一种NVME固态硬盘的测试方法及装置与流程

本发明涉及固态硬盘测试领域，更具体地，特别是指一种nvme固态硬盘的测试方法及装置。

背景技术：

大数据时代，存储变得越发重要。而作为存储阵列中的单个存储模块硬盘来说，其性能水平、稳定性和组建阵列的灵活扩建方面也变得尤为重要。随着固态硬盘在市场上的涌入，传统机械硬盘在组建阵列带来的性能提升方面越来越显得力不从心。

nvme固态硬盘相比其他接口的固态硬盘，拥有更为高级的连接接口和成熟的内存管理技术。一方面，nvme固态硬盘省去了光纤通道，通过板卡内置高效传输通道直接实现高性能数据传输；另一方面，在执行应用负载并存储数据库平台上，nvme固态硬盘可实现高读写速率、更低延迟，而且成本也更低。

随着数据处理及存储的应用需求越来越多，nvme固态硬盘的需求日益扩大，如通信行业分布式存储ceph以及金融行业的vsan等软件。虽然性能至关重要，但在实际的数据中心应用中，稳定可靠往往是企业更为重视的，nvme固态硬盘的io性能对业务处理有着重大影响。现有技术对nvme固态硬盘的性能测试，主要是直接进行4k及256k随机读写或者顺序读写，这样的测试方法难以获得良好的测试结果。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种nvme固态硬盘的测试方法及装置，其可以提升nvme固态硬盘随机读写测试性能。

基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种nvme固态硬盘的测试方法，包括如下步骤：s1、获取nvme固态硬盘对应的处理器核心；以及s2、将处理器核心与测试负载进行绑定并运行测试。

在一些实施方式中，步骤s1包括：获取nvme固态硬盘对应的numa节点，根据numa节点得到对应的处理器核心。

在一些实施方式中，获取nvme固态硬盘对应的numa节点还包括：

获取处理器的numa节点信息以及numa节点内处理器核心的分布情况；和

基于numa节点信息以及numa节点内处理器核心的分布情况获取nvme固态硬盘对应的numa节点。

在一些实施方式中，在步骤s1之前包括步骤s0：设置预置条件，包括针对nvme固态硬盘的测试调整系统环境。

在一些实施方式中，该方法在linux系统环境下运行。

本发明实施例的另一方面，还提供了一种nvme固态硬盘的测试装置，包括：映射模块，用于根据nvme固态硬盘得到对应的处理器核心；以及绑定模块，用于将处理器核心与测试负载进行绑定并运行测试。

在一些实施方式中，映射模块包括：第一映射单元，用于获取nvme固态硬盘对应的numa节点；以及第二映射单元，用于根据numa节点得到对应的处理器核心。

在一些实施方式中，映射模块还包括：获取单元，用于获取处理器的numa节点信息以及numa节点内处理器核心的分布情况。

在一些实施方式中，测试装置还包括：预置模块，用于针对nvme固态硬盘的测试调整系统环境。

本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时执行上述的方法。

本发明具有以下有益技术效果：本发明通过将处理器核心与测试负载进行绑定，从而提升nvme固态硬盘的随机读写测试性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本发明提供的nvme固态硬盘的测试方法的实施例的流程示意图；

图2为本发明提供的nvme固态硬盘的测试方法的实施例的读的测试结果对比图；

图3为本发明提供的nvme固态硬盘的测试方法的实施例的写的测试结果对比图；

图4为本发明提供的nvme固态硬盘的测试装置的实施例的示意框图；

图5为本发明提供的nvme固态硬盘的测试装置的一个实施例的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种nvme固态硬盘的测试方法的实施例。图1示出的是本发明提供的nvme固态硬盘的测试方法的实施例的流程示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：

s1、获取nvme固态硬盘对应的处理器核心；以及

s2、将处理器核心与测试负载进行绑定并运行测试。

nvme全称non-volatilememoryexpress，非易失性存储器标准，是使用pci-e通用的ssd的一种规范，nvme的设计之初就有充分利用到pci-essd的低延时性以及并行性，还有当代处理器、平台与应用的并行性。每个nvme固态硬盘都具有对应的处理器核心，并且每个nvme固态硬盘对应的处理器核心的数目并不完全相同，例如，有的nvme固态硬盘对应两个处理器核心，而有的nvme固态硬盘对应三个处理器核心。将不同的处理器核心分别与不同的测试负载进行绑定可以测试不同的处理器核心的性能。将处理器核心与测试负载进行绑定，表示将输入输出功能直接发送给隶属于处理器核心的nvme固态硬盘进行随机读写测试。将处理器核心与测试负载进行绑定可以采用i/o性能测试工具，例如fio。

根据优选的实施例，步骤s1包括：获取处理器的numa(非统一内存访问)节点信息以及numa节点内处理器核心的分布情况；和基于numa节点信息以及numa节点内处理器核心的分布情况获取nvme固态硬盘对应的numa节点。

