(1000 + 6 * 容量, 3000)
    • 吞吐量：min(50 + size * 0.1, 80)
    • 访问时延： 1-3ms
  • SSD 云盘
    • IOPS ：min(30 * 容量, 20000)
    • 吞吐量：min(50 + size * 0.5, 256)
    • 访问时延： 1-3ms
• 腾讯云：
  • 高效云盘
    • IOPS ：min(1500 + 容量 * 8, 4500)
    • 吞吐量：min(75 + size * 0.147, 130)
    • 访问时延：< 3ms
  • SSD 云盘
    • IOPS ：min(容量 * 24, 2400)
    • 吞吐量：min(150 + (容量 - 250) * 0.147, 260)
    • 访问时延：< 3ms

其中：

• IOPS ：每秒读写(I/O)操作的次数，数值越高越好。
• 吞吐量：一般用 MBPS ，每秒传输的 MB 字节数来衡量，下文用英文 Throughput 替代。
• 访问时延：访问时延，完成一个 I/O 请求所需的时间，下文用英文 Latency 替代。

上述三项指标中，两家只给出了 Latency 的数值范围。不过，这个可以说是最重要的性能指标。其他指标不变的情况下， Latency 为 1ms 的性能是 3ms 的 3 倍。

另外，从给出的计算公式中，无法直观地比较 IOPS 、 TP 。因此，笔者用绘制了云盘性能与容量（ volume ）的关系图。

上图中，红色虚线为腾讯云云盘，蓝色实线为阿里云云盘。

由于腾讯云的云盘最大容量为 4000GB ，而阿里云为 32678GB ，但是为了方便查看，只绘制出了容量在 [0, 4000] 范围内的性能数据。另外，在图中以 Hybrid 代称高效云盘，下文同。

从上图来看：

• 腾讯云高效云盘的预期性能遥遥领先于阿里云，尤其是最低吞吐量都比阿里云的峰值要高；
• 但是在 SSD 云盘方面，阿里云的预期性能优势比较大，只有在容量 1TB 以上时才低于对手。

不过，以上只是厂商预期的性能数据，不代表产品的真实性能就是如此。产品实际表现如何，与预期性能差距有多大，还需要我们亲自测试、使用才可得知。

测试准备工作

在开始测试之前，笔者在两家产商分别购买了测试服务器及云盘。

测试所使用的虚拟机配置为：

• CPU ： 4 核 Intel Xeon
• 内存： 4GB DDR3
• 操作系统： Ubuntu 14.04 64 位。

选取的测试云盘如下：

• 高效云盘： 50GB 、 400GB
• SSD 云盘： 250GB 、 500GB

测试阿里云的 500GB SSD 云盘时碰到了两个大杯具，首先是余额不足导致测试程序中断，一切重来。。第二个杯具和 SSD 云盘的性能有关，具体下文中会提到。。。

下文中，笔者不会具体介绍测试步骤，只说明执行了哪些测试及测试结果，具体步骤请看此前在 Github 上分享的项目：CloudTesting/test_cbs。

执行哪些测试

一般来说，块存储性能主要看 IOPS 、 Throughput 和 Latency三个指标，厂商也大多提供这三个指标的峰值作为购买参考。

上一篇评测中，笔者就是使用 fio 对普通云盘进行测试，对比了三个指标的差异。不过现在回过头来看，测试的压力还不够大，使用的块大小、队列深度还不够全，虽然最终结果差异或许并不会太大。

因此，这次针对高效云盘（ HDD+SSD ）和 SSD 云盘的测试，笔者将根据 SNIA 发布的企业级 SSD 评测规范（ Solid State Storage Performance Test Specification Enterprise v1.1 ）进行，以下简称该规范为 PTS 。

SNIA 是存储网络行业协会(Storage Networking Industry Association ， SNIA)的简称，这是一个由厂商和大学成立的行业组织，致力于开发和推广存储系统标准。

除了 IOPS 、 Throughput 和 Latency 三项基础测试外， PTS 还包含了以下五种测试：

• Write Saturation (WSAT)：持续应用工作负载，测试性能随着时间如何变化。
• Demand Intensity Response Time Histograms (DIRTH)
• Cross Stimulus Recovery (XSR)
• Host Idle Recovery (HIR)：测试宿主机闲置时间对性能恢复的影响。
• Enterprise Composite Workload (ECW)

SNIA 官方有提供测试服务，但是收费，而且也不适用于云存储设备。

因此，笔者选择了一家云计算公司根据 PTS 规范实现的自动化测试库（代码地址：https://github.com/cloudharmony/block-storage），其中包含了 IOPS 、 TP 、 Latency 、 WSAT 和 HIR 五类测试，其他的没有实现。

SSD 云盘的测试中没有 WSAT 和 HIR 两项，具体原因后面会提到。

注意， PTS 测试中所有 fio 命令的队列深度均为 64 。具体测试细节请看官方提供的 PDF 文件。

PTS 测试耗时长

根据 PTS 规范，每项 SSD 性能测试需要经过1 、净化、 2 、准备工作负载、 3 、进入稳态、 4 、测试等四个环节，因此整个测试过程用时非常长，而且云盘容量越大，耗时越长。笔者在测试时，平均每块云盘大概花了 2 天的时间。由于各种原因，这次至少买了 10 块云盘做测试，因此也就有了标题中“ 20 天持续压测”的说法。**

