Linux系統磁碟IO

Linux系統磁碟IO

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Linux系統出現了效能問題，一般我們可以透過top、iostat、free、vmstat等命令來檢視初步定位問題。其中iostat可以給我們提供豐富的IO狀態資料。

1.小檔案讀寫的磁碟效能瓶頸是定址（隨機讀寫效能更差）評估標準:TPS
2.大檔案讀寫的磁碟效能瓶頸是貸款，評估標準是持續的讀寫速度
3.Linux有一個特性是可以用空閒的記憶體作為Cache，因此大的記憶體可以很有效的提高儲存系統效能.

1. 基本使用

$iostat -d -k 1 10
引數 -d 表示，顯示裝置（磁碟）使用狀態；-k某些使用block為單位的列強制使用Kilobytes為單位；1 10表示，資料顯示每隔1秒重新整理一次，共顯示10次。

$iostat -d -k 1 10
Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
sda              39.29        21.14         1.44  441339807   29990031
sda1              0.00         0.00         0.00       1623        523
sda2              1.32         1.43         4.54   29834273   94827104
sda3              6.30         0.85        24.95   17816289  520725244
sda5              0.85         0.46         3.40    9543503   70970116
sda6              0.00         0.00         0.00        550        236
sda7              0.00         0.00         0.00        406          0
sda8              0.00         0.00         0.00        406          0
sda9              0.00         0.00         0.00        406          0
sda10            60.68        18.35        71.43  383002263 1490928140

Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
sda             327.55      5159.18       102.04       5056        100
sda1              0.00         0.00         0.00          0          0
tps：該裝置每秒的傳輸次數（Indicate the number of transfers per second that were issued to the device.）。“一次傳輸”意思是“一次I/O請求”。多個邏輯請求可能會被合併為“一次I/O請求”。“一次傳輸”請求的大小是未知的。

kB_read/s：每秒從裝置（drive expressed）讀取的資料量；kB_wrtn/s：每秒向裝置（drive expressed）寫入的資料量；kB_read：讀取的總資料量；kB_wrtn：寫入的總數量資料量；這些單位都為Kilobytes。

上面的例子中，我們可以看到磁碟sda以及它的各個分割槽的統計資料，當時統計的磁碟總TPS是39.29，下面是各個分割槽的TPS。（因為是瞬間值，所以總TPS並不嚴格等於各個分割槽TPS的總和）

2. -x 引數

使用-x引數我們可以獲得更多統計資訊。

iostat -d -x -k 1 10
Device:    rrqm/s wrqm/s   r/s   w/s  rsec/s  wsec/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util
sda          1.56  28.31  7.80 31.49   42.51    2.92    21.26     1.46     1.16     0.03    0.79   2.62  10.28
Device:    rrqm/s wrqm/s   r/s   w/s  rsec/s  wsec/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util
sda          2.00  20.00 381.00  7.00 12320.00  216.00  6160.00   108.00    32.31     1.75    4.50   2.17  84.20
rrqm/s：每秒這個裝置相關的讀取請求有多少被Merge了（當系統呼叫需要讀取資料的時候，VFS將請求發到各個FS，如果FS發現不同的讀取請求讀取的是相同Block的資料，FS會將這個請求合併Merge）；wrqm/s：每秒這個裝置相關的寫入請求有多少被Merge了。

rsec/s：每秒讀取的扇區數；wsec/：每秒寫入的扇區數。r/s：The number of read requests that were issued to the device per second；w/s：The number of write requests that were issued to the device per second；

await：每一個IO請求的處理的平均時間（單位是微秒毫秒）。這裡可以理解為IO的響應時間，一般地系統IO響應時間應該低於5ms，如果大於10ms就比較大了。

%util：在統計時間內所有處理IO時間，除以總共統計時間。例如，如果統計間隔1秒，該裝置有0.8秒在處理IO，而0.2秒閒置，那麼該裝置的%util = 0.8/1 = 80%，所以該引數暗示了裝置的繁忙程度。一般地，如果該引數是100%表示裝置已經接近滿負荷執行了（當然如果是多磁碟，即使%util是100%，因為磁碟的併發能力，所以磁碟使用未必就到了瓶頸）。

3. -c 引數

iostat還可以用來獲取cpu部分狀態值：

iostat -c 1 10
avg-cpu:  %user   %nice    %sys %iowait   %idle
           1.98    0.00    0.35   11.45   86.22
avg-cpu:  %user   %nice    %sys %iowait   %idle
           1.62    0.00    0.25   34.46   63.67
4. 常見用法

$iostat -d -k 1 10        #檢視TPS和吞吐量資訊
iostat -d -x -k 1 10      #檢視裝置使用率（%util）、響應時間（await）
iostat -c 1 10            #檢視cpu狀態
5. 例項分析

$$iostat -d -k 1 |grep sda10
Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
sda10            60.72        18.95        71.53  395637647 1493241908
sda10           299.02      4266.67       129.41       4352        132
sda10           483.84      4589.90      4117.17       4544       4076
sda10           218.00      3360.00       100.00       3360        100
sda10           546.00      8784.00       124.00       8784        124
sda10           827.00     13232.00       136.00      13232        136

上面看到，磁碟每秒傳輸次數平均約400；每秒磁碟讀取約5MB，寫入約1MB。

iostat -d -x -k 1
Device:    rrqm/s wrqm/s   r/s   w/s  rsec/s  wsec/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util
sda          1.56  28.31  7.84 31.50   43.65    3.16    21.82     1.58     1.19     0.03    0.80   2.61  10.29
sda          1.98  24.75 419.80  6.93 13465.35  253.47  6732.67   126.73    32.15     2.00    4.70   2.00  85.25
sda          3.06  41.84 444.90 54.08 14204.08 2048.98  7102.04  1024.49    32.57     2.10    4.21   1.85  92.24

可以看到磁碟的平均響應時間<5ms，磁碟使用率>80。磁碟響應正常，但是已經很繁忙了。