性能测试进阶指南——基础篇之磁盘IO

本文旨在帮助测试人员对性能测试常用指标做一个简单的讲解,主要包括CPU、内存、磁盘和网络带宽等系统资源,本文仅仅局限于Linux系统,Windows Server系统暂不做考虑。

使用iostat分析IO性能

对于I/O-bond类型的进程,我们经常用iostat工具查看进程IO请求下发的数量、系统处理IO请求的耗时,进而分析进程与操作系统的交互过程中IO方面是否存在瓶颈。

下面通过iostat命令使用实例,说明使用iostat查看IO请求下发情况、系统IO处理能力的方法,以及命令执行结果中各字段的含义。

1.不加选项执行iostat

我们先来看直接执行iostat的输出结果:

[root@10.15.107.147 ~]# iostat
Linux 2.6.18-164.el5 (localhost.localdomain) 05/09/2014 _x86_64_ (8 CPU) avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
0.50 0.00 0.46 0.00 0.00 99.04 Device: tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn
cciss/c0d0 5.31 2.98 101.18 4822763 163804574
dm-0 25.39 2.98 101.18 4820813 163804504
dm-1 0.00 0.00 0.00 448 0

单独执行iostat,显示的结果为从系统开机到当前执行时刻的统计信息。以上输出中,除最上面指示系统版本、主机名和日期的一行外,另有两部分:

avg-cpu: 总体cpu使用情况统计信息,对于多核cpu,这里为所有cpu的平均值

Device: 各磁盘设备的IO统计信息

对于cpu统计信息一行,我们主要看iowait的值,它指示cpu用于等待io请求完成的时间。Device中各列含义如下:

  • Device: 以sdX形式显示的设备名称
  • tps: 每秒进程下发的IO读、写请求数量
  • Blk_read/s: 每秒读扇区数量(一扇区为512bytes)
  • Blk_wrtn/s: 每秒写扇区数量
  • Blk_read: 取样时间间隔内读扇区总数量
  • Blk_wrtn: 取样时间间隔内写扇区总数量

我们可以使用-c选项单独显示avg-cpu部分的结果,使用-d选项单独显示Device部分的信息。

2.指定采样时间间隔与采样次数

与sar命令一样,我们可以以”iostat interval [count] ”形式指定iostat命令的采样间隔和采样次数:

[root@10.15.107.147 ~]# iostat -d 1 2
Linux 2.6.18-164.el5 (localhost.localdomain) 05/09/2014 _x86_64_ (8 CPU) Device: tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn
cciss/c0d0 5.31 2.98 101.18 4822763 163821942
dm-0 25.39 2.98 101.18 4820813 163821872
dm-1 0.00 0.00 0.00 448 0 Device: tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn
cciss/c0d0 0.00 0.00 0.00 0 0
dm-0 0.00 0.00 0.00 0 0
dm-1 0.00 0.00 0.00 0 0

以上命令输出Device的信息,采样时间为1秒,采样2次,若不指定采样次数,则iostat会一直输出采样信息,直到按”ctrl+c”退出命令。注意,第1次采样信息与单独执行iostat的效果一样,为从系统开机到当前执行时刻的统计信息。

3.以kB为单位显示读写信息(-k选项)

我们可以使用-k选项,指定iostat的部分输出结果以kB为单位,而不是以扇区数为单位:

[root@10.15.107.147 ~]# iostat -d -k
Linux 2.6.18-164.el5 (localhost.localdomain) 05/09/2014 _x86_64_ (8 CPU) Device: tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn
cciss/c0d0 5.31 2.98 101.18 4822763 163830126
dm-0 25.39 2.98 101.18 4820813 163830056
dm-1 0.00 0.00 0.00 448 0

以上输出中,kB_read/s、kB_wrtn/s、kB_read和kB_wrtn的值均以kB为单位,相比以扇区数为单位,这里的值为原值的一半(1kB=512bytes*2)

4.更详细的io统计信息(-x选项)

为显示更详细的io设备统计信息,我们可以使用-x选项,在分析io瓶颈时,一般都会开启-x选项:

[root@10.15.107.147 ~]# iostat -x -k -d 1
Linux 2.6.18-164.el5 (localhost.localdomain) 05/09/2014 _x86_64_ (8 CPU) Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await r_await w_await svctm %util ...... cciss/c0d0 0.03 20.05 0.07 5.24 2.98 101.18 39.22 0.00 0.38 2.17 0.36 0.10 0.05
dm-0 0.00 0.00 0.09 25.30 2.98 101.18 8.20 0.02 0.86 2.39 0.86 0.02 0.05
dm-1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 8.00 0.00 3.16 3.16 0.00 0.30 0.00

以上各列的含义如下:

rrqm/s: 每秒对该设备的读请求被合并次数,文件系统会对读取同块(block)的请求进行合并

wrqm/s: 每秒对该设备的写请求被合并次数

r/s: 每秒完成的读次数

w/s: 每秒完成的写次数

rkB/s: 每秒读数据量(kB为单位)

wkB/s: 每秒写数据量(kB为单位)

avgrq-sz:平均每次IO操作的数据量(扇区数为单位)

avgqu-sz: 平均等待处理的IO请求队列长度

await: 平均每次IO请求等待时间(包括等待时间和处理时间,毫秒为单位),这里可以理解为IO的响应时间,一般地系统IO响应时间应该低于5ms,如果大于10ms就比较大了

svctm: 平均每次IO请求的处理时间(毫秒为单位),如果 svctm 比较接近 await,说明I/O 几乎没有等待时间;如果 await 远大于 svctm,说明 I/O队列太长,应用得到的响应时间变慢,如果响应时间超过了用户可以容许的范围,这时可以考虑更换更快的磁盘,调整内核 elevator算法,优化应用,或者升级 CPU。

%util: 采用周期内用于IO操作的时间比率,即IO队列非空的时间比率,该参数暗示了设备的繁忙程度。一般地,如果该参数是100%表示设备已经接近满负荷运行了(当然如果是多磁盘,即使%util是100%,因为磁盘的并发能力,所以磁盘使用未必就到了瓶颈)。

对于以上示例输出,我们可以获取到以下信息:

每秒向磁盘上写101.18KB左右数据(wkB/s值)

每秒有5.31(cciss/c0d0)和25.39(dm-0)次IO操作(r/s+w/s),其中以写操作为主体

平均每次IO请求等待处理的时间为 0.38、0.86、3.16 毫秒,处理耗时为0.10、0.02 和0.30毫秒

等待处理的IO请求队列中,平均有0.00、0.02、0.00个请求驻留

以上各值之间也存在联系,我们可以由一些值计算出其他数值,例如:

util = (r/s+w/s) * (svctm/1000)

对于上面的例子有:util = (0.07+5.24)*(0.10/1000) = 0.000531

Posted by GaoChuanjun May 9th, 2014

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