关于Linux性能监控之io篇

Question

关于Linux性能监控相信大家已经小有了解，对于IO篇，让我们先分析一些具体的情况，在这些情况下I/O会成为系统的瓶颈。我们会用到工具top，vmstat，iostat，sar等。每一个工具的输出都从不同的方面反映除系统的性能情况。

Linux性能监控情况1：同一时间进行大量的I/O操作

在这种情况时我们会发现CPU的wa时间百分比会上升，证明系统的idle时间大部分都是在等待I/O操作。
# vmstat 1
procs -----memory----- ---swap---io---- --system--cpu----
r b swpd free buff cache si so bi bo in cs us sy id wa
3 2 0 55452 9236 1739020 0 0 9352 0 2580 8771 20 24 0 57
2 3 0 53888 9232 1740836 0 0 14860 0 2642 8954 23 25 0 52
2 2 0 51856 9212 1742928 0 0 12688 0 2636 8487 23 25 0 52

从这个输出我们可以看到CPU有50%的时间都在等待I/O操作，我们还可以看到系统的bi值很大，证明系统有大量的I/O请求将磁盘内容读入内存。

没有很好的工具能看到到底是哪个进程在进行I/O读写。但我们可以通过top命令的输出来猜测
# top -d 1
top - 19:45:07 up 1:40, 3 users, load average: 6.36, 5.87, 4.40
Tasks: 119 total, 3 running, 116 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
Cpu(s): 5.9% us, 87.1% sy, 0.0% ni, 0.0% id, 5.9% wa, 1.0% hi, 0.0% si
Mem: 2075672k total, 2022668k used, 53004k free, 7156k buffers
Swap: 2031608k total, 132k used, 2031476k free, 1709372k cached
PID USER PR NI VIRT RES SHR S %CPU %MEM TIME+ nFLT COMMAND
3069 root 5 -10 450m 303m 280m S 61.5 15.0 10:56.68 4562 vmware-vmx
3016 root 5 -10 447m 300m 280m S 21.8 14.8 12:22.83 3978 vmware-vmx
3494 root 5 -10 402m 255m 251m S 3.0 12.6 1:08.65 3829 vmware-vmx
3624 root 5 -10 401m 256m 251m S 1.0 12.6 0:29.92 3747 vmware-vmx

将top的输出通过faults进行排序。我们可以看到vmware产生最多的page faults。也就是说它进行了大量的IO操作。

Linux性能监控情况2：管道太小

任何I/O操作都需要一定的时间，而且这些时间对于硬盘来说是确定的，它包含磁盘旋转的延时RD（rotation delay）和磁头搜索时间DS（disk seek）。RD由磁盘转速（RPM）决定。RD是磁盘旋转一周所需时间的一半。如RPM为10000.
RPS=RPM/60=166
1/166=0.0006=6ms 磁盘旋转一周要6毫秒
RD=6ms/2=3ms

磁盘平均搜索时间是3ms，数据传输的平均延时是2ms，这样一次I/O操作的平均时间是：
3ms+3ms+2ms=8ms
IOPS=1000/8=125 这块磁盘的每秒IO数（IOPS）为125。所以对于10000RPM的磁盘来说它所能承受的IO操作在IOPS在120～150之间。如果系统的I/O请求超过这个值，就会使磁盘成为系统的瓶颈。

对与系统而言有两种不同种类的I/O压力，连续I/O和随机I/O。

连续I/O常常出现在企业级数据库这样的应用中，需要连续的读取大量数据。这种系统的性能依靠它读取和移动数据的大小和快慢。我们用iostat来监控，会发现rKB/s,wKB/s会很高。
Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
/dev/sda 0.00 12891.43 0.00 105.71 0.00 106080.00 0.00 53040.00 1003.46 1099.43 3442.43 26.49 280.00

从输出我们看到w/s=105,wKB/s=53040.所以53040/105=505KB per I/O.

对于随机I/O的系统来说性能的关注点不在搜传输数据的大小和速度，而是在磁盘的IOPS。这类系统的I/O请求比较小但是数量很大，如Web服务器和Mail服务器。他们的性能主要依赖每秒钟可处理的请求数：
# iostat -x 1
avg-cpu: %user %nice %sys %idle
2.04 0.00 97.96 0.00
Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
/dev/sda 0.00 633.67 3.06 102.31 24.49 5281.63 12.24 2640.82 288.89 73.67 113.89 27.22 50.00

从输出我们看到w/s=102,wKB/s=2640.所以2640/102=23KB per I/O.因此对于连续I/O系统来说我们要关注系统读取大量数据的能力即KB per request.对于随机I/O系统我们注重IOPS值.

Answer 1

本帖最后由 daiwliang 于 2013-03-02 13:45 编辑

# RPM=revolutions per minute, revolutions per second;
# 1s=1000ms
回复 5# initrdimg

   

Answer 2

linux下的io监控是应该通过什么方式实现比较好呢？top、vmstat、iostat、sar，这些命令以哪个为准呢？还是用snmp？

Answer 3

好帖子 顶..

Answer 4

回复 1# net-boy

    top，vmstat，iostat，sar这些工具对我们日 常排查问题很有帮助

Answer 5

net-boy 发表于 2010-11-08 22:59
关于Linux性能监控相信大家已经小有了解，对于IO篇，让我们先分析一些具体的情况，在这些情况下I/O会成为系 ...

有一事不明白，请指点

任何I/O操作都需要一定的时间，而且这些时间对于硬盘来说是确定的，它包含磁盘旋转的延时RD（rotation delay）和磁头搜索时间DS（disk seek）。RD由磁盘转速（RPM）决定。RD是磁盘旋转一周所需时间的一半。如RPM为10000.
RPS=RPM/60=166   #这个60 代表什么，是怎么来的
1/166=0.0006=6ms 磁盘旋转一周要6毫秒
RD=6ms/2=3ms

磁盘平均搜索时间是3ms，数据传输的平均延时是2ms，这样一次I/O操作的平均时间是：
3ms+3ms+2ms=8ms
IOPS=1000/8=125  #这个1000代表什么，又是怎么来的
这块磁盘的每秒IO数（IOPS）为125。所以对于10000RPM的磁盘来说它所能承受的IO操作在IOPS在120～150之间。如果系统的I/O请求超过这个值，就会使磁盘成为系统的瓶颈。

Answer 6

不错，写的挺好！

Answer 7

顶，很不错的东西！！
感谢分享。这个对服务器的性能优化很有用