Linux系统出现了性能问题,一般我们可以通过top、iostat、free、vmstat等命令来查看初步定位问题。其中iostat可以给我们提供丰富的IO状态数据。

基本使用

$iostat -d -k 1 10
参数 -d 表示,显示设备(磁盘)使用状态;-k某些使用block为单位的列强制使用Kilobytes为单位;1 10表示,数据显示每隔1秒刷新一次,共显示10次。

# iostat -x 1 10
Linux 2.6.18-92.el5xen  02/03/2009
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
1.10  0.00  4.82 39.54  0.07 54.46
Device: rrqm/s   wrqm/s   r/s   w/s   rsec/s  wsec/s  avgrq-sz  avgqu-sz  await    svctm   %util
sda      0.00     3.50    0.4   2.50   5.60   48.00     18.48     0.00    0.97     0.97     0.28

sdb     17.40     0.50   102    0.20  12095    5.60     118.40    0.70    6.81     2.09    21.36
sdc    232.40     1.90  379.70  0.50 76451.20  19.20   201.13     4.94   13.78     2.45    93.16



rrqm/s:每秒进行 merge 的读操作数目。即 delta(rmerge)/s
wrqm/s:每秒进行 merge 的写操作数目。即 delta(wmerge)/s
r/s:每秒完成的读 I/O 设备次数。即 delta(rio)/s
w/s:每秒完成的写 I/O 设备次数。即 delta(wio)/s
rsec/s: 每秒读扇区数。即 delta(rsect)/s
wsec/s: 每秒写扇区数。即 delta(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。(需要计算)
wkB/s: 每秒写K字节数。是 wsect/s 的一半。(需要计算)
avgrq-sz: 平均每次设备I/O操作的数据大小 (扇区)。delta(rsect+wsect)/delta(rio+wio)
avgqu-sz: 平均I/O队列长度。即 delta(aveq)/s/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 delta(ruse+wuse)/delta(rio+wio)
svctm: 平均每次设备I/O操作的服务时间 (毫秒)。即 delta(use)/delta(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 delta(use)/s/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。
idle小于70% IO压力就较大了,一般读取速度有较多的wait.

同时可以结合vmstat 查看查看b参数(等待资源的进程数)和wa参数(IO等待所占用的CPU时间的百分比,高过30%时IO压力高)

另外还可以参考
一般:
svctm < 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: 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。


实际参数分析


# 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  rkB/s   wkB/s  avgrq-sz  avgqu-sz  await  svctm %util
/dev/db1  0.00  44.90  1.02 27.55 8.16   579.59   4.08   289.80  20.57     22.35   78.21   5.00 14.29
/dev/db2  0.00  44.90  1.02 27.55 8.16   579.59   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: 总IO(io)/s = r/s(读) +w/s(写) = 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。
delta(ruse+wuse)/delta(io) = await = 78.21 => delta(ruse+wuse)/s=78.21 * delta(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。