一文掌握 Linux 性能分析之 I/O 篇
這是 Linux 性能分析系列的第三篇，前兩篇分别講了 CPU 和 記憶體，本篇來看 IO。
IO 和 存儲密切相關，存儲可以概括為磁盤，記憶體，緩存，三者讀寫的性能差距非常大，磁盤讀寫是毫秒級的（一般 0.1-10ms），記憶體讀寫是微妙級的（一般 0.1-10us），cache 是納秒級的（一般 1-10ns）。但這也是犧牲其他特性為代價的，速度快的，價格越貴，容量也越小。
IO 性能這塊，我們更多關注的是讀寫磁盤的性能。首先，先了解下磁盤的基本資訊。
磁盤基本資訊
fdisk
檢視磁盤資訊，包括磁盤容量，扇區大小，IO 大小等資訊，常用
fdisk -l
檢視：
可以看到 /dev/ 下有一個 40G 的硬碟，一共 8K 多萬個扇區，每個扇區 512位元組，IO 大小也是 512 位元組。
df
檢視磁盤使用情況，通常看磁盤使用率：
磁盤性能分析
主要分析磁盤的讀寫效率（IOPS：每秒讀寫的次數；吞吐量：每秒讀寫的資料量），IO 繁忙程度，及 IO 通路對 CPU 的消耗等性能名額。
vmstat
第一個較為常用的還是這個萬能的 vmstat：
對于 IO，我們常關注三個部分：
- b 值：表示因為 IO 阻塞排隊的任務數
- bi 和 bo 值：表示每秒讀寫磁盤的塊數，bi（block in）是寫磁盤，bo（block out）是讀磁盤。
- wa 值：表示因為 IO 等待（wait）而消耗的 CPU 比例。
一般這幾個值偏大，都意味着系統 IO 的消耗較大，對于讀請求較大的伺服器，b、bo、wa 的值偏大，而寫請求較大的伺服器，b、bi、wa 的值偏大。
iostat
vmstat 雖然萬能，但是它分析的東西有限，iostat 是專業分析 IO 性能的工具，可以友善檢視 CPU、網卡、tty 裝置、磁盤、CD-ROM 等等裝置的資訊，非常強大，總結下來，共有以下幾種用法：
1）iostat -c 檢視部分 CPU 使用情況：
這裡顯示的是多個 CPU 的平均值，每個字段的含義我就不多解釋了，我一般會重點關注 %iowait 和 %idle，分别表示 CPU 等待 IO 完成時間的百分比和 CPU 空閑時間百分比。
如果 %iowait 較高，則表明磁盤存在 IO 瓶頸，如果 %idle 較高，則 CPU 比較空閑，如果兩個值都比較高，則有可能 CPU 在等待配置設定記憶體，瓶頸在記憶體，此時應該加大記憶體，如果 %idle 較低，則此時瓶頸在 CPU，應該增加 CPU 資源。
2）iostat -d 檢視磁盤使用情況，主要是顯示 IOPS 和吞吐量資訊（-k : 以 KB 為機關顯示，-m：以 M 為機關顯示）：
其中，幾個參數分别解釋如下：
- tps：裝置每秒的傳輸次數（transfers per second），也就是讀寫次數。
- kB_read/s：每秒讀磁盤的資料量
- kB_wrtn/s：每秒寫磁盤的資料量
- kB_read：讀取磁盤的資料總量
- kB_wrtn：寫入磁盤的資料總量
3）iostat -x 檢視磁盤詳細資訊：
其中，幾個參數解釋如下；
- rrqm/s 和 wrqm/s：分别每秒進行合并的讀操作數和寫操作數，這是什麼意思呢，合并就是說把多次 IO 請求合并成少量的幾次，這樣可以減小 IO 開銷，buffer 存在的意義就是為了解決這個問題的。
- r/s 和 w/s：每秒磁盤讀寫的次數。這兩個值相加就是 tps。
- rkB/s 和 wkB/s：每秒磁盤讀寫的資料量，這兩個值和上面的 kB_read/s、kB_wrnt/s 是一個意思。
- avgrq-sz：平均每次讀寫磁盤扇區的大小。
- avgqu-sze：平均 IO 隊列長度。隊列長度越短越好。
- await：平均每次磁盤讀寫的等待時間（ms）。
- svctm：平均每次磁盤讀寫的服務時間（ms）。
- %util：一秒鐘有百分之多少的時間用于磁盤讀寫操作。
以上這些參數太多了，我們并不需要每個都關注，可以重點關注兩個：
1）%util：衡量 IO 的繁忙程度
這個值越大，說明産生的 IO 請求較多，IO 壓力較大，我們可以結合 %idle 參數來看，如果 %idle < 70% 就說明 IO 比較繁忙了。也可以結合 vmstat 的 b 參數（等待 IO 的程序數）和 wa 參數（IO 等待所占 CPU 時間百分比）來看，如果 wa > 30% 也說明 IO 較為繁忙。
2）await：衡量 IO 的響應速度
通俗了解，await 就像我們去醫院看病排隊等待的時間，這個值和醫生的服務速度（svctm）和你前面排隊的人數（avgqu-size）有關。如果 svctm 和 await 接近，說明磁盤 IO 響應時間較快，排隊較少，如果 await 遠大于 svctm，說明此時隊列太長，響應較慢，這時可以考慮換性能更好的磁盤或更新 CPU。
4）iostat 1 2 預設顯示 cpu 和 吞吐量資訊，1 定時 1s 顯示，2 顯示 2 條資訊
程序 IO 性能分析
有了以上兩個指令，基本上能對磁盤 IO 的資訊有個全方位的了解了。但如果要确定具體哪個程序的 IO 開銷較大，這就得借助另外的工具了。
iotop
這個指令類似 top，可以顯示每個程序的 IO 情況，有了這個指令，就可以定位具體哪個程序的 IO 開銷比較大了。
OK，最後還是總結下，
fdisk -l
和
df
檢視磁盤基本資訊，
iostat -d
檢視磁盤 IOPS 和吞吐量，
iostat -x
結合 vmstat 檢視磁盤的繁忙程度和處理效率。
參考：
http://linuxtools-rst.readthedocs.io/zh_CN/latest/tool/iostat.html http://rdc.hundsun.com/portal/article/731.html原文位址本文首發于公衆号 CloudDeveloper(ID: cloud_dev)，專注于幹貨分享，号内有大量書籍和視訊資源，背景回複「1024」即可領取，歡迎大家關注，二維碼文末可以掃。
一文掌握 Linux 性能分析之 CPU 篇 一文掌握 Linux 性能分析之記憶體篇