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iostat 監(jiān)視I/O子系統(tǒng)

iostat是I/O statistics（輸入/輸出統(tǒng)計(jì)）的縮寫，用來動態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的磁盤操作活動。

命令格式

iostat[參數(shù)][時間][次數(shù)]

命令功能

通過iostat方便查看CPU、網(wǎng)卡、tty設(shè)備、磁盤、CD-ROM 等等設(shè)備的活動情況, 負(fù)載信息。

命令參數(shù)

  • -C 顯示CPU使用情況
  • -d 顯示磁盤使用情況
  • -k 以 KB 為單位顯示
  • -m 以 M 為單位顯示
  • -N 顯示磁盤陣列(LVM) 信息
  • -n 顯示NFS 使用情況
  • -p[磁盤] 顯示磁盤和分區(qū)的情況
  • -t 顯示終端和CPU的信息
  • -x 顯示詳細(xì)信息
  • -V 顯示版本信息

工具實(shí)例

實(shí)例1：顯示所有設(shè)備負(fù)載情況

/root$iostat
Linux 2.6.32-279.el6.x86_64 (colin)   07/16/2014      _x86_64_        (4 CPU)

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
10.81    0.00   14.11    0.18    0.00   74.90

Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
sda               1.95         1.48        70.88    9145160  437100644
dm-0              3.08         0.55        24.34    3392770  150087080
dm-1              5.83         0.93        46.49    5714522  286724168
dm-2              0.01         0.00         0.05      23930     289288

cpu屬性值說明：

  • %user：CPU處在用戶模式下的時間百分比。
  • %nice：CPU處在帶NICE值的用戶模式下的時間百分比。
  • %system：CPU處在系統(tǒng)模式下的時間百分比。
  • %iowait：CPU等待輸入輸出完成時間的百分比。
  • %steal：管理程序維護(hù)另一個虛擬處理器時，虛擬CPU的無意識等待時間百分比。
  • %idle：CPU空閑時間百分比。

注：如果%iowait的值過高，表示硬盤存在I/O瓶頸，%idle值高，表示CPU較空閑，如果%idle值高但系統(tǒng)響應(yīng)慢時，有可能是CPU等待分配內(nèi)存，此時應(yīng)加大內(nèi)存容量。%idle值如果持續(xù)低于10，那么系統(tǒng)的CPU處理能力相對較低，表明系統(tǒng)中最需要解決的資源是CPU。

disk屬性值說明：

  • rrqm/s: 每秒進(jìn)行 merge 的讀操作數(shù)目。即 rmerge/s
  • wrqm/s: 每秒進(jìn)行 merge 的寫操作數(shù)目。即 wmerge/s
  • r/s: 每秒完成的讀 I/O 設(shè)備次數(shù)。即 rio/s
  • w/s: 每秒完成的寫 I/O 設(shè)備次數(shù)。即 wio/s
  • rsec/s: 每秒讀扇區(qū)數(shù)。即 rsect/s
  • wsec/s: 每秒寫扇區(qū)數(shù)。即 wsect/s
  • rkB/s: 每秒讀K字節(jié)數(shù)。是 rsect/s 的一半，因?yàn)槊可葏^(qū)大小為512字節(jié)。
  • wkB/s: 每秒寫K字節(jié)數(shù)。是 wsect/s 的一半。
  • avgrq-sz: 平均每次設(shè)備I/O操作的數(shù)據(jù)大小 (扇區(qū))。
  • avgqu-sz: 平均I/O隊(duì)列長度。
  • await: 平均每次設(shè)備I/O操作的等待時間 (毫秒)。
  • svctm: 平均每次設(shè)備I/O操作的服務(wù)時間 (毫秒)。
  • %util: 一秒中有百分之多少的時間用于 I/O 操作，即被io消耗的cpu百分比

備注：如果 %util 接近 100%，說明產(chǎn)生的I/O請求太多，I/O系統(tǒng)已經(jīng)滿負(fù)荷，該磁盤可能存在瓶頸。如果 svctm 比較接近 await，說明 I/O 幾乎沒有等待時間；如果 await 遠(yuǎn)大于 svctm，說明I/O 隊(duì)列太長，io響應(yīng)太慢，則需要進(jìn)行必要優(yōu)化。如果avgqu-sz比較大，也表示有當(dāng)量io在等待。

