【操作系统】磁盘IO常见性能指标和分析工具实战
【摘要】 磁盘IO常见性能指标和分析工具实战
1.磁盘读写常见的指标
（1）IOPS（Input/Output Operations per Second）
- 指每秒能处理的I/O个数，表示块存储处理读写（输出/输入）的能力，单位为次，有顺序IOPS和随机IOPS
- 比如100次/秒，那iops就是100次/秒，例如数据库类应用等典型场景重点提升这个指标，下面是阿里云盘性能
（2）吞吐量/带宽（Throughput）
- 是指单位时间内可以成功传输的数据数量，单位为MB/s
- 比如 一个硬盘的读写 IO 是 1MB，硬盘的 IOPS 是 100，那么硬盘总的吞吐率就是 100MB/s
- 带宽 = IOPS * IO大小
（3）访问时延（Latency）
- 是指IO请求从发出到收到响应的间隔时间，常以毫秒ms或者微妙us为单位
- 硬盘响应时间 = 硬盘访问时间 + IO排队延迟，过高的时延会导致应用性能下降或报错。
- 普通的HDD磁盘，随机IO读写延迟是10毫秒，IO带宽大约100MB/秒，随机IOPS一般在100左右
（4）使用率 Utilization
- 指磁盘处理 I/O 的时间百分比，过高的使用率 ，常规字段 Utilization-缩写%util 表示
- 如超过 80%意味着磁盘 I/O 存在性能瓶颈
（5）I/O 等待队列长度 Queue Length
- 表示等待处理的 I/O 请求的数目，如果 I/O 请求压力持续超出磁盘处理能力，就会增大队列长度
（6）饱和度
- 使用率只考虑有没有IO，不考虑IO的大小；当使用率是100%时，磁盘也可能接收新的IO请求
2.iostat查看系统综合的磁盘IO情况
- 格式：iostat [参数] [时间] [次数]
iostat -p ALL -h - 参数说明
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| -c | 仅显示CPU状态统计信息 |
| -d | 仅显示磁盘统计信息 |
| -k或者-m | 以kb或者mb为单位显示，常用-h可读性高 |
| -p | 指定显示IO的设备，ALL表示显示所有 |
| -x | 显示详细信息 |
注意：iostat不能直接得到磁盘饱和度
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| r/s | 每秒发送给磁盘的读请求次数，r/s+w/s 是磁盘IOPS |
| w/s | 每秒发送给磁盘的写请求次数，r/s+w/s手机磁盘IOPS |
| rkB/s | 每秒从磁盘读取的数据量，rkB/s+wkB/s 是吞吐量 |
| wkB/s | 每秒向磁盘写入的数据量，rkB/s+wkB/s 是吞吐量 |
| r_await | 读请求处理完成等待时间，包括在队列中的等待时间和设备实际处理时间 r_await+w_await ，是RT响应时间 |
| w_await | 写请求处理完成等待时间，包括在队列中的等待时间和设备实际处理时间 r_await+w_await ，是RT响应时间 |
| aqu-sz | 平均请求队列长度 |
| rareq-sz | 平均读请求大小 |
| wareq-sz | 平均写请求大小 |
| %util | 磁盘处理I/O的时间百分比，表示的是磁盘的忙碌情况；如果>80% 就是磁盘可能处于忙碌状态 一秒中有百分之多少的时间用于I/O操作，或者说一秒中有多少时间I/O队列是非空的 |
3.磁盘IO常见指标和分析命令工具介绍
（1）iotop命令
- 查看当前系统各个进程使用磁盘IO的情况
- 安装：yum -y install iotop
- iotop -o -d 3 每3秒刷新下各个进程磁盘IO情况
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| -o | 只显示正在读写磁盘的程序 |
| -d | 跟一个数值，表示iotop命令刷新的时间 |
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| Total DISK READ | 从磁盘中读取的总速率 |
| Total DISK WRITE | 往磁盘里写入的总速率 |
| Actual DISK READ | 从磁盘中读取的实际速率 |
| Actual DISK WRITE | 往磁盘里写入的实际速率 |
| TID | 线程ID，按p可以转换成进程ID |
| PRIO | 优先级 |
| USER | 线程所有者 |
| DISK READ | 进程从磁盘中读取的速率 |
| DISK WRITE | 进程往磁盘里写入的速率 |
| SWAPIN | 进程swap交换百分比 |
| IO> | IO等待所占用的百分比 |
| COMMAND | 具体的进程命令 |
- iostats是系统级别的IO监控
- iotop是进程级别的IO监控
（2）案例测试：模拟IO密集型应用，系统是4核
- 终端一 模拟2个磁盘IO进程, 持续600s
stress --hdd 2 --hdd-bytes 6G --timeout 600s - 终端二 全局
iostat -d -x 1 - 终端三 全局
top - 终端四 局部
iotop
- 测试结果
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