可以通过具体的命令来获取处理器的numa节点信息和numa节点内处理器核心的分布情况，例如，可以通过“lscpu”命令，该命令是用来显示cpu的相关信息，lscpu可以从sysfs和/proc/cpuinfo收集cpu体系结构信息，命令输出的信息包括cpu的数量、线程、核数、套接字和numa节点信息、缓存等。具体的代码可以例如：

lscpu[-a|-b|-c][-x][-sdirectory][-e[＝list]|-p[＝list]

lscpu–h|-v。

根据一优选的实施例，步骤s1还包括：获取nvme固态硬盘对应的numa节点，根据numa节点得到对应的处理器核心。

可以通过具体的命令得到nvme固态硬盘对应的numa节点，例如，可以通过“lstopo”命令，该命令以可视化的方式组成cpu、缓存、内存和i/o设备的拓扑结构。这个命令还可以用于识别处理器结构以及系统的numa拓扑结构。

为了提升nvme固态硬盘随机读写性能测试的结果，可以设置预置条件，包括针对nvme固态硬盘的测试调整系统环境。预置条件可以包括但不限于下列：安装最新的内核，版本最好是4.13以上；将linux系统下输入输出调度器调整为noop；将处理器电源模型设置为性能模式；以及安装linux系统最新irq相关补丁包。noop调度器用于处理linux输入输出算法，它将io请求放入到一个fifo队列中，然后逐个执行这些io请求。

在本实施例中，nvme固态硬盘隶属于numa节点0，对应的处理器核心为cpu0、cpu2和cpu4。本实施例详细的测试脚本如下：

[global]

name＝4krandomwrite4iosinthequeuein32queues

ioengine＝libaio

direct＝1

readwrite＝randw

iodepth＝64

buffered＝0

size＝100％

runtime＝30

time_based

randrepeat＝0

norandommap

refill_buffers

ramp_time＝10

[job1]

filename＝/dev/nvme0n1

bs＝4k

cpus_allowed＝0

[job2]

filename＝/dev/nvme0n1

bs＝4k

cpus_allowed＝2

[job3]

filename＝/dev/nvme0n1

bs＝4k

cpus_allowed＝4

上述脚本中，“ioengine＝libaio”表示引用libaio工具。fio测试工具支持同步(pread/pwrite)和异步(libaio)的测试，本实施例中采用的是异步测试，因此使用libaio工具进行测试，如果系统中没有，则导入工具包中的libaio工具。“direct＝1”表示测试过程绕过机器自带的缓冲器，使测试结果更加真实。“readwrite＝randw”表示测试随机读写。“iodepth＝64”表示io深度为64。“size＝100％”表示测试的范围是整个nvme固态硬盘。

在上述脚本中，[job1]、[job2]以及[job3]表示具体的测试参数。“bs＝4k”表示单次读写的块的大小为4k，“cpus_allowed＝0”表示测试负载job1与处理器核心cpu0绑定，也即是i/o性能测试工具，例如fio直接对隶属于cpu0的nvme固态硬盘进行随机读写测试。同样的，“cpus_allowed＝2”表示测试负载job2与处理器核心cpu2绑定，“cpus_allowed＝4”表示测试负载job3与处理器核心cpu4绑定，也即是分别对处理器核心cpu0、cpu2和cpu4对应的nvme固态硬盘进行随机读写测试。

图2示出的是本发明提供的nvme固态硬盘的测试方法的实施例的读的测试结果对比图。如图2所示，横坐标表示的是输入输出的深度，纵坐标表示的是整个nvme固态硬盘中读的每秒的输入输出(100％readiops)，横坐标和纵坐标均没有具体的单位。本实施例中的nvme固态硬盘采用的是三星1725a，从图中可以看出，无论是测试负载和处理器核心绑定还是未绑定，随着输入输出的深度的上升，整个nvme固态硬盘中读的每秒的输入输出也上升。同时，随着输入输出的深度的上升，测试负载和处理器核心绑定对读的每秒的输入输出的优化也越来越明显。从图中数据可以大致看出，当输入输出的深度为32时，测试负载和处理器核心未绑定对应的读的每秒的输入输出的值不到70万，测试负载和处理器核心绑定对应的读的每秒的输入输出的值超过了80万，读性能的提升超过了10％。

