原标题：储存月报第9期：失灵的储存效能指标SPC
非营利组织的储存效能理事会(Storage Performance Council，SPC)所提出的测试标準，特别是针对随机IOPS效能的SPC-1测试，一直是储存业界衡量产品效能的基準，主要的储存大厂如EMC、NetApp、Dell、HPE、HDS，以至中国的华为，与国内的普安等，都曾让旗下储存产品参与SPC测试，并以取得的测试结果，来标榜自身产品的效能或效能/价格比特性。而这也让SPC-1成为一个跨厂牌、直接比较不同产品效能表现的公认指标。
SPC-1的成功可以归因于这几点：
●测试规範相对严谨与公平，不仅测试程序相对能避免一些特意冲高数值的手段，测试模型也接近主流的交易型工作负载，足以作为现实应用环境的参考。
●在企业储存领域，尤其是区块型储存应用，没有其它具备足够公信力、业内公认的测试基準与SPC竞争。
●前面两点造成SPC一家独大，成为企业区块储存产品效能的权威比较基準，一些厂商在採购储存设备时，甚至将SPC测试表现列入招标规格，导致储存厂商不得不参与SPC测试，于是这也进一步扩大了SPC的影响力。
但过去一年多以来，随着一些产品在SPC-1测试中缔造了让人难以置信的惊人成绩，但使用的测试架构却存在疑虑，以致储存业界出现了对 SPC-1测试架构合理性与防弊机制的质疑。
渐进提高的SPC-1成绩
随着技术的进步，各厂商储存产品的SPC-1成绩也随之攀高，举例来说，在2012年以前，只有Kaminario的K2D能在SPC-1中取得100万以上IOPS的成绩，而到了2017年初的现在，至少有6款产品在SPC-1测试中，拥有超过100万IOPS的表现。
就一个较长的时段来看，各厂商的SPC-1测试数值随着时间而有显着进步，但就同世代、同等级的产品来说，彼此间的SPC-1效能表现固然会有差距，但落差并不会太大，除非遇到储存技术架构的根本性变革，否则SPC-1的纪录更新总是渐进的，不会有一次提高几倍的大幅度进步。
上一次SPC-1出现大幅度跨越的纪录更新，正是发生在固态储存产品开始成熟的时期，在2012～2013年间，Kaminario先后以基于DRAM的K2D，与基于Flash记忆体的K2两款固态储存阵列产品，率先在SPC-1测试中突破了100万IOPS纪录。在此之前，SPC-1测试纪录的领先者均属于传统硬碟式储存阵列，达到的成绩不过只有40～50万IOPS，而Kaminario则一举将纪录提高了2倍以上。
继2012～2013年的效能大突破后，接下来的3、4年间，SPC-1的最高纪录排行榜成了固态储存阵列的天下，最高纪录也逐渐成长到200万IOPS左右，HPE的XP7与HDS的VSP G1000等两款产品，都在2015年先后达到了200万IOPS的SPC-1测试表现。
不过到了2016年时，短短一年时间内，SPC-1测试成绩又出现了成倍的跨越式进步，DataCore的平行架构储存伺服器，创造了惊人的512万IOPS纪录。
DataCore异军突起，缔造惊人增长的测试成绩
2016年是SPC-1测试史上值得注记的一年，先是华为OceanStor 18800 v3缔造了300万IOPS的新纪录（测试编号A00163），但保持了不到半年，在同年就被DataCore以512万IOPS所刷新（测试编号A00179）。
DataCore所创造的SPC-1佳绩，让人讶异的有这两点：
首先，是512万IOPS这个惊人数值，这堪称SPC-1史上最大幅度的纪录更新，比一年前最高的200万IOPS纪录足足提高了2.5倍。如同前面提到的，上一次SPC-1纪录有这种幅度的进步，是依靠固态储存技术带来的革命，但这一次，却是发生在储存技术与架构没有出现革命性进展的情况下。
其次，是DataCore只投入非常少的硬体资源，就创造了超过500万IOPS的成绩。
华为所达到的300万IOPS表现虽然也相当惊人，不过这是投入了极庞大资源的成果—一共投入了16台控制器与512台SSD，以这种空前高档的硬体组态，获得极高的SPC-1测试数值，可说是理所当然的结果。
但DataCore只投入2台安装SANsymphony软体、作为储存控制器的伺服器，加上4台外接的SAS JBOD磁碟柜，一共72台SSD的规格，就在SPC-1测试中达到超过500万IOPS的成绩。
由于DataCore透过SANsymphony软体的储存架构，只需极少资源就能达到极高的效能表现，所以，他们同时在SPC另一项测试——以每单位IOPS成本为基準的性能价格比测试，也创造了新纪录。
原本Dell曾在2015年初时，以SC4020创造了SPC-1性能价格比新纪录，每IOPS只需0.37美元。稍后国内的普安公司，则在2015年中以EonStor DS3024B将这个纪录更新到每IOPS 0.24美元。但DataCore在2016年初，以搭载SANsymphony软体的储存伺服器，进行的一项SPC-1测试（测试编号A00164），得到每IOPS只需0.08美元的惊人性能价格比纪录，一口气就将数值拉低了3倍。
