11. iostat 监视I/O子系统¶

iostat是I/O statistics(输入/输出统计)的缩写,用来动态监视系统的磁盘操作活动。

11.1. 命令格式¶

iostat[参数][时间][次数]

11.2. 命令功能¶

通过iostat方便查看CPU、网卡、tty设备、磁盘、CD-ROM 等等设备的活动情况, 负载信息。

11.3. 命令参数¶

  • -C 显示CPU使用情况
  • -d 显示磁盘使用情况
  • -k 以 KB 为单位显示
  • -m 以 M 为单位显示
  • -N 显示磁盘阵列(LVM) 信息
  • -n 显示NFS 使用情况
  • -p[磁盘] 显示磁盘和分区的情况
  • -t 显示终端和CPU的信息
  • -x 显示详细信息
  • -V 显示版本信息

11.4. 工具实例¶

实例1:显示所有设备负载情况¶

  1. /root- iostat
  2. Linux 2.6.32-279.el6.x86_64 (colin) 07/16/2014 _x86_64_ (4 CPU)
  3.  
  4. avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
  5. 10.81 0.00 14.11 0.18 0.00 74.90
  6.  
  7. Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
  8. sda 1.95 1.48 70.88 9145160 437100644
  9. dm-0 3.08 0.55 24.34 3392770 150087080
  10. dm-1 5.83 0.93 46.49 5714522 286724168
  11. dm-2 0.01 0.00 0.05 23930 289288

cpu属性值说明:

  • %user:CPU处在用户模式下的时间百分比。
  • %nice:CPU处在带NICE值的用户模式下的时间百分比。
  • %system:CPU处在系统模式下的时间百分比。
  • %iowait:CPU等待输入输出完成时间的百分比。
  • %steal:管理程序维护另一个虚拟处理器时,虚拟CPU的无意识等待时间百分比。
  • %idle:CPU空闲时间百分比。

注:如果%iowait的值过高,表示硬盘存在I/O瓶颈,%idle值高,表示CPU较空闲,如果%idle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。%idle值如果持续低于10,那么系统的CPU处理能力相对较低,表明系统中最需要解决的资源是CPU。
disk属性值说明:
  • 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)。
  • avgqu-sz: 平均I/O队列长度。
  • await: 平均每次设备I/O操作的等待时间 (毫秒)。
  • svctm: 平均每次设备I/O操作的服务时间 (毫秒)。
  • %util: 一秒中有百分之多少的时间用于 I/O 操作,即被io消耗的cpu百分比

  • 备注: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。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,io响应太慢,则需要进行必要优化。如果avgqu-sz比较大,也表示有当量io在等待。

    实例2:定时显示所有信息¶

    1. /root- iostat 2 3
    2. Linux 2.6.32-279.el6.x86_64 (colin) 07/16/2014 _x86_64_ (4 CPU)
    3.  
    4. avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
    5. 10.81 0.00 14.11 0.18 0.00 74.90
    6.  
    7. Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
    8. sda 1.95 1.48 70.88 9145160 437106156
    9. dm-0 3.08 0.55 24.34 3392770 150088376
    10. dm-1 5.83 0.93 46.49 5714522 286728384
    11. dm-2 0.01 0.00 0.05 23930 289288
    12.  
    13. avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
    14. 22.62 0.00 19.67 0.26 0.00 57.46
    15.  
    16. Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
    17. sda 2.50 0.00 28.00 0 56
    18. dm-0 0.00 0.00 0.00 0 0
    19. dm-1 3.50 0.00 28.00 0 56
    20. dm-2 0.00 0.00 0.00 0 0
    21.  
    22. avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
    23. 22.69 0.00 19.62 0.00 0.00 57.69
    24.  
    25. Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
    26. sda 0.00 0.00 0.00 0 0
    27. dm-0 0.00 0.00 0.00 0 0
    28. dm-1 0.00 0.00 0.00 0 0
    29. dm-2 0.00 0.00 0.00 0 0

    说明:每隔 2秒刷新显示,且显示3次

    实例3:查看TPS和吞吐量¶

    1. /root- iostat -d -k 1 1
    2. Linux 2.6.32-279.el6.x86_64 (colin) 07/16/2014 _x86_64_ (4 CPU)
    3.  
    4. Device: tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn
    5. sda 1.95 0.74 35.44 4572712 218559410
    6. dm-0 3.08 0.28 12.17 1696513 75045968
    7. dm-1 5.83 0.46 23.25 2857265 143368744
    8. dm-2 0.01 0.00 0.02 11965 144644
    • tps:该设备每秒的传输次数(Indicate the number of transfers per second that were issued to the device.)。“一次传输”意思是“一次I/O请求”。多个逻辑请求可能会被合并为“一次I/O请求”。“一次传输”请求的大小是未知的。
    • kB_read/s:每秒从设备(drive expressed)读取的数据量;
    • kB_wrtn/s:每秒向设备(drive expressed)写入的数据量;
    • kB_read:读取的总数据量;kB_wrtn:写入的总数量数据量;
      这些单位都为Kilobytes。

    上面的例子中,我们可以看到磁盘sda以及它的各个分区的统计数据,当时统计的磁盘总TPS是1.95,下面是各个分区的TPS。(因为是瞬间值,所以总TPS并不严格等于各个分区TPS的总和)

    实例4:查看设备使用率(%util)和响应时间(await)¶

    1. /root- iostat -d -x -k 1 1
    2. Linux 2.6.32-279.el6.x86_64 (colin) 07/16/2014 _x86_64_ (4 CPU)
    3.  
    4. Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
    5. sda 0.02 7.25 0.04 1.90 0.74 35.47 37.15 0.04 19.13 5.58 1.09
    6. dm-0 0.00 0.00 0.04 3.05 0.28 12.18 8.07 0.65 209.01 1.11 0.34
    7. dm-1 0.00 0.00 0.02 5.82 0.46 23.26 8.13 0.43 74.33 1.30 0.76
    8. dm-2 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.02 8.00 0.00 5.41 3.28 0.00
    • 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 await 的参数也要多和 svctm 来参考。差的过高就一定有 IO 的问题。

    avgqu-sz 也是个做 IO 调优时需要注意的地方,这个就是直接每次操作的数据的大小,如果次数多,但数据拿的小的话,其实 IO 也会很小。如果数据拿的大,才IO 的数据会高。也可以通过 avgqu-sz × ( r/s or w/s ) = rsec/s or wsec/s。也就是讲,读定速度是这个来决定的。

    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。

    形象的比喻:

    • r/s+w/s 类似于交款人的总数
    • 平均队列长度(avgqu-sz)类似于单位时间里平均排队人的个数
    • 平均服务时间(svctm)类似于收银员的收款速度
    • 平均等待时间(await)类似于平均每人的等待时间
    • 平均I/O数据(avgrq-sz)类似于平均每人所买的东西多少
    • I/O 操作率 (%util)类似于收款台前有人排队的时间比例

    设备IO操作:总IO(io)/s = r/s(读) +w/s(写)

    平均等待时间=单个I/O服务器时间*(1+2+…+请求总数-1)/请求总数

    每秒发出的I/0请求很多,但是平均队列就4,表示这些请求比较均匀,大部分处理还是比较及时。

    原文:

    http://linuxtools-rst.readthedocs.io/zh_CN/latest/tool/iostat.html