IOPS: saiba o que é e por que são importantes

De tempos em tempos, novos termos surgem nas mais diversas áreas de Tecnologia da Informação (TI). E o IOPS é uma dessas palavras, compondo um importante indicador para a medição das propriedades de dispositivos de armazenamento.

Quer saber mais sobre os IOPS e por que eles são extremamente importantes para as análises e cálculos em TI? Então continue lendo este artigo para descobrir!

O que são IOPS?

IOPS é a sigla para Input/Output Operations Per Second, ou Operações de Entrada e Saída por Segundo. É um índice de desempenho muito comum atualmente, utilizado nas unidades de armazenamento de dados. Essas unidades podem ser discos rígidos (HDD), drivers de estado sólido (SSD) e redes SAN.

Como acontece com qualquer tipo de índice publicado pelos fabricantes de unidades de armazenamento de dados, esses números constituem apenas uma referência, de modo que não podem ser encarados como uma garantia de que haverá desempenho nas tarefas diárias.

Como diz a própria sigla desta métrica, o IOPS corresponde à quantidade possível de entradas e saídas de dados que a unidade consegue fazer em um intervalo de um segundo. Dessa forma, quanto maior for o número IOPS, na teoria melhor será o desempenho do dispositivo.

Como calcular o IOPS?

Um driver de armazenamento precisa dar voltas em um eixo para que seja possível ler todas as informações distribuídas nos mais diferentes pontos da sua estrutura física. Dessa forma, o IOPS é calculado levando-se em consideração a quantidade de operações de leitura e escrita que o dispositivo é capaz de realizar durante todas as rotações realizadas no intervalo de um segundo.

A fórmula responsável por realizar esse cálculo é composta pela soma de duas variáveis:

• Rotational Latency (Latência de Rotação): intervalo de tempo até que o disco consiga chegar no ponto de leitura do dado;
• eSeek Latency (Latência eSeek): intervalo de tempo que compreende o deslocamento da cabeça de leitura do disco até um ponto determinado no HD.

Além do IOPS de cada unidade de armazenamento, também é possível calcular o IOPS total de um sistema inteiro. Para tanto, basta multiplicar a quantidade de discos pelo valor de IOPS de cada um.

Quais são os discos mais rápidos?

Dentro da ideia de velocidade de leitura baseada na rotação de um disco, os discos de 15.000 RPM’s (rotações por minuto) são naturalmente mais rápidos que os de 10.000 ou 7.200 RPM’s. Isso acontece porque, nos discos de 15.000, o tempo para completar uma volta é menor do que nos outros.

Outra característica que garante um melhor desempenho é com relação ao diâmetro dos discos. Como a movimentação da cabeça do disco é crucial na velocidade de leitura, discos com diâmetro menor tendem a ser mais rápidos, já que é necessário percorrer uma distância menor para ler os dados. Assim, discos de 2.5” são mais eficientes do que os de 3.5”, com ganhos entre 20% e 30%.

Por fim, a capacidade do disco também influencia no seu desempenho, quando em comparação na mesma quantidade de dados. Dessa forma, um disco de 128GB cheio é mais lento que um disco de 1TB com 128GB em dados. Isso acontece porque esses dados estão gravados na porção inicial do HDD, o que exige menor movimentação da cabeça do disco.

Quais as alternativas para desempenho de discos?

Ainda que existam teorias sobre a melhoria do desempenho dos discos, algumas limitações impedem que isso de fato ocorra. O aumento da velocidade para 20.000 RPM’s, por exemplo, faz com que os dispositivos estejam muito mais sensíveis a vibrações, o que pode levar a defeitos. Além disso, o consumo de energia e a geração de calor são muito maiores.

Acrescentar cabeças de leitura também é uma possibilidade, já patenteada pela Seagate, inclusive. Entretanto, isso esbarra no custo de fabricação. Além disso, o tamanho físico do HDD aumentaria, podendo fazer com que diversos equipamentos se tornassem incompatíveis com a nova tecnologia. Consumo de energia e geração de calor também seriam um problema neste caso.

Qual a melhor solução para performance?

Como incluir memória em servidores ou cache em HDD’s não é uma solução satisfatória, já que a limitação física dos discos sempre será um problema neste sentido, os fabricantes partiram para os drivers de estado sólido (SSDs). Comparativamente, enquanto um HDD 2,5” de 15.000 RPM’s atinge 180 IOPS, um SSD chega a 1.500 IOPS.

É fácil entender que os discos rígidos de estruturas mecânicas não chegam nem perto do desempenho apresentado pelos SSDs. Entretanto, o custo por GB de um SSD é muito maior. Isso faz com que outros caminhos também sejam encontrados para resolver essa questão.

E é neste contexto que entra uma das soluções mais elegantes da área: o RAID. Sigla para Redundant Array of Independent Disks ou algo como “Matriz Redundante de Discos Independentes”, na tradução livre. É um meio de criação de um subsistema de armazenamento, unindo vários discos individuais e gerando maior segurança e desempenho.

Este tipo de arquitetura consiste em dois ou mais discos trabalhando para o mesmo fim, em várias combinações diferentes para gerar divisão de dados. Essa divisão consiste no uso de um disco extra, em paralelo, para o armazenamento dividido das informações. Como é possível ler e gravar duas vezes mais dados no mesmo tempo, o IOPS chega próximo de dobrar. Essa é a base do RAID 0, mas vários outros tipos de construção podem ser utilizados, dependendo da necessidade.

Neste contexto, dois discos de 7.200 RPM’s, por exemplo, podem apresentar IOPS maior do que um único disco de 15.000 RPM’s. A grande vantagem é que é possível encontrar discos de 7.200 RPM’s muito mais acessíveis no mercado do que a opção mais eficiente.

Observar o IOPS de um dispositivo de armazenamento é fundamental para garantir o bom desempenho de um sistema. E a conexão de IOPS em um projeto de TI faz toda a diferença para um bom aproveitamento do mesmo.

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