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SPC-1效能测试Top 10排行榜
DataCore以512万IOPS高居榜首，遥遥领先其他受测者，但造成争议之处在于，DataCore的测试架构存有疑虑。
资料来源：SPC
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SPC-1性能价格比测试Top 10排行榜
目前已有两家台湾厂商捷鼎（Accelstor）与普安（Infortrend），登上了这个排行榜。不过占据第1的DataCore与第3名的Accelsoor，都是以单控制器组态执行测试，其余厂商则都是双控制器，这样直接对比成本有些不公平。
资料来源：SPC
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令人质疑的测试架构
DataCore在SPC-1测试中的惊人表现，也引发了外界一连串对其测试架构的议论，认为其中恐有取巧之虞。
对500万IOPS测试成绩的质疑
DataCore只用了2台控制器（执行SANsymphony软体的伺服器）与72台SSD，就得到比华为动用16台控制器与512台SSD还高出60%的500万IOPS效能表现，这样惊人的成果，DataCore CEO宣称是他们启用了所谓的平行处理技术所致，但外界怀疑DataCore的测试架构另有玄机，存在这几个疑点：
●极度依靠写入快取来拉高效能
DataCore在SCP-1测试中使用的伺服器，搭载了高达1.5TB的DRAM记忆体，其中SANsymphony软体使用了1.25TB，而且从其极低的回应时间表现来看（仅0.3ms左右），外界质疑写入I/O都是由DRAM快取承担，没有实际落入底层SSD。
但太过依赖DRAM作为写入快取，但这在实际环境中会带来资料可用性方面的问题。DataCore的SPC-1测试架构中，虽然纳入了UPS，来确保断电时维持DRAM资料的可用性，但如果遭遇的是UPS失效这种意外，这种架构便不可行了。
●牺牲资料一致性与可用性
怀疑者们认为，DataCore之所以能有500万这样高的IOPS数值，一个原因是省略了在2台控制器之间进行快取镜像，没有跨节点的资料保护能力。这样的架构，将能省略在两台控制器之间进行大量的内部传输工作，从而拉高IOPS效能，但这在讲究可用性的实际环境中，是不可接受的。
实际上，DataCore还有另一份採用了HA高可用架构的SPC-1测试（测试编号A00178），显示DataCore若和正规储存阵列一样，採取双控制器镜像架构，他们的IOPS表现便只有120万，虽然也是相当不错的数字，但与500万IOPS相比，就不那样让人震撼了。
DataCore的SPC-1 500万IOPS测试架构
DataCore以这个架构，在SPC-1测试中缔造了空前的512万IOPS成绩（测试编号A00179），而且只使用了2台执行SANsymphony软体的Xeon E5伺服器、4台外接JBOD磁碟柜与72台SSD，相较下，位居第2名的华为，在SPC-1测试中耗用了16组控制器与512台SSD，得到的成绩不过是300万IOPS。
但怀疑者批评DataCore这个测试架构，恐怕是极度依靠写入快取来拉高效能，2台充当储存控制器的Xeon E5伺服器分别配置了多达1.5TB的记忆体，并启用了写入快取。另外，DataCore的2台储存控制器之间，也没有执行快取镜像複製，因而省下了控制器之间的I/O负担，这虽能相当程度地提高I/O效能，但也因此不能确保2组控制器的资料一致性，也没有跨节点保护能力。
换句话说，怀疑者们认为，DataCore这个架构是专为冲高SPC-1 IOPS效能所设计，与真实环境存在很大落差，测试成绩虽然惊人，但对实际环境的参考价值有限。
资料来源：SPC
DataCore启用高可用性的SPC-1测试架构
DataCore在另一项SPC-1测试中（A00178）测试编号，以启用了镜像複製的组态接受测试，与缔造了512万IOPS的A00179测试相比，两者测试架构大致相似，但A00178启用控制器之间的镜像功能，具备跨节点高可用性能力，而且储存伺服器安装的DRAM记忆体数量也缩减一半（从A00179的1.5TB减为768GB），比较没有依靠写入快取冲高效能的疑虑，配备的SSD数量也较少（从72台减为36台），但如此一来，获得的IOPS数值也从A00179的512万降为120万。
虽然以这样的组态，跑出120万IOPS的SPC-1成绩，已经是相当不错的表现，但就没有512万IOPS那样的震撼力了。
