使用iostat分析IO性能

使用iostat分析IO性能

iostat用于输出CPU和磁盘I/O相关的统计信息.

1.不加选项执行iostat

[patrickxu@vm1 ~]$ iostat
Linux 2.6.32-279.19.3.el6.ucloud.x86_64 (vm1)   06/11/2017  _x86_64_    (8 CPU)

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           0.08    0.00    0.06    0.00    0.00   99.86

Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
vda               0.45         0.29         8.10    6634946  183036680
vdb               0.12         3.11        30.55   70342034  689955328

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，包含三部分：

选项	说明
第一行	最上面指示系统版本、主机名和当前日期
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

Device中各列参数含义如下：

选项	说明
%user	CPU在用户态执行进程的时间百分比。
%nice	CPU在用户态模式下，用于nice操作，所占用CPU总时间的百分比
%system	CPU处在内核态执行进程的时间百分比
%iowait	CPU用于等待I/O操作占用CPU总时间的百分比
%steal	管理程序(hypervisor)为另一个虚拟进程提供服务而等待虚拟CPU的百分比
%idle	CPU空闲时间百分比

1. 若 %iowait 的值过高，表示硬盘存在I/O瓶颈 
2. 若 %idle 的值高但系统响应慢时，有可能是CPU等待分配内存，此时应加大内存容量 
3. 若 %idle 的值持续低于1，则系统的CPU处理能力相对较低，表明系统中最需要解决的资源是 CPU

avg-cpu中各列参数含义如下：

选项	说明
Device	设备名称
tps	每秒向磁盘设备请求数据的次数，包括读、写请求，为rtps与wtps的和。出于效率考虑，每一次IO下发后并不是立即处理请求，而是将请求合并(merge)，这里tps指请求合并后的请求计数。
Blk_read/s	Indicate the amount of data read from the device expressed in a number of blocks per second. Blocks are equivalent to sectors with kernels 2.4 and later and therefore have a size of 512 bytes. With older kernels, a block is of indeterminate size.
Blk_wrtn/s	Indicate the amount of data written to the device expressed in a number of blocks per second.
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：

[patrickxu@vm1 ~]$ iostat -d 2 3
Linux 2.6.32-279.19.3.el6.ucloud.x86_64 (vm1)   06/12/2017  _x86_64_    (8 CPU)

Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
vda               0.45         0.29         8.10    6634946  183051408
vdb               0.12         3.11        30.55   70342034  689955328

Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
vda               0.00         0.00         0.00          0          0
vdb               0.00         0.00         0.00          0          0

Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
vda               1.50         0.00        12.00          0         24
vdb               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)/以mB为单位显示读写信息(-m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：

[patrickxu@vm1 ~]$ iostat -d -k
Linux 2.6.32-279.19.3.el6.ucloud.x86_64 (vm1)   06/12/2017  _x86_64_    (8 CPU)

Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
vda               0.45         0.15         4.05    3317473   91525980
vdb               0.12         1.56        15.27   35171017  344977664

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：

linux # iostat -x -k -d 1
Linux 2.6.16.60-0.21-smp (linux)     06/13/12

……
Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util
sda               0.00  9915.00    1.00   90.00     4.00 34360.00   755.25    11.79  120.57   6.33  57.60

以上各列的含义如下：

选项	说明
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)
svctm	平均每次IO请求的处理时间(毫秒为单位)
%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

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30M左右数据(wkB/s值) 
- 每秒有91次IO操作(r/s+w/s)，其中以写操作为主体 
- 平均每次IO请求等待时间为120.57毫秒，处理时间为6.33毫秒 
- 等待处理的IO请求队列中，平均有11.79个请求驻留

实际查看时，一般结合着多个选项查看: 如iostat -dxm 3

[root@yg-uhost724 ~]# iostat -dxm 5
Linux 2.6.32-279.19.16.el6.ucloud.x86_64 (yg-uhost724)  06/12/2017  _x86_64_    (24 CPU)

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util
sda               0.69    29.89    1.36   21.52     0.05     0.20    23.04     0.04    1.96   0.29   0.67
sdb             682.88  1811.86   77.94  417.73     2.97     8.71    48.27     0.01    0.03   0.10   4.89
dm-14             0.00     0.00    0.03   41.47     0.00     0.16     8.00     0.01    0.12   0.02   0.10
dm-0              0.00     0.00    0.00    0.00     0.00     0.00     8.00     0.00    7.24   0.07   0.00
dm-2              0.00     0.00    0.00    0.00     0.00     0.00     8.00     0.00    0.07   0.04   0.00
dm-3              0.00     0.00    0.00    0.98     0.00     0.00     8.00     0.00    3.57   0.22   0.02
dm-5              0.00     0.00    0.18   50.51     0.00     0.20     8.00     0.03    0.44   0.01   0.07
dm-1              0.00     0.00    1.50    5.51     0.01     0.02     8.00     0.03    4.04   0.04   0.03
dm-6              0.00     0.00  123.23 1042.56     0.48     4.07     8.00     0.01    0.01   0.02   1.90
dm-4              0.00     0.00  635.74 1069.59     2.48     4.18     8.00     0.00    0.04   0.01   2.39
sdc               7.23   106.32    0.52    0.94     0.03     0.42   627.54     0.02   13.32  17.58   2.58

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util
sda               0.00    15.00    0.40   17.80     0.00     0.10    10.90     0.00    0.10   0.10   0.18
sdb              82.60 11967.00  414.60 2500.20     1.94    56.51    41.07    12.07    4.14   0.07  21.02
dm-14             0.00     0.00    0.00    0.20     0.00     0.00     8.00     0.00    0.00   0.00   0.00
dm-0              0.00     0.00    0.00    0.00     0.00     0.00     0.00     0.00    0.00   0.00   0.00
dm-2              0.00     0.00    0.00    0.00     0.00     0.00     0.00     0.00    0.00   0.00   0.00
dm-3              0.00     0.00    0.00    1.80     0.00     0.01     8.00     0.00    0.11   0.11   0.02
dm-5              0.00     0.00    0.00    2.00     0.00     0.01     8.00     0.00    0.00   0.00   0.00
dm-1              0.00     0.00    0.00    2.40     0.00     0.01     8.00     0.01    4.17   1.25   0.30
dm-6              0.00     0.00    0.00   45.20     0.00     0.18     8.00     0.11    2.45   0.55   2.48
dm-4              0.00     0.00  497.20 14415.80     1.94    56.31     8.00    72.87    4.83   0.01  19.14
sdc               0.00     0.00    0.00    0.00     0.00     0.00     0.00     0.00    0.00   0.00   0