如何监测 Linux 的磁盘 I/O 性能


如何监测 Linux 的磁盘 I/O 性能

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Linux 存储系统 I/O 栈由文件系统层(file system layer)通用块层( general block layer)设备层(device layer)构成。

其中,通用块层是 Linux 磁盘 I/O 的核心。向上,它为访问文件系统和应用程序的块设备提供了标准接口;向下,它将各种异构磁盘设备抽象为一个统一的块设备,并响应文件系统和应用程序发送的 I/O。

在本文中,我们来看看磁盘的性能指标以及如何查看这些指标。

Linux 磁盘性能指标

在衡量磁盘性能时,我们经常提到五个常见指标:利用率、饱和度、IOPS、吞吐量和响应时间。这五个指标是衡量磁盘性能的基本指标。

  1. 利用率(Utilization):磁盘处理 I/O 的时间百分比。过度使用(如超过 80%)通常意味着磁盘 I/O 存在性能瓶颈。

  2. 饱和度(Saturation):指磁盘处理 I/O 的繁忙程度。过度饱和意味着磁盘存在严重的性能瓶颈。当饱和度为 100% 时,磁盘无法接受新的 I/O 请求。

  3. IOPS(Input/Output Per Second):指每秒 I/O 请求的数量。

  4. 吞吐量(Throughput):每秒 I/O 请求的大小。

  5. 响应时间(Response time):指发送 I/O 请求和接收响应之间的间隔时间。

这里需要注意的是,关于利用率,我们只考虑有无 I/O,而不考虑 I/O 的大小。也就是说,当利用率为 100% 时,磁盘仍有可能接受新的 I/O 请求。

一般来说,在为应用选择服务器时,首先要对磁盘的 I/O 性能进行基准测试,这样才能准确评估磁盘性能,以判断是否能够满足应用的需求。

当然,这需要你在随机读顺序读随机写顺序写等各种应用场景下测试不同 I/O 大小(通常是 512B ~ 1MB 之间)的性能。

磁盘 I/O 观察

首先要观察的是每个磁盘的使用情况。iostat 是最常用的磁盘 I/O 性能观察工具。它提供了各种常用性能指标,例如每个磁盘的利用率IOPS 和吞吐量。当然,这些指标实际上来自 /proc/diskstats。微信搜索公众号:网络安全与黑客技术,回复:黑客 领取资料 。

以下是 iostat 的输出示例:

$ iotop
Total DISK READ :       0.00 B/s | Total DISK WRITE :       7.85 K/s 
Actual DISK READ:       0.00 B/s | Actual DISK WRITE:       0.00 B/s 
  TID  PRIO  USER     DISK READ  DISK WRITE  SWAPIN     IO>    COMMAND 
15055 be/3 root        0.00 B/s    7.85 K/s  0.00 %  0.00 % systemd-journald

从该输出可以看到,前两行分别代表进程的磁盘读写总大小磁盘的实际读写总大小。由于缓存缓冲区I/O 合并等因素,它们可能不相等。

剩下的部分从各个角度代表了进程的 I/O 情况,包括 线程 IDI/O 优先级每秒磁盘读取大小每秒磁盘写入大小换入百分比等待 I/O 时钟百分比

结论

在本文中,我介绍了 Linux 磁盘 I/O 的性能指标和查看性能工具。我们通常使用 IOPS吞吐量利用率饱和度响应时间等几个指标来评估磁盘的 I/O 性能。

可以使用 iostat 获取磁盘的 I/O 情况,也可以使用 pidstatiotop 等观察进程的 I/O 情况。但在分析这些性能指标时,要注意结合读写比率I/O 类型I/O 大小等综合分析。

--完--

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