资料来源：SPC
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对性能价格比测试的质疑
DataCore缔造SPC-1性能价格比新纪录的A00164测试，同样也存在失真的疑虑。
首先，测试中前、后端都在同一台伺服器上，没有透过储存网路，等同于伺服器自己的本机I/O测试。这虽然可以解释成一种用户端与储存端合一的「超融合型式」架构，不过和一般常用环境显然是不同的。
其次，只使用1台储存伺服器，也就是单控制器，没有跨节点资料保护能力。
第三，前述测试架构同样也有大量依靠写入快取的疑虑，控制器安装了多达544GB DRAM记忆体，但架构中却又没有UPS，可用性堪虑。
换言之，DataCore这种做法，一方面是利用没有独立前端伺服器、且大量依靠写入快取的方式来缩短延迟、拉高I/O效能；另一方面又牺牲了可用性，透过单控制器架构来压低成本，从而取得性能价格比方面的优势。
与其他採用双控制器组态、拥有完整可用性机制、且採取储存网路测试架构的受测产品相比，DataCore的SPC-1性能价格比成绩，恐有不公平比较之嫌，也与现实环境脱节——毕竟，单控制器架构比双控制器省钱是理所当然的，但稍微有高一点可用性要求的使用者，都会要求採用双控制器，因此单控制器组态所取得的SPC-1性能价格比成绩，参考价值便相对有限。
也就是说，如果DataCore在这项测试中也依照正规标準，採取双控制器、跨节点资料镜像、纳入UPS配置、且透过储存网路存取，恐怕就不会有这样惊人的性能价格比了。
DataCore的SPC-1性能价格比榜首测试架构
DataCore以这个测试架构，在SPC-1效能价格比测试中(测试编号A00164)，缔造了每IOPS只需0.08美元的惊人成绩。相较下，在此之前，位居SPC-1效能价格比榜首的普安EonStor DS 3024B，也不过是每IOPS 0.24美元的表现。
但观察测试架构可发现，这个架构没有独立的前端伺服器，且只有1台执行SANsymphony软体的储存伺服器。所以在这个测试中，前、后端都是位于同一台伺服器上，而没有透过储存网路存取，自然有助于缩减延迟、提高效能；此外测试架构只包含1台储存伺服器，也有利于压低成本，因而取得好的性能价格比成绩，也是理所当然的。
但这样的测试架构，和真实环境需求明显有落差，对企业环境来说，透过储存网路存取是常态，而且基本上都会要求双控制器高可用性架构。
资料来源：SPC
参考价值失效的效能指标
总的来说，DataCore在SPC-1测试中所採取的做法，虽然不至于算是作弊，只是利用了SPC-1测试的规则，却也造成测试结果参考价值的降低。
由于SPC-1测试规则中，并没有要求系统可用性的门槛，可以接受厂商以单控制器组态送测，所以透过降低可用性方面的标準，来达到拉高I/O效能与性能价格比表现，是符合SPC-1规则的合法手段。但这样的做法，在实际环境中是无法接受的——企业用户不仅要求高效能或便宜，同时也要求系统可用性与资料一致性，所以如果厂商在这方面「取巧」而取得较佳的SPC-1成绩，将会造成SPC测试环境与实际用户需求产生落差，从而失去参考价值。
而且相对于其他拥有完整高可用性机制的储存产品，DataCore这种牺牲可用性所取得的SPC-1佳绩，恐有不尽公平、以致无法直接互相比较之虞。
对于传统的企业级储存阵列产品来说，硬体上必然会拥有完整的可用性机制设计。但是在软体定义储存时代，控制器硬体配置是弹性的，因而出现了利用牺牲可用性标準，来提高测试成绩的取巧法门，而这也对SPC-1测试的可信度，带来了的挑战。
事实上，在DataCore带头做了「示範」后，近日Accelstor（捷鼎）也仿照这个先例，以单控制器/单机组态方式，缔造了SPC-1性能价格比的佳绩（位居仅次于DataCore的第3名）。但如同前面所述，这种方式虽能在「测试环境」取得好成绩，但对现实环境的参考价值有限，而且也是不公平的比较——在整个SPC-1性能价格比排行榜中，就只有DataCore与Accelstor是採取单控制器的压低成本取巧作法，其余所有厂商则都是规规矩矩的双控架构。
捷鼎的SPC-1性能价格比测试架构
今年年初捷鼎以这个架构，在SPC-1性能价格比测试中取得佳绩（测试编号A00183），每IOPS只需0.20美元，在SPC-1性能价格比排行榜中位居第3。但问题是，捷鼎在测试中，只使用1台NeoSapphire 3602全快闪储存阵列，也就是一个单控制器组态，这虽然有利于压低成本，但与真实环境需求有所落差。就实际环境来说，会在这类全快闪储存阵列上运行的应用，大都是讲求可用性的关键应用，双控制器高可用性是必要需求，因此这种单控制器测试组态的参考价值相对有限。
资料来源：SPC
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