图3示出的是本发明提供的nvme固态硬盘的测试方法的实施例的写的测试结果对比图。如图3所示，横坐标表示的是输入输出的深度，纵坐标表示的是整个nvme固态硬盘中写的每秒的输入输出(100％writeiops)，横坐标和纵坐标均没有具体的单位。本实施例中的nvme固态硬盘采用的是三星1725a，从图中可以看出，与读不同，当输入输出的深度大于或者等于4时，无论是测试负载和处理器核心绑定还是未绑定，当输入输出的深度再上升时，写的每秒的输入输出的变化并不明显。但是，测试负载和处理器核心绑定相对于测试负载和处理器核心未绑定对写的每秒的输入输出的优化是十分明显的。同样以输入输出的深度为32为例，测试负载和处理器核心未绑定对应的写的每秒的输入输出的值大约为17万，测试负载和处理器核心绑定对应的写的每秒的输入输出的值大约为19万，写性能的提升也超过了10％。

需要特别指出的是，上述nvme固态硬盘的测试方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于nvme固态硬盘的测试方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。

基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种nvme固态硬盘的测试装置的实施例。图4示出的是本发明提供的nvme固态硬盘的测试装置的实施例的示意框图。如图4所示，测试装置包括映射模块42以及绑定模块43。在一些实施例中，本发明的装置还可以包括预置模块41。预置模块41用于设置预置条件。映射模块42用于获取nvme固态硬盘对应的处理器核心。绑定模块43用于将处理器核心与测试负载进行绑定并运行测试。

映射模块42具体可以包括：获取单元44，用于获取处理器的numa节点信息以及numa节点内处理器核心的分布情况；第一映射单元45，用于获取nvme固态硬盘对应的numa节点；第二映射单元46，用于根据numa节点得到对应的处理器核心。

需要特别指出的是，上述nvme固态硬盘的测试装置的实施例采用了上述nvme固态硬盘的测试方法的实施例来具体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到上述nvme固态硬盘的测试方法的其他实施例中。当然，由于上述nvme固态硬盘的测试方法实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于上述nvme固态硬盘的测试装置也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在上述实施例之上。另外，上述各个模块之间均可以通信连接。

在一些实施方式中，上述nvme固态硬盘的测试装置可以实施为计算机设备，包括存储器、至少一个处理器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述映射模块42、绑定模块43和/或预置模块41。

如图5所示，为本发明提供的上述nvme固态硬盘的测试装置的一个实施例的硬件结构示意图。

以如图5所示的装置为例，在该装置中包括一个处理器501以及一个存储器502，并还可以包括：输入装置503和输出装置504。

处理器501、存储器502、输入装置503和输出装置504可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

存储器502作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的nvme固态硬盘的测试方法对应的程序指令/模块。处理器501通过运行存储在存储器502中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的nvme固态硬盘的测试方法。

存储器502可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据nvme固态硬盘的测试装置的使用所创建的数据等。此外，存储器502可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器502可选包括相对于处理器501远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置503可接收输入的用户名和密码等信息。输出装置504可包括显示屏等显示设备。

一个或者多个nvme固态硬盘的测试方法对应的程序指令/模块存储在存储器502中，当被处理器501执行时，执行上述任意方法实施例中的nvme固态硬盘的测试方法。

执行上述nvme固态硬盘的测试方法的计算机设备的任何一个实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。

基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的nvme固态硬盘的测试方法与实现上述任意装置/系统实施例中的nvme固态硬盘的测试装置/系统。上述计算机可读存储介质的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法与装置/系统实施例相同或者相类似的效果。

最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(rom)或随机存储记忆体(ram)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。

此外，典型地，本发明实施例公开所述的装置、设备等可为各种电子终端设备，例如手机、个人数字助理(pda)、平板电脑(pad)、智能电视等，也可以是大型终端设备，如服务器等，因此本发明实施例公开的保护范围不应限定为某种特定类型的装置、设备。本发明实施例公开所述的客户端可以是以电子硬件、计算机软件或两者的组合形式应用于上述任意一种电子终端设备中。

此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由cpu执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被cpu执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。

此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。

此外，应该明白的是，本文所述的计算机可读存储介质(例如，存储器)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。作为例子而非限制性的，非易失性存储器可以包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦写可编程rom(eeprom)或快闪存储器。易失性存储器可以包括随机存取存储器(ram)，该ram可以充当外部高速缓存存储器。作为例子而非限制性的，ram可以以多种形式获得，比如同步ram(dram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据速率sdram(ddrsdram)、增强sdram(esdram)、同步链路dram(sldram)、以及直接rambusram(drram)。所公开的方面的存储设备意在包括但不限于这些和其它合适类型的存储器。

本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。

结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用被设计成用于执行这里所述功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合dsp和/或任何其它这种配置。

结合这里的公开所描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或这两者的组合中。软件模块可以驻留在ram存储器、快闪存储器、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、cd-rom、或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质被耦合到处理器，使得处理器能够从该存储介质中读取信息或向该存储介质写入信息。在一个替换方案中，存储介质可以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以驻留在asic中。asic可以驻留在用户终端中。在一个替换方案中，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性设计中，所述功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(dsl)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、dsl或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(cd)、激光盘、光盘、数字多功能盘(dvd)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。

以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。

上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。