磁盘IO初探

背景

数据库系统是一个IO密集型系统，在排查问题时经常遇到IO相关的问题，数据库insert/update慢是否由于磁盘IO慢导致的呢？正常的磁盘IO应该在什么数量级呢？

测试

• 测试思路：根据从领导那里学来的方法，在系统空闲时段分别在三种不同的操作系统(磁盘设备)上写入大文件，查看写入速度

测试一 虚拟磁盘

• 查看OS版本

[root@localhost ~]# uname -a
Linux localhost.localdomain 3.10.0-327.el7.x86_64 #1 SMP Thu Nov 19 22:10:57 UTC 2015 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

• 查看磁盘设备信息

[root@localhost ~]# cat /proc/scsi/scsi
Attached devices:
Host: scsi2 Channel: 00 Id: 00 Lun: 00
  Vendor: VMware   Model: Virtual disk     Rev: 1.0 
  Type:   Direct-Access                    ANSI  SCSI revision: 02
Host: scsi1 Channel: 00 Id: 00 Lun: 00
  Vendor: NECVMWar Model: VMware IDE CDR10 Rev: 1.00
  Type:   CD-ROM                           ANSI  SCSI revision: 05

• 写入1G大小文件测试

[root@localhost home]# time dd if=/dev/zero of=/home/1kb.1GBFILE bs=1k count=1048576
记录了1048576+0 的读入
记录了1048576+0 的写出
1073741824字节(1.1 GB)已复制，74.0427 秒，14.5 MB/秒

real    1m14.121s
user    0m0.142s
sys 0m2.434s

[root@localhost home]# time dd if=/dev/zero of=/home/4kb.1GBFILE bs=4k count=262144
记录了262144+0 的读入
记录了262144+0 的写出
1073741824字节(1.1 GB)已复制，82.6433 秒，13.0 MB/秒

real    1m22.646s
user    0m0.041s

[root@localhost home]# time dd if=/dev/zero of=/home/8kb.1GBFILE bs=8k count=131072
记录了131072+0 的读入
记录了131072+0 的写出
1073741824字节(1.1 GB)已复制，65.9848 秒，16.3 MB/秒

real    1m5.987s
user    0m0.041s
sys 0m1.272s

[root@localhost home]# time dd if=/dev/zero of=/home/16kb.1GBFILE bs=16k count=65536
记录了65536+0 的读入
记录了65536+0 的写出
1073741824字节(1.1 GB)已复制，65.156 秒，16.5 MB/秒

real    1m5.159s
user    0m0.017s
sys 0m1.131s

测试二 传统机械硬盘

• 查看OS版本

[wangzhen@localhost ~]$ uname -a
Linux localhost.localdomain 4.11.3-202.fc25.x86_64 #1 SMP Mon Jun 5 16:38:21 UTC 2017 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

• 查看磁盘设备信息

[wangzhen@localhost ~]$ cat /proc/scsi/scsi
Attached devices:
Host: scsi0 Channel: 00 Id: 00 Lun: 00
  Vendor: ATA      Model: WDC WD10JPVX-08J Rev: 1A05
  Type:   Direct-Access                    ANSI  SCSI revision: 05
Host: scsi1 Channel: 00 Id: 00 Lun: 00
  Vendor: ATA      Model: SanDisk SSD U110 Rev: 001 
  Type:   Direct-Access                    ANSI  SCSI revision: 05

• 写入1G大小文件测试

[wangzhen@localhost ~]$ time dd if=/dev/zero of=/home/wangzhen/1kb.1GBFILE bs=1k count=1048576
记录了1048576+0 的读入
记录了1048576+0 的写出
1073741824 bytes (1.1 GB, 1.0 GiB) copied, 9.6718 s, 111 MB/s

real    0m9.674s
user    0m0.100s
sys 0m1.997s

[wangzhen@localhost ~]$ time dd if=/dev/zero of=/home/wangzhen/4kb.1GBFILE bs=4k count=262144
记录了262144+0 的读入
记录了262144+0 的写出
1073741824 bytes (1.1 GB, 1.0 GiB) copied, 10.3533 s, 104 MB/s

real    0m10.355s
user    0m0.040s
sys 0m0.858s

[wangzhen@localhost ~]$ time dd if=/dev/zero of=/home/wangzhen/8kb.1GBFILE bs=8k count=131072
记录了131072+0 的读入
记录了131072+0 的写出
1073741824 bytes (1.1 GB, 1.0 GiB) copied, 9.71665 s, 111 MB/s

real    0m9.719s
user    0m0.019s
sys 0m0.796s


[wangzhen@localhost ~]$ time dd if=/dev/zero of=/home/wangzhen/16kb.1GBFILE bs=16k count=65536
记录了65536+0 的读入
记录了65536+0 的写出
1073741824 bytes (1.1 GB, 1.0 GiB) copied, 9.90074 s, 108 MB/s

real    0m9.903s
user    0m0.008s
sys 0m0.793s

测试三 磁盘阵列

• 查看OS版本

[root@localhost ~]# uname -a
Linux localhost.localdomain 2.6.32-431.el6.x86_64 #1 SMP Fri Nov 22 03:15:09 UTC 2013 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

• 查看磁盘设备信息

[root@localhost ~]# cat /proc/scsi/scsi
Attached devices:
Host: scsi0 Channel: 02 Id: 00 Lun: 00
  Vendor: LSI      Model: RAID 510i        Rev: 2.13
  Type:   Direct-Access                    ANSI  SCSI revision: 05

• 写入1G大小文件测试

[root@localhost ~]# time dd if=/dev/zero of=/home/1kb.1GBFILE bs=1k count=1048576
记录了1048576+0 的读入
记录了1048576+0 的写出
1073741824字节(1.1 GB)已复制，2.16015 秒，497 MB/秒

real    0m2.162s
user    0m0.097s
sys 0m2.061s

[root@localhost ~]# time dd if=/dev/zero of=/home/4kb.1GBFILE bs=4k count=262144
记录了262144+0 的读入
记录了262144+0 的写出
1073741824字节(1.1 GB)已复制，0.937081 秒，1.1 GB/秒

real    0m0.939s
user    0m0.025s
sys 0m0.912s

[root@localhost ~]# time dd if=/dev/zero of=/home/8kb.1GBFILE bs=8k count=131072
记录了131072+0 的读入
记录了131072+0 的写出
1073741824字节(1.1 GB)已复制，0.872579 秒，1.2 GB/秒

real    0m0.874s
user    0m0.014s
sys 0m0.858s

[root@localhost ~]# time dd if=/dev/zero of=/home/16kb.1GBFILE bs=16k count=65536
记录了65536+0 的读入
记录了65536+0 的写出
1073741824字节(1.1 GB)已复制，0.921259 秒，1.2 GB/秒

real    0m0.923s
user    0m0.007s
sys 0m0.915s

结论

不同的磁盘类型和架构方式，磁盘的写入速度相差近10倍，以下为各个磁盘类型写入速度数量级

• 测试一 虚拟磁盘的写入速度稳定在16M/秒
• 测试二 机械硬盘的写入速度稳定在110M/秒
• 测试三 磁盘阵列的写入速度稳定在1.2G/秒

测试过程和方法可能不严谨，仅供参考和学习交流，欢迎批评指正！