Linux如何查看与测试磁盘IO性能

1. 查看磁盘 IO 性能

1.1 top 命令

top 命令通过查看 CPU 的 wa% 值来判断当前磁盘 IO 性能,如果这个数值过大,很可能是磁盘 IO 太高了,当然也可能是其他原因,例如网络 IO 过高等。

Linux如何查看与测试磁盘IO性能

top命令的其他参数代表的含义详见top命令详解

1.2 sar 命令

sar 命令是分析系统瓶颈的神器,可以用来查看 CPU 、内存、磁盘、网络等性能。

sar 命令查看当前磁盘性能的命令为:

[root@server-68.2.stage.polex.io var ]$ sar -d -p
Linux 3.10.-693.5..el7.x86_64 (server-) // _x86_64_ ( CPU) :: PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
:: PM sda 1.00 0.00 3.00 3.00 0.01 9.00 9.00 0.90
:: PM sdb 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
:: PM polex_pv-rootvol 1.00 0.00 3.00 3.00 0.01 9.00 9.00 0.90
:: PM polex_pv-varvol 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
:: PM polex_pv-homevol 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 :: PM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
:: PM sda 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
:: PM sdb 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
:: PM polex_pv-rootvol 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
:: PM polex_pv-varvol 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
:: PM polex_pv-homevol 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Average: DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
Average: sda 0.50 0.00 1.50 3.00 0.00 9.00 9.00 0.45
Average: sdb 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Average: polex_pv-rootvol 0.50 0.00 1.50 3.00 0.00 9.00 9.00 0.45
Average: polex_pv-varvol 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Average: polex_pv-homevol 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

其中, “-d”参数代表查看磁盘性能,“-p”参数代表将 dev 设备按照 sda,sdb……名称显示,“1”代表每隔1s采取一次数值,“2”代表总共采取2次数值。

  • await:平均每次设备 I/O 操作的等待时间(以毫秒为单位)。

  • svctm:平均每次设备 I/O 操作的服务时间(以毫秒为单位)。

  • %util:一秒中有百分之几的时间用于 I/O 操作。

对于磁盘 IO 性能,一般有如下评判标准:

正常情况下 svctm 应该是小于 await 值的,而 svctm 的大小和磁盘性能有关,CPU 、内存的负荷也会对 svctm 值造成影响,过多的请求也会间接的导致 svctm 值的增加。

await 值的大小一般取决与 svctm 的值和 I/O 队列长度以 及I/O 请求模式,如果 svctm 的值与 await 很接近,表示几乎没有 I/O 等待,磁盘性能很好,如果 await 的值远高于 svctm 的值,则表示 I/O 队列等待太长,系统上运行的应用程序将变慢,此时可以通过更换更快的硬盘来解决问题。

%util 项的值也是衡量磁盘 I/O 的一个重要指标,如果 %util 接近 100% ,表示磁盘产生的 I/O 请求太多,I/O 系统已经满负荷的在工作,该磁盘可能存在瓶颈。长期下去,势必影响系统的性能,可以通过优化程序或者通过更换更高、更快的磁盘来解决此问题。

默认情况下,sar从最近的0点0分开始显示数据;如果想继续查看一天前的报告;可以查看保存在/var/log/sa/下的sar日志:

[root@server-68.2.stage.polex.io var ]$ sar -d -p -f  /var/log/sa/sa11  | more
Linux 3.10.0-693.5.2.el7.x86_64 (server-68) 03/11/2019 _x86_64_ (64 CPU) 09:50:01 AM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
10:00:01 AM sda 0.51 0.00 9.06 17.82 0.02 37.65 14.65 0.74
10:00:01 AM sdb 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
10:00:01 AM polex_pv-rootvol 0.22 0.00 2.50 11.56 0.01 37.44 14.10 0.31
10:00:01 AM polex_pv-varvol 0.30 0.00 6.55 21.97 0.01 38.55 14.73 0.44
10:00:01 AM polex_pv-homevol 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
10:10:01 AM sda 0.79 3.45 13.18 21.06 0.04 51.81 11.03 0.87
10:10:01 AM sdb 0.04 3.45 0.00 86.33 0.00 0.25 0.25 0.00
10:10:01 AM polex_pv-rootvol 0.26 0.00 3.08 11.85 0.01 50.21 17.88 0.46
10:10:01 AM polex_pv-varvol 0.54 3.45 10.10 24.95 0.03 52.58 7.49 0.41
10:10:01 AM polex_pv-homevol 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
10:20:01 AM sda 0.65 0.00 10.43 16.11 0.03 38.67 10.99 0.71
10:20:01 AM sdb 0.04 3.46 0.00 86.33 0.00 0.08 0.08 0.00

1.3 iostat 命令

iostat主要用于监控系统设备的 IO 负载情况,iostat 首次运行时显示自系统启动开始的各项统计信息,之后运行 iostat 将显示自上次运行该命令以后的统计信息。用户可以通过指定统计的次数和时间来获得所需的统计信息。

