DISKSPD 2.2 是微软开发的一款用于存储子系统性能测试和基准测试的工具。它主要用来测量和分析磁盘 I/O 性能，可以模拟各种工作负载并生成详尽的性能报告。

什么是 DISKSPD 2.2？

DISKSPD（Disk Speed）是一个命令行工具，设计用于评估磁盘存储系统的性能。它能够生成大量自定义的 I/O 操作，帮助用户理解他们的存储系统在不同场景下的表现。DISKSPD 2.2 是该工具的最新版本，包含了一些新的功能和改进。

DISKSPD 2.2 怎么样？

DISKSPD 2.2 在以下几个方面进行了显著改进：

异步 IO 循环优化：新设计更积极地清空完成队列，这使得延迟测量更加准确，特别是在较快的存储设备和较高的队列深度下。处理器拓扑报告：新增了对 Socket、NUMA、Core 和 Power Efficiency Class（大/小核心）的支持，这使得报告更详细，并有助于理解系统的处理器布局。基准目标偏移开关：新增加的 -Bbase[:length] 开关允许更灵活地指定范围，替代了原来的 -B 和 -f 选项。延迟直方图处理：运行后的直方图处理速度显著提升，改进了性能分析的效率。二进制兼容性：现在支持 Windows 8 和 Windows Server 2012，并使用 Universal CRT，提高了跨平台兼容性。为什么使用 DISKSPD 2.2？

使用 DISKSPD 2.2 有多种优势：

全面的性能测试：它可以生成多种不同类型的 I/O 工作负载，帮助用户深入了解存储系统在各种条件下的表现。详细的报告：通过详细的报告，用户可以获取关于存储设备性能的各种关键数据，包括延迟、吞吐量和 IOPS（每秒输入/输出操作数）。灵活性：丰富的命令行选项允许用户根据具体需求自定义测试参数，适应不同的测试场景。改进的测量精度：最新版本的优化措施，使得延迟测量更为精准，这是性能调优过程中非常重要的一点。处理器拓扑信息：了解处理器的拓扑结构和效率等级，有助于在异构系统上进行更有效的性能调优。

DISKSPD 2.2 是一个强大且灵活的工具，非常适合需要深入分析和验证存储性能的专业人士和企业。通过使用这个工具，用户可以确保他们的存储系统在实际应用环境中能够达到预期的性能标准。

DISKSPD 2.2 的功能可以根据其用途和特性大致分为以下几类：

1. 基本功能基本 I/O 操作：模拟各种类型的读写操作，包括顺序读写和随机读写。I/O 模式：支持异步和同步 I/O，以及混合读写模式。2. 工作负载生成工作负载配置：通过命令行选项指定各种参数，如块大小、队列深度、访问模式（顺序/随机）、读写比例等。多线程支持：可以在多个线程上并发执行 I/O 操作，以模拟实际的多用户环境。3. 性能测量吞吐量和 IOPS：测量并报告每秒处理的输入/输出操作数（IOPS）和数据吞吐量（MB/s）。延迟统计：提供详细的 I/O 延迟统计信息，包括平均延迟、最小/最大延迟和延迟分布直方图。4. 测试结果导出日志和报告：生成详细的测试结果日志，可用于进一步分析和记录。CSV 输出：支持将测试结果导出为 CSV 格式，方便在其他工具中进行数据分析。5. 高级功能CPU 拓扑信息：报告 CPU 的拓扑结构，包括 NUMA 节点、核心和线程信息。电源效率等级：支持大核/小核架构的识别和报告，有助于了解不同核心的性能表现。基准目标偏移：通过 -Bbase[:length] 选项灵活指定测试区域，支持更复杂的测试场景。6. 兼容性和优化多平台支持：兼容 Windows 8、Windows Server 2012 及以上版本。Universal CRT 支持：提高跨版本兼容性，确保在不同 Windows 平台上的一致性表现。延迟测量优化：改进了异步 I/O 循环，提供更精准的延迟测量，特别适用于高性能存储设备。7. 命令行选项自定义测试运行时间：通过命令行选项指定测试的持续时间。缓存和预取控制：配置是否使用操作系统的缓存和预取机制，模拟不同的工作环境。文件大小和对齐：设置测试文件的大小和对齐方式，以确保在不同存储设备上有相同的测试条件。8. 模拟真实环境热数据区间：通过配置热点区域，使得测试更接近实际工作负载中的数据访问模式。文件系统与裸设备测试：既可以在文件系统上进行测试，也可以直接对裸设备进行测试。

