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。
1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
4.1 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。
5. 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，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/。
6. 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。
7. 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。
7.1 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)：
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。
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：
腾讯云的测试峰值怎么接近预期值的两倍?
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。
7.2 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)。
8. 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。
9. 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：
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;
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;
阿里云大容量高效云盘的 IOPS 性能受宿主机闲置影响较大;
包年包月模式下，腾讯云高效云盘的性价比非常高;
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
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