實(shí)例2：定時顯示所有信息

/root$iostat 2 3
Linux 2.6.32-279.el6.x86_64 (colin)   07/16/2014      _x86_64_        (4 CPU)

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
10.81    0.00   14.11    0.18    0.00   74.90

Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
sda               1.95         1.48        70.88    9145160  437106156
dm-0              3.08         0.55        24.34    3392770  150088376
dm-1              5.83         0.93        46.49    5714522  286728384
dm-2              0.01         0.00         0.05      23930     289288

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
22.62    0.00   19.67    0.26    0.00   57.46

Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
sda               2.50         0.00        28.00          0         56
dm-0              0.00         0.00         0.00          0          0
dm-1              3.50         0.00        28.00          0         56
dm-2              0.00         0.00         0.00          0          0

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
22.69    0.00   19.62    0.00    0.00   57.69

Device:            tps   Blk_read/s   Blk_wrtn/s   Blk_read   Blk_wrtn
sda               0.00         0.00         0.00          0          0
dm-0              0.00         0.00         0.00          0          0
dm-1              0.00         0.00         0.00          0          0
dm-2              0.00         0.00         0.00          0          0

說明：每隔 2秒刷新顯示，且顯示3次

實(shí)例3：查看TPS和吞吐量

/root$iostat -d -k 1 1
Linux 2.6.32-279.el6.x86_64 (colin)   07/16/2014      _x86_64_        (4 CPU)

Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
sda               1.95         0.74        35.44    4572712  218559410
dm-0              3.08         0.28        12.17    1696513   75045968
dm-1              5.83         0.46        23.25    2857265  143368744
dm-2              0.01         0.00         0.02      11965     144644
  • tps：該設(shè)備每秒的傳輸次數(shù)（Indicate the number of transfers per second that were issued to the device.）?！耙淮蝹鬏敗币馑际恰耙淮蜪/O請求”。多個邏輯請求可能會被合并為“一次I/O請求”?！耙淮蝹鬏敗闭埱蟮拇笮∈俏粗?。
  • kB_read/s：每秒從設(shè)備（drive expressed）讀取的數(shù)據(jù)量；
  • kB_wrtn/s：每秒向設(shè)備（drive expressed）寫入的數(shù)據(jù)量；
  • kB_read：讀取的總數(shù)據(jù)量；kB_wrtn：寫入的總數(shù)量數(shù)據(jù)量；

這些單位都為Kilobytes。

上面的例子中，我們可以看到磁盤sda以及它的各個分區(qū)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，當(dāng)時統(tǒng)計(jì)的磁盤總TPS是1.95，下面是各個分區(qū)的TPS。（因?yàn)槭撬查g值，所以總TPS并不嚴(yán)格等于各個分區(qū)TPS的總和）

實(shí)例4：查看設(shè)備使用率（%util）和響應(yīng)時間（await）

/root$iostat -d -x -k 1 1
Linux 2.6.32-279.el6.x86_64 (colin)   07/16/2014      _x86_64_        (4 CPU)

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util
sda               0.02     7.25    0.04    1.90     0.74    35.47    37.15     0.04   19.13   5.58   1.09
dm-0              0.00     0.00    0.04    3.05     0.28    12.18     8.07     0.65  209.01   1.11   0.34
dm-1              0.00     0.00    0.02    5.82     0.46    23.26     8.13     0.43   74.33   1.30   0.76
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： 每秒進(jìn)行 merge 的讀操作數(shù)目.即 delta(rmerge)/s
  • wrqm/s： 每秒進(jìn)行 merge 的寫操作數(shù)目.即 delta(wmerge)/s
  • r/s： 每秒完成的讀 I/O 設(shè)備次數(shù).即 delta(rio)/s
  • w/s： 每秒完成的寫 I/O 設(shè)備次數(shù).即 delta(wio)/s
  • rsec/s： 每秒讀扇區(qū)數(shù).即 delta(rsect)/s
  • wsec/s： 每秒寫扇區(qū)數(shù).即 delta(wsect)/s
  • rkB/s： 每秒讀K字節(jié)數(shù).是 rsect/s 的一半,因?yàn)槊可葏^(qū)大小為512字節(jié).(需要計(jì)算)
  • wkB/s： 每秒寫K字節(jié)數(shù).是 wsect/s 的一半.(需要計(jì)算)
  • avgrq-sz：平均每次設(shè)備I/O操作的數(shù)據(jù)大小 (扇區(qū)).delta(rsect+wsect)/delta(rio+wio)
  • avgqu-sz：平均I/O隊(duì)列長度.即 delta(aveq)/s/1000 (因?yàn)閍veq的單位為毫秒).
  • await： 平均每次設(shè)備I/O操作的等待時間 (毫秒).即 delta(ruse+wuse)/delta(rio+wio)
  • svctm： 平均每次設(shè)備I/O操作的服務(wù)時間 (毫秒).即 delta(use)/delta(rio+wio)
  • %util： 一秒中有百分之多少的時間用于 I/O 操作,或者說一秒中有多少時間 I/O 隊(duì)列是非空的，即 delta(use)/s/1000 (因?yàn)閡se的單位為毫秒)

