系统性能分析—iostat

对于I/O-bond类型的进程，我们经常用iostat工具查看进程IO请求下发的数量、系统处理IO请求的耗时，进而分析进程与操作系统的交互过程中IO方面是否存在瓶颈。

 

下面通过iostat命令使用实例，说明使用iostat查看IO请求下发情况、系统IO处理能力的方法，以及命令执行结果中各字段的含义。

 

1.不加选项执行iostat

我们先来看直接执行iostat的输出结果：

linux # iostat Linux 2.6.16.60-0.21-smp (linux) 06/12/12 avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle 0.07 0.00 0.05 0.06 0.00 99.81 Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
sda 0.58 9.95 37.47 6737006 25377400 sdb 0.00 0.00 0.00 824 0

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，除最上面指示系统版本、主机名和日期的一行外，另有两部分：

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

 

对于cpu统计信息一行，我们主要看iowait的值，它指示cpu用于等待io请求完成的时间。Device中各列含义如下：

• Device: 以sdX形式显示的设备名称
• tps: 每秒进程下发的IO读、写请求数量
• Blk_read/s: 每秒读扇区数量(一扇区为512bytes)
• Blk_wrtn/s: 每秒写扇区数量
• 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：

linux # iostat -d 1 2 Linux 2.6.16.60-0.21-smp (linux) 06/13/12 Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
sda 0.55 8.93 36.27 6737086 27367728 sdb 0.00 0.00 0.00 928 0 Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
sda 2.00 0.00 72.00 0 72 sdb 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)

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：

linux # iostat -d -k Linux 2.6.16.60-0.21-smp (linux) 06/13/12 Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
sda 0.55 4.46 18.12 3368543 13686096 sdb 0.00 0.00 0.00 464 0

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：

• 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：

1. 每秒向磁盘上写30M左右数据(wkB/s值)
2. 每秒有91次IO操作(r/s+w/s)，其中以写操作为主体
3. 平均每次IO请求等待处理的时间为120.57毫秒，处理耗时为6.33毫秒
4. 等待处理的IO请求队列中，平均有11.79个请求驻留

 

以上各值之间也存在联系，我们可以由一些值计算出其他数值，例如：

util = (r/s+w/s) * (svctm/1000)

对于上面的例子有：util = (1+90)*(6.33/1000) = 0.57603