这些功能使得 DISKSPD 2.2 成为一个非常灵活且强大的存储性能测试工具，能够满足不同层次和场景下的测试需求，从简单的性能验证到复杂的性能调优。

DISKSPD 2.2 是一个用于测量和分析存储系统性能的工具，其底层原理涉及多个方面，包括 I/O 操作的模拟、系统资源的利用和性能数据的收集。以下是 DISKSPD 2.2 的主要底层原理：

1. I/O 模拟

DISKSPD 通过模拟不同类型的 I/O 操作（读、写、顺序、随机）来生成工作负载。这些 I/O 操作可以基于各种参数进行配置，例如：

块大小：每次 I/O 操作的数据块大小。访问模式：顺序访问或随机访问。读写比例：读操作与写操作的比例。2. 多线程和并发性

DISKSPD 支持多线程操作，通过多个线程并发执行 I/O 操作来模拟多用户环境。这有助于测试存储设备在高并发情况下的性能表现。每个线程可以独立配置其 I/O 参数，进一步增加测试的灵活性。

3. 异步和同步 I/O

DISKSPD 支持异步和同步 I/O 操作模式：

异步 I/O：使用操作系统提供的异步 I/O 接口（如 Windows 的 I/O 完成端口）来提交 I/O 请求，并在操作完成时获取结果。这种方式可以最大化 I/O 并发性。同步 I/O：线程直接等待 I/O 操作完成，再进行下一个操作。这种方式简单但并发性较低。4. 精确的时间测量

DISKSPD 使用高分辨率计时器（如 Windows 的 QueryPerformanceCounter）来测量 I/O 操作的延迟。这些计时器提供了纳秒级别的精度，确保延迟测量的准确性。

5. 文件和裸设备操作

DISKSPD 可以对文件系统中的文件进行测试，也可以直接对裸设备进行测试。对于文件系统中的文件，DISKSPD 会创建和管理测试文件。对于裸设备，DISKSPD 直接进行扇区级别的 I/O 操作。

6. CPU 和 NUMA 拓扑识别

DISKSPD 能够识别系统的 CPU 和 NUMA 拓扑结构，这对于高性能存储设备尤其重要。通过了解 CPU 和内存的布局，可以更好地优化线程和 I/O 操作的分布，减少跨 NUMA 节点的延迟。

7. 数据收集和报告

在测试过程中，DISKSPD 收集详细的性能数据，包括：

IOPS（每秒 I/O 操作数）吞吐量（MB/s）延迟统计（平均延迟、最小/最大延迟、延迟分布等）

这些数据在测试结束后会被汇总并输出为详细的报告，方便用户进行分析。

8. 先进的参数配置

DISKSPD 提供了丰富的命令行参数，允许用户精细配置测试的各个方面。例如，可以指定测试文件的大小、对齐方式、缓存策略等。这些参数使得 DISKSPD 能够适应各种复杂的测试需求。

9. 系统调用和底层 API

DISKSPD 底层依赖于 Windows 操作系统的各种系统调用和 API，如：

CreateFile, ReadFile, WriteFile：用于文件 I/O 操作。DeviceIoControl：用于裸设备操作。GetQueuedCompletionStatus：用于异步 I/O 完成通知。

这些 API 提供了与操作系统交互的基础，确保 DISKSPD 能够高效执行 I/O 操作并收集性能数据。

通过以上原理，DISKSPD 2.2 能够模拟真实的存储工作负载，精确测量存储系统的性能，并生成详细的报告，为存储系统的评估和优化提供可靠的数据支持。

DISKSPD 2.2 的架构可以分为三个主要组件：命令行解析器、工作负载生成器和性能数据收集器。

命令行解析器： 命令行解析器是 DISKSPD 的入口点，负责解析用户提供的命令行参数，并将这些参数传递给其他组件。它会验证参数的有效性，并根据参数配置初始化和启动 DISKSPD。工作负载生成器： 工作负载生成器是 DISKSPD 的核心组件，负责生成模拟的存储工作负载。它根据用户指定的参数，包括块大小、访问模式、读写比例等，生成一系列的 I/O 操作。工作负载生成器可以通过多线程并发执行这些 I/O 操作，以模拟实际的多用户环境。

工作负载生成器还负责管理测试文件（如果是在文件系统中进行测试），包括创建文件、预填充数据、对齐方式等。它可以使用操作系统提供的异步 I/O 接口来提交异步 I/O 请求，或者使用同步方式等待 I/O 操作的完成。

性能数据收集器： 性能数据收集器负责测量和收集存储系统的性能数据。它使用高分辨率计时器来测量每个 I/O 操作的延迟，并统计吞吐量和 IOPS 等性能指标。性能数据收集器还会根据用户指定的时间间隔，定期输出当前的性能数据。