如果 %util 接近 100%，說明產(chǎn)生的I/O請求太多，I/O系統(tǒng)已經(jīng)滿負(fù)荷，該磁盤可能存在瓶頸。 idle小于70% IO壓力就較大了，一般讀取速度有較多的wait。 同時可以結(jié)合vmstat 查看查看b參數(shù)(等待資源的進(jìn)程數(shù))和wa參數(shù)(IO等待所占用的CPU時間的百分比，高過30%時IO壓力高)。

另外 await 的參數(shù)也要多和 svctm 來參考。差的過高就一定有 IO 的問題。

avgqu-sz 也是個做 IO 調(diào)優(yōu)時需要注意的地方，這個就是直接每次操作的數(shù)據(jù)的大小，如果次數(shù)多，但數(shù)據(jù)拿的小的話，其實(shí) IO 也會很小。如果數(shù)據(jù)拿的大，才IO 的數(shù)據(jù)會高。也可以通過 avgqu-sz × ( r/s or w/s ) = rsec/s or wsec/s。也就是講，讀定速度是這個來決定的。

svctm 一般要小于 await (因?yàn)橥瑫r等待的請求的等待時間被重復(fù)計(jì)算了)，svctm 的大小一般和磁盤性能有關(guān)，CPU/內(nèi)存的負(fù)荷也會對其有影響，請求過多也會間接導(dǎo)致 svctm 的增加。await 的大小一般取決于服務(wù)時間(svctm) 以及 I/O 隊(duì)列的長度和 I/O 請求的發(fā)出模式。如果 svctm 比較接近 await，說明 I/O 幾乎沒有等待時間；如果 await 遠(yuǎn)大于 svctm，說明 I/O 隊(duì)列太長，應(yīng)用得到的響應(yīng)時間變慢，如果響應(yīng)時間超過了用戶可以容許的范圍，這時可以考慮更換更快的磁盤，調(diào)整內(nèi)核 elevator 算法，優(yōu)化應(yīng)用，或者升級 CPU。

隊(duì)列長度(avgqu-sz)也可作為衡量系統(tǒng) I/O 負(fù)荷的指標(biāo)，但由于 avgqu-sz 是按照單位時間的平均值，所以不能反映瞬間的 I/O 洪水。

形象的比喻：

  • r/s+w/s 類似于交款人的總數(shù)
  • 平均隊(duì)列長度(avgqu-sz)類似于單位時間里平均排隊(duì)人的個數(shù)
  • 平均服務(wù)時間(svctm)類似于收銀員的收款速度
  • 平均等待時間(await)類似于平均每人的等待時間
  • 平均I/O數(shù)據(jù)(avgrq-sz)類似于平均每人所買的東西多少
  • I/O 操作率 (%util)類似于收款臺前有人排隊(duì)的時間比例

設(shè)備IO操作:總IO(io)/s = r/s(讀) +w/s(寫)

平均等待時間=單個I/O服務(wù)器時間*(1+2+...+請求總數(shù)-1)/請求總數(shù)

每秒發(fā)出的I/0請求很多,但是平均隊(duì)列就4,表示這些請求比較均勻,大部分處理還是比較及時。