1 系统级IO监控
iostat
iostat -xdm 1 # 个人习惯
%util 代表磁盘繁忙程度。100% 表示磁盘繁忙, 0%表示磁盘空闲。但是注意,磁盘繁忙不代表磁盘(带宽)利用率高
argrq-sz 提交给驱动层的IO请求大小,一般不小于4K,不大于max(readahead_kb, max_sectors_kb)
可用于判断当前的IO模式,一般情况下,尤其是磁盘繁忙时, 越大代表顺序,越小代表随机
svctm 一次IO请求的服务时间,对于单块盘,完全随机读时,基本在7ms左右,既寻道+旋转延迟时间
注: 各统计量之间关系
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%util = ( r/s + w/s) * svctm / 1000 # 队列长度 = 到达率 * 平均服务时间
avgrq-sz = ( rMB/s + wMB/s) * 2048 / (r/s + w/s) # 2048 为 1M / 512
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总结:
iostat 统计的是通用块层经过合并(rrqm/s, wrqm/s)后,直接向设备提交的IO数据,可以反映系统整体的IO状况,但是有以下2个缺点:
1 距离业务层比较遥远,跟代码中的write,read不对应(由于系统预读 + pagecache + IO调度算法等因素, 也很难对应)
2 是系统级,没办法精确到进程,比如只能告诉你现在磁盘很忙,但是没办法告诉你是谁在忙,在忙什么？
2 进程级IO监控
iotop 和 pidstat (仅rhel6u系列)
iotop 顾名思义, io版的top
pidstat 顾名思义, 统计进程(pid)的stat,进程的stat自然包括进程的IO状况
这两个命令,都可以按进程统计IO状况,因此可以回答你以下二个问题
当前系统哪些进程在占用IO,百分比是多少?
占用IO的进程是在读?还是在写?读写量是多少?
pidstat 参数很多,仅给出几个个人习惯
pidstat -d 1 #只显示IO
pidstat -u -r -d -t 1 # -d IO 信息,
# -r 缺页及内存信息
# -u CPU使用率
# -t 以线程为统计单位
# 1 1秒统计一次
iotop, 很简单,直接敲命令
block_dump, iodump
iotop 和 pidstat 用着很爽,但两者都依赖于/proc/pid/io文件导出的统计信息, 这个对于老一些的内核是没有的,比如rhel5u2
因此只好用以上2个穷人版命令来替代:
echo 1 > /proc/sys/vm/block_dump # 开启block_dump,此时会把io信息输入到dmesg中
# 源码: submit_bio@ll_rw_blk.c:3213
watch -n 1 "dmesg -c | grep -oP \"\w+\(\d+\): (WRITE|READ)\" | sort | uniq -c"
# 不停的dmesg -c
echo 0 > /proc/sys/vm/block_dump # 不用时关闭
也可以使用现成的脚本 iodump, 具体参见 http://code.google.com/p/maatkit/source/browse/trunk/util/iodump?r=5389
iotop.stp
systemtap脚本,一看就知道是iotop命令的穷人复制版,需要安装Systemtap, 默认每隔5秒输出一次信息
stap iotop.stp # examples/io/iotop.stp
总结
进程级IO监控 ，
可以回答系统级IO监控不能回答的2个问题
距离业务层相对较近(例如,可以统计进程的读写量)
但是也没有办法跟业务层的read,write联系在一起,同时颗粒度较粗,没有办法告诉你,当前进程读写了哪些文件? 耗时? 大小 ？
3 业务级IO监控
ioprofile
ioprofile 命令本质上是 lsof + strace, 具体下载可见 http://code.google.com/p/maatkit/
ioprofile 可以回答你以下三个问题:
1 当前进程某时间内,在业务层面读写了哪些文件(read, write)？
2 读写次数是多少?(read, write的调用次数)
3 读写数据量多少?(read, write的byte数)
假设某个行为会触发程序一次IO动作,例如: "一个页面点击,导致后台读取A,B,C文件"
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./io_event # 假设模拟一次IO行为,读取A文件一次, B文件500次, C文件500次
ioprofile -p `pidof io_event` -c count # 读写次数
ioprofile -p `pidof io_event` -c times # 读写耗时
ioprofile -p `pidof io_event` -c sizes # 读写大小
注: ioprofile 仅支持多线程程序,对单线程程序不支持. 对于单线程程序的IO业务级分析,strace足以。
总结:
ioprofile本质上是strace,因此可以看到read,write的调用轨迹,可以做业务层的io分析(mmap方式无能为力)
4 文件级IO监控
文件级IO监控可以配合/补充"业务级和进程级"IO分析
文件级IO分析,主要针对单个文件, 回答当前哪些进程正在对某个文件进行读写操作.
1 lsof 或者 ls /proc/pid/fd
2 inodewatch.stp
lsof 告诉你 当前文件由哪些进程打开
lsof ../io # io目录 当前由 bash 和 lsof 两个进程打开
lsof 命令 只能回答静态的信息, 并且"打开" 并不一定"读取", 对于 cat ,echo这样的命令, 打开和读取都是瞬间的,lsof很难捕捉
可以用 inodewatch.stp 来弥补
stap inodewatch.stp major minor inode # 主设备号, 辅设备号, 文件inode节点号
stap inodewatch.stp 0xfd 0x00 523170 # 主设备号, 辅设备号, inode号,可以通过 stat 命令获得
5 IO模拟器
iotest.py # 见附录
开发人员可以 利用 ioprofile (或者 strace) 做详细分析系统的IO路径,然后在程序层面做相应的优化。
但是一般情况下调整程序,代价比较大,尤其是当不确定修改方案到底能不能有效时,最好有某种模拟途径以快速验证。
以为我们的业务为例，发现某次查询时,系统的IO访问模式如下:
访问了A文件一次
访问了B文件500次, 每次16字节, 平均间隔 502K
访问了C文件500次, 每次200字节, 平均间隔 4M
这里 B,C文件是交错访问的, 既
1 先访问B,读16字节,
2 再访问C,读200字节,
3 回到B,跳502K后再读16字节,
4 回到C,跳4M后,再读200字节
5 重复500次
strace 文件如下:
一个简单朴素的想法, 将B,C交错读,改成先批量读B , 再批量读C,因此调整strace 文件如下:
将调整后的strace文件, 作为输入交给 iotest.py, iotest.py 按照 strace 文件中的访问模式, 模拟相应的IO
iotest.py -s io.strace -f fmap
fmap 为映射文件,将strace中的222,333等fd,映射到实际的文件中
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111 = /opt/work/io/A.data
222 = /opt/work/io/B.data
333 = /opt/work/io/C.data
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6 磁盘碎片整理
一句话: 只要磁盘容量不常年保持80%以上,基本上不用担心碎片问题。
如果实在担心,可以用 defrag 脚本