以腾讯云 500G SSD 云盘的测试时间为例说明：

此次测试采用的是第三方提供的自动化测试库，整个步骤都是可重复的，对测试数据有疑问的同学可自行验证。在这里说明下测试所需时间，是为了提示大家启动测试程序后该干嘛就干嘛，同时保证账户中有充足的余额（尤其是后者）。

在介绍测试结果之前，说明一下对两家厂商测试过程的差异（云盘均为直接格式化，未分区）。

• 腾讯云由于不支持单独购买按量付费的服务器，因此开了 4 台 VM ，每台配一种测试云盘。
• 阿里云支持单独按量购买云盘，因此只开了 2 台 VM ，每台挂载 2 块云盘，测试时针对每个云盘单独启动一个测试程序。

性能测试数据

经过漫长的时间，上周末终于完成了对 6 块云盘的 IOPS 、 TP 、 Latency 、 WSAT 、 HIR 五项测试。

测试数据大约 190MB ，下载地址为：https://pan.baidu.com/s/1i5BJZCD，提取码： e2xd 。其中，文件夹的命名规律为：厂商_云盘类型_容量。除了 aliyun_ssd_500x 和 aliyun_ssd_250x 外，每个文件夹下均有一个 report.pdf 文件，为测试程序自动生成，里面包含了测试结果、数据和图表。

另外，笔者用 Highcharts 制作了一些可交互图表，可用来查看汇总后的各项数据。地址如下：http://www.codingpy.com/specials/cbs_test/。

阿里云的一个大坑

笔者在本文撰写快要结束时，看到阿里云 SSD 云盘的性能比预期的差很多，回头去调查原因。这才猛然发现阿里云 SSD 云盘必须搭配 I/O 优化实例才能给发挥最大性能。当时就想破口大骂。。。

踩过这个坑的朋友不知道有多少？

因此，之前的 SSD 云盘数据（即 aliyun_ssd_500x 和 aliyun_ssd_250x 两个文件夹下的数据）就不具备可比性了。笔者只好重开 ECS 进行测试，为了节约时间，SSD 云盘将只测试 IOPS 、 Throughput 、 Latency 这三个基础指标。

本文先对比高效云盘，重新测试完后，过几日再与大家分享具体的 SSD 云盘性能对比。

高效云盘性能对比

下面我们来看看高效云盘的测试性能，与产商预期的性能值之间是否存在差异，差异又有多大。

先来回顾一下厂商预期的性能，请看下图左边部分。

上图显示，腾讯云高效云盘的预期性能遥遥领先于阿里云，其中最低的吞吐量都比阿里云的峰值要高。

但是真实测试数据如何？请看下面的测试结果。

基础指标测试

首先是 50GB 容量的 IOPS 、 Throughput 、 Latency 三项指标的数据（可点击图片查看大图，或查看交互式图表）：

400GB 容量的性能对比（可点击图片查看大图，或查看交互式图表）：

<small>图注： RW Ratio 指的是 I/O 操作中的读写比例， 0/100 表示顺序写, 100/0 表示顺序读。</small>

从上述图表对比来看， 可以得出结论 1 ：

在 50GB 、 400GB 两个容量级别上，腾讯云高效云盘的各项性能指标表现均优于阿里云，而且优势也比较明显。

接下来，我们比较一下测试值与预期值之间的差异。由于预期值都是理论情况下的峰值，我们从测试数据中提取出各自的峰值。

看完上面的数据，你至少会有这两个疑惑：

1. 腾讯云的测试峰值怎么接近预期值的两倍？
2. 阿里云 400GB 高效云盘的延迟怎么那么高，离预期的 1-3ms 差距很大？是不是数据有误？

第一个疑惑，腾讯云两个容量的测试峰值均为预期值的两倍。产品首页中没有直接说明，只能去翻产品文档，最终在 CBS 使用约束页面中找到了一段解释：

产品文档中承诺的 IO 性能，如 1TB 的 SSD 云硬盘，随机 IOPS 能达到 24000IOPS 。含义是读写可同时达到 24000IOPS ， 4KB/8KB 的 IO 都可做到， 16KB 的 IO 大小，则无法做到 24000 （由于吞吐已经达到了 260MB/s 的限制）。

简单来说，就是腾讯云高效云盘的读写操作可同时达到预期性能峰值（数据块 16KB 以下）。这样，腾讯云的数据就可以解释的通了。

笔者选择的测试峰值是数据块 512b 、 50/50 读写比例下的数据，这时读写均达到了预期的 IOPS 峰值，总 IOPS 接近预期峰值的 2 倍。而顺序读、顺序写的值都接近预期的峰值。

而阿里云方面，读写无法同时达到预期性能峰值。

第二个疑惑，阿里云 50GB 高效云盘的 Latency 在正常范围，怎么 400GB 的就超标了？笔者一开始还以为数据错了，为此重开了虚拟机，用 ioping 做了简单的比对。结果如下图：

