iostat输出解析

 

iostat在内核2.4和内核2.6中数据来源不太一样，所以我们分别就这两中系统介绍iostat的输出。
1. 内核2.4 iostat输出解析
对于kernel 2.4, iostat 的数据的主要来源是 /proc/partitions。
1.1   /proc/partition
先看看 /proc/partitions 中有些什么。
# cat /proc/partitions

major minor #blocks name rio    rmerge rsect ruse
3        0    19535040 hda 12524     31127     344371 344360
wio    wmerge wsect    wuse running   use    aveq
12941 25534 308434     1097290   -1    15800720 28214662

下面是每项数据的说明：
major:     主设备号。
minor:     次设备号。
#blocks: 设备总块数 (1024 bytes/block)。
name: 设备名称。如 hda7。
rio:     完成的读 I/O 设备总次数。指真正向 I/O 设备发起并完成的读操作数目，
       也就是那些放到 I/O 队列中的读请求。注意很多进程发起的读操作
       (read())很可能会和其他的操作进行 merge，不一定每个 read() 调用
       都引起一个 I/O 请求。
rmerge:     进行了 merge 的读操作数目。
rsect: 读扇区总数 (512 bytes/sector)
ruse: 从进入读队列到读操作完成的时间累积 (毫秒)。上面的例子显示从开机
      开始，读 hda7 操作共用了约340秒。
wio:        完成的写 I/O 设备总次数。
wmerge:   进行了 merge 的写操作数目。
wsect: 写扇区总数
wuse: 从进入写队列到写操作完成的时间累积 (毫秒)
running: 已进入 I/O 请求队列，等待进行设备操作的请求总数。上面的例子显
         示 磁盘上请求队列长度为 0。
use:     扣除重叠等待时间的净等待时间 (毫秒)。一般比 (ruse+wuse) 要小。比
       如5 个读请求同时等待了 1 毫秒，那么 ruse值为5ms, 而 use值为
         1ms。use 也可以理解为I/O队列处于不为空状态的总时间。hda7 的I/O
         队列非空时间为 509 秒，约合8分半钟。
aveq: 在队列中总的等待时间累积 (毫秒) (约等于ruse+wuse)


1.2   iostat 结果解析
# iostat   -x
Linux 2.4.21-9.30AX (localhost)      

avg-cpu:   %user %nice %sys %idle
          3.85 0.00 0.95 95.20

Device:     rrqm/s     wrqm/s     r/s    w/s     rsec/s wsec/s
/dev/hda 1.70        1.70    0.82     0.82 19.88     20.22
rkB/s    wkB/s    avgrq-sz   avgqu-sz   await svctm    %util
9.94        10.11    24.50 11.83     57.81 610.76     99.96
每项数据的含义如下，
rrqm/s: 每秒进行 merge 的读操作数目。即 rmerge/s
wrqm/s: 每秒进行 merge 的写操作数目。即 wmerge/s
r/s:    每秒完成的读 I/O 设备次数。即 rio/s
w/s:    每秒完成的写 I/O 设备次数。即 wio/s
rsec/s: 每秒读扇区数。即 rsect/s
wsec/s: 每秒写扇区数。即 wsect/s
rkB/s:     每秒读K字节数。是 rsect/s 的一半，因为每扇区大小为512字节。
wkB/s:     每秒写K字节数。是 wsect/s 的一半。
avgrq-sz:   平均每次设备I/O操作的数据大小 (扇区)。即 (rsect+wsect)/(rio+wio)
avgqu-sz:   平均I/O队列长度。即 aveq/1000 (因为aveq的单位为毫秒)。
await:     平均每次设备I/O操作的等待时间 (毫秒)。即 (ruse+wuse)/(rio+wio)
svctm:     平均每次设备I/O操作的服务时间 (毫秒)。即 use/(rio+wio)
%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,即use/1000 (因为use的单位为毫秒),
如果 %util 接近 100%，说明产生的I/O请求太多，I/O系统已经满负荷，该磁盘可能存在瓶颈。

svctm 一般要小于 await (因为同时等待的请求的等待时间被重复计算了)，
svctm 的大小一般和磁盘性能有关，CPU/内存的负荷也会对其有影响，请求过多
也会间接导致 svctm 的增加。
await 的大小一般取决于服务时间(svctm) 以及 I/O 队列的长度和 I/O 请求的发出模式。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。
队列长度(avgqu-sz)也可作为衡量系统 I/O 负荷的指标，但由于 avgqu-sz 是
按照单位时间的平均值，所以不能反映瞬间的 I/O 洪水。

1.3   一个例子

# iostat -x 1
avg-cpu:   %user %nice %sys %idle
      16.24 0.00 4.31 79.44
Device: rrqm/s     wrqm/s    r/s        w/s     rsec/s     wsec/s
/dev/cciss 0.00    44.90        1.02    27.55 8.16    579.59
rkB/s    wkB/s    avgrq-sz     avgqu-sz await svctm    %util
4.08    289.80     20.57        22.35    78.21 5.00    14.29         
上面的 iostat 输出表明秒有 28.57 次设备 I/O 操作: io/s = r/s +w/s = 1.02+27.55 = 28.57 (次/秒) 其中写操作占了主体 (w:r = 27:1)。

平均每次设备 I/O 操作只需要 5ms 就可以完成，但每个 I/O 请求却需要等上
78ms，为什么? 因为发出的 I/O 请求太多 (每秒钟约 29 个)，假设这些请求是
同时发出的，那么平均等待时间可以这样计算:
平均等待时间 = 单个 I/O 服务时间 * ( 1 + 2 + ... + 请求总数-1) / 请求总数.
应用到上面的例子: 平均等待时间 = 5ms * (1+2+...+28)/29 = 70ms，和
iostat 给出的 78ms 的平均等待时间很接近。这反过来表明 I/O 是同时发起的。

每秒发出的 I/O 请求很多 (约 29 个)，平均队列却不长 (只有 2 个 左右)，
这表明这 29 个请求的到来并不均匀，大部分时间 I/O 是空闲的。

一秒中有 14.29% 的时间 I/O 队列中是有请求的，也就是说，85.71% 的时间里
I/O 系统无事可做，所有 29 个 I/O 请求都在142毫秒之内处理掉了。

(ruse+wuse)/io = await = 78.21 => (ruse+wuse)/s =78.21 * (io)/s = 78.21*28.57 = 2232.8，表明每秒内的I/O请求总共需要等待2232.8ms。所以平均队列长度应为 2232.8ms/1000ms = 2.23，而 iostat 给出的平均队列长度 (avgqu-sz) 却为 22.35，为什么?! 因为 iostat 中有 bug，avgqu-sz 值应为 2.23，而不是 22.35。

iostat.c 中是这样计算avgqu-sz的:
       ((double) current.aveq) / itv
aveq 的单位是毫秒，而 itv 是两次采样之间的间隔，单位是 jiffies。必须换
算成同样单位才能相除，所以正确的算法是:
(((double) current.aveq)/1000) / (itv /HZ)
这样，上面 iostat 中输出的 avgqu-sz 值应为 2.23，而不是 22.3。