[root@server-68.2.stage.polex.io var ]$ iostat -dxk
Linux 3.10.-693.5..el7.x86_64 (server-) // _x86_64_ ( 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
sda 0.00 0.06 0.32 2.08 1.44 72.78 61.81 0.14 59.32 0.51 68.37 5.68 1.36
sdb 0.00 0.00 0.03 0.00 1.15 0.00 86.32 0.00 0.17 0.17 0.00 0.16 0.00
dm- 0.00 0.00 0.00 0.24 0.02 1.56 13.22 0.01 44.55 6.36 44.71 13.25 0.32
dm- 0.00 0.00 0.32 1.90 1.32 71.22 65.30 0.14 62.43 0.49 72.79 4.75 1.06
dm- 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 26.79 0.00 28.06 4.68 38.98 5.18 0.00 Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await r_await w_await svctm %util
sda 0.00 0.00 0.00 3.00 0.00 16.00 10.67 0.26 86.33 0.00 86.33 42.33 12.70
sdb 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
dm- 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
dm- 0.00 0.00 0.00 3.00 0.00 16.00 10.67 0.26 86.33 0.00 86.33 42.33 12.70
dm- 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

该命令的结果与上面  sar -d -p 2  命令类似,实际使用中主要还是看 await svctm %util 参数。

1.4 vmstat 命令

vmstat 命令使用方法很简单:

[root@server-68.2.stage.polex.io var ]$ vmstat
procs -----------memory---------- ---swap-- -----io---- -system-- ------cpu-----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa st

输出结果中,bi bo 可以表示磁盘当前性能:

  • bi  块设备每秒接收的块数量,这里的块设备是指系统上所有的磁盘和其他块设备,默认块大小是 1024 byte 。

  • bo 块设备每秒发送的块数量,例如我们读取文件,bo 就要大于0。bi 和 bo 一般都要接近 0,不然就是 IO 过于频繁,需要调整。

2. 测试磁盘 IO 性能

2.1 hdparm 命令

hdparm 命令提供了一个命令行的接口用于读取和设置IDE或SCSI硬盘参数,注意该命令只能测试磁盘的读取速率。

例如,测试 sda 磁盘的读取速率:

[root@server-68.2.stage.polex.io var ]$ hdparm -Tt /dev/polex_pv/varvol

/dev/polex_pv/varvol:
Timing cached reads: MB in 2.00 seconds = 7803.05 MB/sec
Timing buffered disk reads: MB in 3.01 seconds = 374.90 MB/sec

从测试结果看出,带有缓存的读取速率为:7803.05MB/s ,磁盘的实际读取速率为:374.90 MB/s 。

2.2 dd 命令

Linux dd 命令用于读取、转换并输出数据。dd 可从标准输入或文件中读取数据,根据指定的格式来转换数据,再输出到文件、设备或标准输出。

我们可以利用 dd 命令的复制功能,测试某个磁盘的 IO 性能,须要注意的是 dd 命令只能大致测出磁盘的 IO 性能,不是非常准确

测试写性能命令:

[root@server-68.2.stage.polex.io var ]$ time dd if=/dev/zero of=test.file bs=1G count= oflag=direct
+ records in
+ records out
bytes (2.1 GB) copied, 13.5487 s, MB/s real 0m13.556s
user 0m0.000s
sys 0m0.888s 

可以看到,该分区磁盘写入速率为 159M/s,其中:

  • /dev/zero 伪设备,会产生空字符流,对它不会产生 IO 。
  • if 参数用来指定 dd 命令读取的文件。
  • of 参数用来指定 dd 命令写入的文件。
  • bs 参数代表每次写入的块的大小。
  • count 参数用来指定写入的块的个数。
  • offlag=direc 参数测试 IO 时必须指定,代表直接写如磁盘,不使用 cache 。

测试读性能命令:

[root@server-68.2.stage.polex.io var ]$ dd if=test.file of=/dev/null  iflag=direct
+ records in
+ records out
bytes (2.1 GB) copied, 4.87976 s, MB/s

可以看到,该分区的读取速率为 440MB/s

2.3 fio 命令

fio 命令是专门测试 iops 的命令,比 dd 命令准确,fio 命令的参数很多,这里举几个例子供大家参考:

顺序读:

fio -filename=/var/test.file -direct= -iodepth  -thread -rw=read -ioengine=psync -bs=16k -size=2G -numjobs= -runtime= -group_reporting -name=test_r

随机写:

fio -filename=/var/test.file -direct= -iodepth  -thread -rw=randwrite -ioengine=psync -bs=16k -size=2G -numjobs= -runtime= -group_reporting -name=test_randw

顺序写:

fio -filename=/var/test.file -direct= -iodepth  -thread -rw=write -ioengine=psync -bs=16k -size=2G -numjobs= -runtime= -group_reporting -name=test_w

混合随机读写:

fio -filename=/var/test.file -direct= -iodepth  -thread -rw=randrw -rwmixread= -ioengine=psync -bs=16k -size=2G -numjobs= -runtime= -group_reporting -name=test_r_w -ioscheduler=noop

参考链接:

https://elf8848.iteye.com/blog/2168876

https://linuxtools-rst.readthedocs.io/zh_CN/latest/tool/sar.html

http://blog.sina.com.cn/s/blog_62b832910102w3zt.html

https://www.cnblogs.com/ggjucheng/archive/2013/01/13/2858810.html

https://linux.cn/article-6104-1.html

http://www.runoob.com/linux/linux-comm-hdparm.html

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