重新测试之后，笔者确信了此前自动测试库跑出的数据应该是没问题的。至于高时延背后的原因，可能是“邻居”比较多、 IO 操作比较活跃吧。 Latency 的自动测试大概跑了 4 个多小时，重新测试时性能也没有变化，阿里云这个算不算违反了服务协议（ SLA ）呢？

解决上面的疑惑之后， 我们可以得出以下结论：

• 结论 2 ：腾讯云达到了预期的性能；阿里云部分没有达到， 400GB 容量的时延过高。
• 结论 3 ：腾讯云高效云盘的时延在 1ms 以下， IOPS 、吞吐量的优势更加突出。

WSAT 、 HIR

下面来看 WSAT 和 HIR 测试的情况。上面提到， WSAT 测试是指在持续应用工作负载，测试性能随着时间如何变化。

WSAT 自动测试最终得出的是一段时间内， IOPS 的平均值，结果如下：

上述数据，与两家厂商预期的峰值非常接近，说明两家的高效云盘能够长时间达到 IOPS 性能峰值。但是这里看不出性能如何随时间变化，必须从生成的 PDF 中查找，笔者截图如下：

从上述 4 张趋势图来看，可以得出结论 4 ：

两家高效云盘的 IOPS 表现均比较稳定，几乎呈一条直线，只有阿里云的 400GB 云盘有些略微波动。

最后来比较 HIR 测试的结果。 HIR 主要测试宿主机闲置时间对性能恢复的影响。

从上述 4 张趋势图来看，可以得出结论 5 ：

容量越大，似乎闲置时间对性能恢复的影响越明显；阿里云 400GB 高效云盘的性能波动受闲置时间影响较明显。

综合上述五项测试的结果，可以认为腾讯云高效云盘的综合性能应该是阿里云高效云盘的 2 倍以上（结论 6 ）。

加入价格因素

延续上一篇的风格，在比较完性能指标之后， 我们再加入价格因素。

上图中，腾讯云高效云盘按量计费的价格，为根据官方产品页面给出的定价计算，包年包月价格为单独购买云盘时系统显示价格；阿里云高效云盘的价格根据其给出的费用规则计算。这里说明一点，腾讯云在单独购买云盘时，还只有包年包月这种模式，不够灵活。

从上图对比来看：

• 结论 7 ：腾讯云和阿里云的包年包月价格相同；
• 结论 8 ：腾讯云的按量计费价格比阿里云贵，约为 1.8 倍；
• 结论 9 ：阿里云按量计费与包年包月的价格相差很小。

一般来说，数据盘中存储的多为持久性数据，以按量付费方式购买的企业用户应该并不多。所以，在包年包月模式下，腾讯云高效云盘的性价比非常高。

不过由于阿里云两种模式之间价格差异小，使得用户在云盘使用方式上更加灵活。在笔者看来，按量计费和包年包月的核心并不在如何收费，而在于云计算产品的使用方式。价格差会使用户倾向于以某一种方式使用产品，而不是根据有业务情况自由选择。

结语

上文中，我们分别从 IOPS 、 Throughput 、 Latency 、 WSAT 、 HIR 五项测试指标，对腾讯云、阿里云的 50GB 、 400GB 容量的高效云盘进行了性能对比。

经过对测试数据进行分析，笔者主要得出了以下结论：

1. 腾讯云高效云盘的各项基础性能指标均优于阿里云，且优势明显；
2. 腾讯云高效云盘达到了预期的性能，而阿里云部分云盘没有达到， 400GB 容量的时延过高；
3. 阿里云大容量高效云盘的 IOPS 性能受宿主机闲置影响较大；
4. 包年包月模式下，腾讯云高效云盘的性价比非常高；
5. 阿里云高效云盘不同计费模式下费用差别不大，选择时灵活性更高。

如果你正在考虑采购这两家产商的高效云盘，希望本文对你有帮助。如果你考虑的厂商不是腾讯云或阿里云，可以参考本文中使用的自动测试库进行全面测试。不过别忘了，要想获得最大的云盘性能，则必须购买相应厂商的云服务器，否则云应用的性能反而可能下降。关于如何测试云服务器的性能，请看笔者上一篇评测。

下一篇笔者将对比腾讯云和阿里云 SSD 云盘的性能。

参考链接

• 云存储的四大优势
• 从 OpenStack 的角度看块存储的世界
• SNIA SSS Performance Test Specification (PTS) Testing Service
• 网络存储协会发布企业级 SSD 评测规范
• 阿里云：云盘参数和性能测试方法
• 阿里云：云盘的特点和应用场景
• 腾讯云：如何衡量云硬盘的性能
• 腾讯云： CBS 应用场景
• 腾讯云： CBS 产品分类及对比
• 块存储测试套件
• Key storage performance metrics for virtual environments
• Pro Tips For Storage Performance Testing
• Understanding IOPS, Latency and Storage Performance
• Amazon EBS 卷类型
• AWS 系列之三 使用 EBS
• AWS 存储测试数据