在Linux中监视IO性能

叁歲伎倆 2022-08-25 09:14 206阅读 0赞

原文出处：[http://www.dbabeta.com/2009/io-performence-03\_check-performence-in-linux.html\#sec5][http_www.dbabeta.com_2009_io-performence-03_check-performence-in-linux.html_sec5]

**dd命令**

dd其实是工作于比较低层的一个数据拷贝和转换的\*nix平台的工具，但是因为dd命令支持\*nix平台的一些特殊设备，因此我们可以利用dd命令的这个特性来简单的测试磁盘的性能。

先说一下两个相关的特殊设备

**/dev/null**

空设备，通常用作输出设备，这个是\*nix系统上面的黑洞，所有送到这个空设备上的内容都会凭空消失。

**/dev/zero**

空字符，通常用作输入，从/dev/zero中读取时，它能源源不断的提供空字符(ASCII NUL, 0×00)出来，要多少有多少。

于是就有了下面的用法：

*  测试磁盘的写入

/usr/bin/time dd if=/dev/zero of=/tmp/foo bs=4k count=1024000

这个命令时往磁盘的文件/tmp/foo中写入一个4G大小的文件，当然文件的内容全部是空字符了，同时用/usr/bin/time来对命令的执行进行计时，命令中的bs指的是写入文件时的块大小，其实就相当于Oracle中的block大小了，count是写入的块数。采取这种方法来写入数据时只是测试的连续读磁盘的性能，而不是随机读的性能，不能采取这种方法检查一个机器的IOPS的，只能检查磁盘的吞吐率。

*  测试磁盘的读取

/usr/bin/time dd if=/tmp/foo of=/dev/null bs=4k

上面的命令是从/tmp/foo文件中读取数据，然后扔掉，这里bs用的是读取时块的大小。和上面写入的命令一样，这样测试的仅仅是最大的读取性能，而不是随机IO的性能。

*  还能读写同时测试

/usr/bin/time dd if=/tmp/foo of=/tmp/foo2 bs=4k

在上面的命令中都用到了time命令对操作进行计时，这样才能正确的进行判断。要记住的一点是dd命令只能够提供一个大概的测试，通过这个简单的命令可以对磁盘系统的最大性能有一个大概的了解，要了解更详细的信息还要通过其他方法来查看。

## iostat命令   理解iostat的各项输出 ##

在Linux中，我们执行一个iostat -x命令，我们能看到如下的输出

$iostat -x  
Linux 2.4.21-50a6smp (linux)         11/03/2009  
  
avg-cpu:  %user   %nice    %sys %iowait   %idle  
           0.42    0.00    0.26    0.47   98.86  
  
Device:    rrqm/s wrqm/s   r/s   w/s  rsec/s  wsec/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util  
hdc          0.01   0.00  0.00  0.00    0.07    0.00     0.03     0.00    24.48     0.00    4.90   4.57   0.00  
hda          0.89   8.54  0.74  4.49   12.60  104.22     6.30    52.11    22.32     0.03    5.41   1.01   0.53

我们先列举一下各个性能指标的简单说明。

**rrqm/s**

每秒进行merge的读操作数目。

**wrqm/s**

每秒进行merge的写操作数目。

**r/s**

每秒完成的读I/O设备次数。

**w/s**

每秒完成的写I/O设备次数。

**rsec/s**

每秒读扇区数。

**wsec/s**

每秒写扇区数。

**rkB/s**

每秒读K字节数。

**wkB/s**

每秒写K字节数。

**avgrq-sz**

平均每次设备I/O操作的数据大小(扇区)。

**avgqu-sz**

平均I/O队列长度。

**await**

平均每次设备I/O操作的等待时间(毫秒)。

**svctm**

平均每次设备I/O操作的服务时间(毫秒)。

**%util**

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。

要理解这些性能指标我们先看下图

![20140328150938562][]

上图的左边是iostat显示的各个性能指标，每个性能指标都会显示在一条虚线之上，这表明这个性能指标是从虚线之上的那个读写阶段开始计量的，比如说图中的w/s从Linux IO scheduler开始穿过硬盘控制器(CCIS/3ware)，这就表明w/s统计的是每秒钟从Linux IO scheduler通过硬盘控制器的写IO的数量。