在测试结束后，性能数据收集器将汇总所有的性能数据，并生成详细的报告。报告中包含了各种性能指标的统计数据，如平均延迟、最小/最大延迟、延迟分布、吞吐量、IOPS 等。用户可以根据报告来评估存储系统的性能，并进行优化和调整。

DISKSPD 2.2 的架构设计简单而灵活，能够模拟各种存储工作负载并准确测量性能数据，为存储系统的评估和优化提供有力支持。

DISKSPD 2.2 是一个强大的存储性能测试工具，适用于多个应用场景。以下是一些常见的应用场景：

1. 存储系统评估硬件评估：在购买或部署新的存储硬件（如 SSD、HDD、SAN 等）之前，通过 DISKSPD 进行性能测试，以评估其实际性能是否符合预期。软件定义存储：在软件定义存储解决方案中，使用 DISKSPD 测试存储池的性能，确保软件层能够充分利用底层硬件资源。2. 性能基准测试基线性能测量：定期使用 DISKSPD 测试存储系统的基线性能，以便在出现性能问题时能够快速定位原因。比较不同配置：在不同存储配置之间进行性能对比，例如不同的 RAID 配置、文件系统类型、缓存策略等。3. 容量规划和扩展容量规划：通过模拟不同的工作负载，确定当前存储系统的最大承载能力，为未来的容量规划提供数据支持。扩展评估：在存储系统扩展之前，使用 DISKSPD 评估新增硬件对整体性能的影响，确保扩展能够带来预期的性能提升。4. 性能优化调优存储系统：通过 DISKSPD 识别存储系统中的性能瓶颈，并进行相应的优化，例如调整 I/O 队列深度、优化缓存设置等。评估优化效果：在对存储系统进行优化后，使用 DISKSPD 测试优化前后的性能差异，验证优化措施的效果。5. 工作负载模拟真实工作负载模拟：通过配置 DISKSPD 的参数，模拟实际生产环境中的工作负载，评估存储系统在真实场景下的性能表现。压力测试：在高负载情况下，使用 DISKSPD 对存储系统进行压力测试，识别系统在极限条件下的表现和潜在问题。6. 软件开发和测试开发环境测试：为开发人员提供一个工具，帮助他们在开发阶段测试应用程序对存储系统的 I/O 需求。自动化测试：将 DISKSPD 集成到 CI/CD 流程中，自动化存储性能测试，确保每次代码更改不会对存储性能产生负面影响。7. 教育和培训教学工具：作为教学工具，用于讲解存储系统性能测试的基本原理和方法。培训演示：在技术培训中，通过实际操作演示如何使用 DISKSPD 进行存储性能测试和分析。8. 云存储评估云存储服务评估：在选择云存储服务（如 AWS EBS、Azure Disk Storage）之前，使用 DISKSPD 测试不同云服务提供商的存储性能，选择最适合业务需求的方案。混合云环境：在混合云环境中，评估本地存储与云存储的性能差异，优化数据分布策略。9. 虚拟化环境虚拟机存储性能：在虚拟化环境中测试虚拟机的存储性能，确保虚拟机能够获得足够的 I/O 性能。虚拟磁盘评估：测试不同虚拟磁盘格式（如 VMDK、VHDX）的性能，选择最适合虚拟化平台的存储格式。

通过这些应用场景，DISKSPD 2.2 可以帮助用户全面了解和优化存储系统的性能，为各种存储相关决策提供可靠的数据支持。

DISKSPD 2.2 更新说明：对异步 IO 循环的更改将需要对队列深度大于 1 的结果重新进行基准测试。 新的设计更积极地清空完成队列，缩短了影响延迟测量的延迟，尤其是在针对较高队列深度的更快存储设备上。延迟测量得到了改善，代价是速率略有下降，同时在不使用延迟测量（-D 或 -L）的情况下，由于批量出队操作，速率有所提高。

较小的 IO 尺寸将会看到最大的变化。

新增功能：

在处理器拓扑报告（XML 和文本输出）中增加了 Socket、NUMA、Core 和 Power Efficiency Class（大/小核心）。当存在多个拓扑元素时（例如多插槽系统），这些元素才会显示在文本结果中。CPU 编号仍然是相对于组的，新 Core 编号也是如此。最高 Power Efficiency Class 会用 P 后缀标记（通常是 1P 对比 0）。

注意：效率等级可能有重大影响；在异构系统上工作时必须了解核心属性与线程亲和性规则的组合（参见 -a 和 -n）。

新增功能：

活动电源方案报告。基准目标偏移开关现在允许范围规格：-Bbase[:length]，替代了 -B 和 -f。运行后的延迟直方图处理现在明显更快。详细输出更加一致；包括实际预热、测量和冷却间隔与期望值的比较。二进制发布支持到 Windows 8 和 Windows Server 2012；现在使用 Universal CRT。