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通过命令iostat,iotop查看Linux系统IO性能,信息指标分析详解

ahcoder 2025-02-13 10:56 17 浏览

一 、简介

一款Linux下的io性能监控软件,用于统计CPU使用情况和块设备I/O情况,统计时间为上次执行到目前。iostat可以给我们提供丰富的IO状态数据

没有这个命令的话,先安装

 sudo apt install sysstat 

二 、命令参数

iostat [选项] [<时间间隔>] [<次数>]
-c: 显示CPU使用情况
-d: 显示磁盘使用情况
-N: 显示磁盘阵列(LVM) 信息
-n: 显示NFS 使用情况
-k: 以 KB 为单位显示
-m: 以 M 为单位显示
-t: 报告每秒向终端读取和写入的字符数和CPU的信息
-V: 显示版本信息
-x: 显示详细信息
-p:[磁盘] 显示磁盘和分区的情况


三 、信息指标详解

常用命令:

iostat -x 1
#或者
iostat -x 1 10

显示详细信息,每1秒采集一次。10采集10次


系统信息:

  • 内核版本、当前日期、CPU架构、CPU核数目;

CPU使用统计信息:用户进程使用率、系统使用率、空闲率等;且以下指标加起来和为1

  • %user:CPU处在用户模式下的时间百分比。
  • %nice:CPU处在带NICE值的用户模式下的时间百分比。
  • %system:CPU处在系统模式下的时间百分比。
  • %iowait:CPU等待输入输出完成时间的百分比。如果%iowait的值过高,表示硬盘存在I/O瓶颈
  • %steal:管理程序维护另一个虚拟处理器时,虚拟CPU的无意识等待时间百分比。
  • %idle:CPU空闲时间百分比。%idle值高,表示CPU较空闲,如果%idle值高但系统响应慢时,有可能是CPU等待分配内存,此时应加大内存容量。%idle值如果持续低于10,那么系统的CPU处理能力相对较低,表明系统中最需要解决的资源是CPU。

块设备I/O统计信息:每秒读写的数据量、总读写数据量等。

读指标:

  • r/s: 每秒完成的读 I/O 设备次数。即 rio/s,这个大可能说明很多随机IO
  • 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。
  • rrqm/s: 每秒进行 merge 的读操作数目。即 rmerge/s
  • %rrqm:在发送到设备之前合并到一起的读请求的百分比。
  • r_await:每个读操作平均所需的时间,重点关注,对于HDD,高于20ms可能就请求太多,导致排队了,因为正常一次寻道也就10ms。
  • rareq-sz:向设备发出的读请求的平均大小(单位为 k)

写指标:

  • w/s: 每秒完成的写 I/O 设备次数。即 wio/s
  • wkB/s: 每秒写K字节数。是 wsect/s 的一半。
  • wrqm/s: 每秒进行 merge 的写操作数目。即 wmerge/s
  • %wrqm:在发送到设备之前合并到一起的写请求的百分比。
  • w_await:平均每次写请求的时间(以毫秒为单位)。这包括请求在队列中花费的时间和执行它们所花费的时间。重点关注,对于HDD,高于20ms可能就请求太多,导致排队了,因为正常一次寻道也就10ms。
  • wareq-sz:向设备发出的写请求的平均大小(单位为 k)。

抛弃指标:

  • d/s:每秒设备完成的抛弃请求数(合并后)。
  • dkB/s:从设备中每秒抛弃的kB数量
  • drqm/s: 每秒排队到设备中的合并抛弃请求的数量
  • %drqm:抛弃请求在发送到设备之前已合并在一起的百分比。
  • d_await: 发出要服务的设备的抛弃请求的平均时间(以毫秒为单位)。 这包括队列中的请求所花费的时间以及为请求服务所花费的时间。
  • dareq-sz: 发出给设备的抛弃请求的平均大小(以千字节为单位)。

其它指标:

  • aqu-sz: 发出到设备的请求的平均队列长度。 注意:在以前的版本中,此字段称为avgqu-sz。这个指标高需要重点关注,可能IO太多,需要等待
  • %util: 一秒中有百分之多少的时间用于 I/O 操作,即被io消耗的cpu百分比,向设备发出I/O请求的经过时间百分比(设备的带宽利用率)。 当串行服务请求的设备的该值接近100%时,将发生设备饱和。 但是对于并行处理请求的设备(例如RAID阵列和现代SSD),此数字并不反映其性能限制。这个指标高说明IO基本上就到瓶颈了,但是低也不一定IO就不是瓶颈。一般%util大于70%,I/O压力就比较大.

同时可以结合vmstat查看查看b参数(等待资源的进程数)和wa参数(I/O等待所占用的CPU时间的百分比,高过30%时I/O压力高)

其它版本可能出现的指标: (系统版本不同,可能出现以下相关参数)

  • 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。如果avgqu-sz比较大,也表示有当量io在等待。
  • rsec/s: 每秒读扇区数。即 rsect/s
  • wsec/s: 每秒写扇区数。即 wsect/s,
  • r_await:每个读操作平均所需的时间,不仅包括硬盘设备读操作的时间,还包括了在kernel队列中等待的时间。
  • w_await:每个写操作平均所需的时间,不仅包括硬盘设备写操作的时间,还包括了在kernel队列中等待的时间。
  • await: 平均每次设备I/O操作的等待时间 (毫秒)。如果 await 远大于 svctm,说明I/O 队列太长,io响应太慢,则需要进行必要优化。
  • svctm: 平均每次设备I/O操作的服务时间 (毫秒)。如果 svctm 比较接近 await,说明 I/O 几乎没有等待时间

四 、iotop监控磁盘I/O相关进程

iotop 是一个类似 top 的工具,用来显示实时的磁盘活动。

iotop 监控 Linux 内核输出的 I/O 使用信息,并且显示一个系统中进程或线程的当前 I/O 使用情况。

没有的话先安装

sudo apt install iotop

命令参数使用

-o, --only只显示正在产生I/O的进程或线程。除了传参,可以在运行过程中按o生效。
-b, --batch非交互模式,一般用来记录日志。
-n NUM, --iter=NUM设置监测的次数,默认无限。在非交互模式下很有用。
-d SEC, --delay=SEC设置每次监测的间隔,默认1秒,接受非整形数据例如1.1。
-p PID, --pid=PID指定监测的进程/线程。
-u USER, --user=USER指定监测某个用户产生的I/O。
-P, --processes仅显示进程,默认iotop显示所有线程。
-a, --accumulated显示累积的I/O,而不是带宽。
-k, --kilobytes使用kB单位,而不是对人友好的单位。在非交互模式下,脚本编程有用。
-t, --time 加上时间戳,非交互非模式。
-q, --quiet 禁止头几行,非交互模式。有三种指定方式。
-q 只在第一次监测时显示列名
-qq 永远不显示列名。
-qqq 永远不显示I/O汇总。
#交互按键,和top命令类似,iotop也支持以下几个交互按键。
left和right方向键:改变排序。  
r:反向排序。
o:切换至选项--only。
p:切换至--processes选项。
a:切换至--accumulated选项。
q:退出。
i:改变线程的优先级。

命令例子:

iotop -d 2 -n 5
#时间刷新间隔2秒,输出5次
iotop -botq -p 713848
#非交互式,输出pid为713848的进程信息,这里示例713848为nginx进程


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