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  • 4.Linux iostat命令详解

    Linux系统出现了性能问题,一般我们可以通过top、iostat、free、vmstat等命令来查看初步定位问题。其中iostat可以给我们提供丰富的IO状态数据。

    iostat语法

    用法:iostat [ 选项 ] [ <时间间隔> [ <次数> ]]

    常用选项说明:

    -c:只显示系统CPU统计信息,即单独输出avg-cpu结果,不包括device结果
    -d:单独输出Device结果,不包括cpu结果
    -k/-m:输出结果以kB/mB为单位,而不是以扇区数为单位
    -x:输出更详细的io设备统计信息
    interval/count:每次输出间隔时间,count表示输出次数,不带count表示循环输出

    说明:更多选项使用使用man iostat查看

    入门使用

    iostat -d -k 2

    参数 -d 表示,显示设备(磁盘)使用状态;-k某些使用block为单位的列强制使用Kilobytes为单位;2表示,数据显示每隔2秒刷新一次。

    输出如下

    iostat -d -k 1 10
    Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
    sda              39.29        21.14         1.44  441339807   29990031
    sda1              0.00         0.00         0.00       1623        523
    sda2              1.32         1.43         4.54   29834273   94827104
    sda3              6.30         0.85        24.95   17816289  520725244
    sda5              0.85         0.46         3.40    9543503   70970116
    sda6              0.00         0.00         0.00        550        236
    sda7              0.00         0.00         0.00        406          0
    sda8              0.00         0.00         0.00        406          0
    sda9              0.00         0.00         0.00        406          0
    sda10            60.68        18.35        71.43  383002263 1490928140
    
    Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
    sda             327.55      5159.18       102.04       5056        100
    sda1              0.00         0.00         0.00          0          0

    输出信息的意义

    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39.29,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)

    指定监控的设备名称为sda,该命令的输出结果和上面命令完全相同。

    iostat -d sda 2

    默认监控所有的硬盘设备,现在指定只监控sda。

    -x 参数

    iostat还有一个比较常用的选项-x,该选项将用于显示和io相关的扩展数据。

    iostat -d -x -k 1 10
    Device:    rrqm/s wrqm/s   r/s   w/s  rsec/s  wsec/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util
    sda          1.56  28.31  7.80 31.49   42.51    2.92    21.26     1.46     1.16     0.03    0.79   2.62  10.28
    Device:    rrqm/s wrqm/s   r/s   w/s  rsec/s  wsec/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util
    sda          2.00  20.00 381.00  7.00 12320.00  216.00  6160.00   108.00    32.31     1.75    4.50   2.17  84.20

    输出信息的含义

    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。是平均请求队列的长度。毫无疑问,队列长度越短越好。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);
          这里可以理解为IO的响应时间,一般地系统IO响应时间应该低于5ms,如果大于10ms就比较大了。
          这个时间包括了队列时间和服务时间,也就是说,一般情况下,await大于svctm,它们的差值越小,则说明队列时间越短,
          反之差值越大,队列时间越长,说明系统出了问题。

    svctm: 平均每次设备I/O操作的服务时间 (毫秒)。即 delta(use)/delta(rio+wio)
          如果svctm的值与await很接近,表示几乎没有I/O等待,磁盘性能很好,如果await的值远高于svctm的值,则表示I/O队列等待太长,         
          系统上运行的应用程序将变慢。

    %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)
        在统计时间内所有处理IO时间,除以总共统计时间。例如,如果统计间隔1秒,该设备有0.8秒在处理IO,而0.2秒闲置,那么该设备的%util = 0.8/1 = 80%
        所以该参数暗示了设备的繁忙程度。

        一般地,如果该参数是100%表示设备已经接近满负荷运行了(当然如果是多磁盘,即使%util是100%,因为磁盘的并发能力,所以磁盘使用未必就到了瓶颈)。

    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.


    重点关注参数

    1、iowait% 表示CPU等待IO时间占整个CPU周期的百分比,如果iowait值超过50%,或者明显大于%system、%user以及%idle,表示IO可能存在问题。

    2、avgqu-sz 表示磁盘IO队列长度,即IO等待个数。

    3、await 表示每次IO请求等待时间,包括等待时间和处理时间

    4、svctm 表示每次IO请求处理的时间

    5、%util 表示磁盘忙碌情况,一般该值超过80%表示该磁盘可能处于繁忙状态。

    另外还可以参考
    一般:
    svctm < 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: 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。

    -c 参数

    iostat还可以用来获取cpu部分状态值:

    iostat -c 1 10
    avg-cpu: %user %nice %sys %iowait %idle
    1.98 0.00 0.35 11.45 86.22
    avg-cpu: %user %nice %sys %iowait %idle
    1.62 0.00 0.25 34.46 63.67

    常见用法

    iostat -d -k 1 10         #查看TPS和吞吐量信息(磁盘读写速度单位为KB)
    iostat -d -m 2            #查看TPS和吞吐量信息(磁盘读写速度单位为MB)
    iostat -d -x -k 1 10      #查看设备使用率(%util)、响应时间(await) iostat -c 1 10 #查看cpu状态

    实例分析

     
    ostat -d -k 1 |grep sda10
    Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
    sda10            60.72        18.95        71.53  395637647 1493241908
    sda10           299.02      4266.67       129.41       4352        132
    sda10           483.84      4589.90      4117.17       4544       4076
    sda10           218.00      3360.00       100.00       3360        100
    sda10           546.00      8784.00       124.00       8784        124
    sda10           827.00     13232.00       136.00      13232        136
     

    上面看到,磁盘每秒传输次数平均约400;每秒磁盘读取约5MB,写入约1MB。

    iostat -d -x -k 1
    Device:    rrqm/s wrqm/s   r/s   w/s  rsec/s  wsec/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util
    sda          1.56  28.31  7.84 31.50   43.65    3.16    21.82     1.58     1.19     0.03    0.80   2.61  10.29
    sda          1.98  24.75 419.80  6.93 13465.35  253.47  6732.67   126.73    32.15     2.00    4.70   2.00  85.25
    sda          3.06  41.84 444.90 54.08 14204.08 2048.98  7102.04  1024.49    32.57     2.10    4.21   1.85  92.24

    可以看到磁盘的平均响应时间<5ms,磁盘使用率>80。磁盘响应正常,但是已经很繁忙了。

    参考:https://blog.csdn.net/h254532693/article/details/48050609

    https://www.cnblogs.com/ggjucheng/archive/2013/01/13/2858810.html

    https://www.cnblogs.com/ultranms/p/9327784.html

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