结合上图对读IO操作的过程做一个说明，在从OS Buffer Cache传入到OS Kernel(Linux IO scheduler)的读IO操作的个数实际上是rrqm/s+r/s，直到读IO请求到达OS Kernel层之后，有每秒钟有rrqm/s个读IO操作被合并，最终转送给磁盘控制器的每秒钟读IO的个数为r/w；在进入到操作系统的设备层(/dev/sda)之后，计数器开始对IO操作进行计时，最终的计算结果表现是await，这个值就是我们要的IO响应时间了；svctm是在IO操作进入到磁盘控制器之后直到磁盘控制器返回结果所花费的时间，这是一个实际IO操作所花的时间，当await与svctm相差很大的时候，我们就要注意磁盘的IO性能了；而avgrq-sz是从OS Kernel往下传递请求时单个IO的大小，avgqu-sz则是在OS Kernel中IO请求队列的平均大小。

现在我们可以将iostat输出结果和我们前面讨论的指标挂钩了。

平均单次IO大小(IO Chunk Size) <=> avgrq-sz  
  
平均IO响应时间(IO Response Time) <=> await  
  
IOPS(IO per Second) <=> r/s + w/s  
  
吞吐率(Throughtput) <=> rkB/s + wkB/s

### iostat的应用实例 ###

#### 观察IO Scheduler的IO合并(IO Merge) ####

前面说过IO在执行过程中会被合并以提高效率，下面就结合dd命令和iostat命令看一下。

我们先执行dd命令，设置bs参数值为1k，完整命令如下

dd if=/dev/zero of=test bs=1k count=1024000

同时打开另外一个终端执行iostat命令，这里只查看变化那个磁盘的更改，每秒刷新一次数据，完整命令如下

iostat -x hdc7 1

然后我们可以得到下面的结果

Device:    rrqm/s wrqm/s   r/s   w/s  rsec/s  wsec/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util  
hdc7         0.00 9447.00  0.00 776.00    0.00 80616.00     0.00 40308.00   103.89   480.18  805.95   1.29 100.00  
  
avg-cpu:  %user   %nice    %sys %iowait   %idle  
           0.50    0.00   56.00   43.50    0.00  
  
Device:    rrqm/s wrqm/s   r/s   w/s  rsec/s  wsec/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util  
hdc7         0.00 9534.00  0.00 872.00    0.00 81384.00     0.00 40692.00    93.33   274.56  401.19   1.14  99.00  
  
avg-cpu:  %user   %nice    %sys %iowait   %idle  
           2.50    0.00   46.50   14.00   37.00  
  
Device:    rrqm/s wrqm/s   r/s   w/s  rsec/s  wsec/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util  
hdc7         0.00 6766.00  1.00 276.00    8.00 58808.00     4.00 29404.00   212.33   197.27  321.66   1.95  54.00  
  
avg-cpu:  %user   %nice    %sys %iowait   %idle  
           0.50    0.00    0.50    0.00   99.00

看结果中第一组数据中的avgrq-sz，为103.89个扇区，磁盘的每个扇区为512字节，因此平均IO大小为103.89\*512/1024=52k字节，远远大于我们dd命令时给定的参数1k字节，也就是说IO在中间被合并了。看巨大的wrqm/s也能得出同样的结论。

## 附：在Windows中监视IO性能 ##

本来准备写一篇windows中监视IO性能的，后来发现好像可写的内容不多，windows在细节这方面做的不是那么的好，不过那些基本信息还是有的。

在Windows中监视性能基本都用性能监视器了，与IO性能相关的有两个大类，一个是”LogicalDisk”，另外一个是”PhysicalDisk”，”LogicalDisk”更多的是用来监视文件相关的IO性能，而”PhysicalDisk”则是用来监视LUN或者是磁盘卷，下面就列举下与前面所列举的IO性能相关的计数器，具体的自己研究了：

**单次IO大小**

*  Avg. Disk Bytes/Read 
 *  Avg. Disk Bytes/Write

**IO响应时间**

*  Avg. Disk sec/Read 
 *  Avg. Disk sec/Write

**IOPS**

*  Disk Reads/sec 
 *  Disk Writes/sec 
 *  Disk Transfers/sec

**IO吞吐率**

*  Disk Bytes/sec 
 *  Disk Read Bytes/sec 
 *  Disk Write Bytes/sec

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[20140328150938562]: /images/20220824/e293a0c526534ac982c8dac3b230a400.png