在Linux中监视IO性能.doc

IO系统性能之三：在Linux中监视IO性能2011年03月28日05:00 it168网站原创 作者：DBABeta 马齿苋 编辑：李隽 评论：0条 本文Tag： 磁盘阵列 【IT168 专稿】dd其实是工作于比较低层的一个数据拷贝和转换的*nix平台的工具，但是因为dd命令支持*nix平台的一些特殊设备，因此我们可以利用dd命令的这个特性来简单的测试磁盘的性能。dd命令先说一下两个相关的特殊设备/dev/null空设备，通常用作输出设备，这个是*nix系统上面的黑洞，所有送到这个空设备上的内容都会凭空消失。/dev/zero空字符，通常用作输入，从/dev/zero中读取时，它能源源不断的提供空字符(ASCII NUL, 000)出来，要多少有多少。于是就有了下面的用法：测试磁盘的写入：/usr/bin/time dd if=/dev/zero of=/tmp/foo bs=4k count=1024000这个命令时往磁盘的文件/tmp/foo中写入一个4G大小的文件，当然文件的内容全部是空字符了，同时用/usr/bin/time来对命令的执行进行计时，命令中的bs指的是写入文件时的块大小，其实就相当于Oracle中的block大小了，count是写入的块数。采取这种方法来写入数据时只是测试的连续读磁盘的性能，而不是随机读的性能，不能采取这种方法检查一个机器的IOPS的，只能检查磁盘的吞吐率。测试磁盘的读取：/usr/bin/time dd if=/tmp/foo of=/dev/null bs=4k上面的命令是从/tmp/foo文件中读取数据，然后扔掉，这里bs用的是读取时块的大小。和上面写入的命令一样，这样测试的仅仅是最大的读取性能，而不是随机IO的性能。还能读写同时测试：/usr/bin/time dd if=/tmp/foo of=/tmp/foo2 bs=4k在上面的命令中都用到了time命令对操作进行计时，这样才能正确的进行判断。要记住的一点是dd命令只能够提供一个大概的测试，通过这个简单的命令可以对磁盘系统的最大性能有一个大概的了解，要了解更详细的信息还要通过其他方法来查看。理解iostat的各项输出在Linux中，我们执行一个iostat -x命令，我们能看到如下的输出$iostat -xLinux 2.4.21-50a6smp (linux) 11/03/2009avg-cpu: %user %nice %sys %iowait %idle0.42 0.00 0.26 0.47 98.86Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %utilhdc 0.01 0.00 0.00 0.00 0.07 0.00 0.03 0.00 24.48 0.00 4.90 4.57 0.00hda 0.89 8.54 0.74 4.49 12.60 104.22 6.30 52.11 22.32 0.03 5.41 1.01 0.53我们先列举一下各个性能指标的简单说明。rrqm/s：每秒进行merge的读操作数目。wrqm/s：每秒进行merge的写操作数目。r/s：每秒完成的读I/O设备次数。w/s：每秒完成的写I/O设备次数。rsec/s：每秒读扇区数。wsec/s：每秒写扇区数。rkB/s：每秒读K字节数。wkB/s：每秒写K字节数。avgrq-sz：平均每次设备I/O操作的数据大小(扇区)。avgqu-sz：平均I/O队列长度。await：平均每次设备I/O操作的等待时间(毫秒)。svctm：平均每次设备I/O操作的服务时间(毫秒)。%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。要理解这些性能指标我们先看下图IO的执行过程的各个参数上图的左边是iostat显示的各个性能指标，每个性能指标都会显示在一条虚线之上，这表明这个性能指标是从虚线之上的那个读写阶段开始计量的，比如说图中的w/s从Linux IO scheduler开始穿过硬盘控制器(CCIS/3ware)，这就表明w/s统计的是每秒钟从Linux IO scheduler通过硬盘控制器的写IO的数量。结合上图对读IO操作的过程做一个说明，在从OS Buffer Cache传入到OS Kernel(Linux IO scheduler)的读IO操作的个数实际上是rrqm/s+r/s，直到读IO请求到达OS Kernel层之后，有每秒钟有rrqm/s个读IO操作被合并，最终转送给磁盘控制器的每秒钟读IO的个数为r/w;在进入到操作系统的设备层(/dev/sda)之后，计数器开始对IO操作进行计时，最终的计算结果表现是await，这个值就是我们要的IO响应时间了;svctm是在IO操作进入到磁盘控制器之后直到磁盘控制器返回结果所花费的时间，这是一个实际IO操作所花的时间，当await与svctm相差很大的时候，我们就要注意磁盘的IO性能了;而avgrq-sz是从OS Kernel往下传递请求时单个IO的大小，avgqu-sz则是在OS Kernel中IO请求队列的平均大小。现在我们可以将iostat输出结果和我们前面讨论的指标挂钩了。平均单次IO大小(IO Chunk Size) avgrq-sz平均IO响应时间(IO Response Time) awaitIOPS(IO per Second) r/s + w/s吞吐率(Throughtput) rkB/s + wkB/stopiostat的应用实例观察IO Scheduler的IO合并(IO Merge)前面说过IO在执行过程中会被合并以提高效率，下面就结合dd命令和iostat命令看一下。我们先执行dd命令，设置bs参数值为1k，完整命令如下dd if=/dev/zero of=test bs=1k count=1024000同时打开另外一个终端执行iostat命令，这里只查看变化那个磁盘的更改，每秒刷新一次数据，完整命令如下iostat -x hdc7 1然后我们可以得到下面的结果Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %utilhdc7 0.00 9447.00 0.00 776.00 0.00 80616.00 0.00 40308.00 103.89 480.18 805.95 1.29 100.00avg-cpu: %user %nice %sys %iowait %idle0.50 0.00 56.00 43.50 0.00Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %utilhdc7 0.00 9534.00 0.00 872.00 0.00 81384.00 0.00 40692.00 93.33 274.56 401.19 1.14 99.00avg-cpu: %user %nice %sys %iowait %idle2.50 0.00 46.50 14.00 37.00Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %utilhdc7 0.00 6766.00 1.00 276.00 8.00 58808.00 4.00 29404.00 212.33 197.27 321.66 1.95 54.00avg-cpu: %user %nice %sys %iowait %idle0.50 0.00 0.50 0.00 99.00看结果中第一组数据中的avgrq-sz，为103.89个扇区，磁盘的每个扇区为512字节，因此平均IO大小为103.89*512/1024=52k字节，远远大于我们dd命令时给定的参数1k字节，也就是说IO在中间被合并了。看巨大的wrqm/s也能得出同样的结论。附：在Windows中监视IO性能本来准备写一篇windows中监视IO性能的，后来发现好像可写的内容不多，windows在细节这方面做的不是那么的好，不过那些基本信息还是有的。在Windows中监视性能基本都用性能监视器了，与IO性能相关的有两个大类，一个是”LogicalDisk”，另外一个是”PhysicalDisk”，”LogicalDisk”更多的是用来监视文件相关的IO性能，而”PhysicalDisk”则是用来监视LUN或者是磁盘卷，下面就列举下与前面所列举的IO性能相关的计数器，具体的自己研究了：单次IO