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iostat 命令详解

lxy_悦 2023-04-22 原文

iostat 命令详解

iostat主要用于监控系统设备的IO负载情况，根据这个可以看出当前系统的写入量和读取量，CPU负载和磁盘负载。

语法

Usage: iostat [ options ] [ [ ] ]
Options are:
[ -c ] [ -d ] [ -h ] [ -k | -m ] [ -N ] [ -t ] [ -V ] [ -x ] [ -y ] [ -z ]
[ -j { ID | LABEL | PATH | UUID | … } ]
[ [ -T ] -g <group_name> ] [ -p [ [,…] | ALL ] ]
[ […] | ALL ]

主要分为4个部分：iostat [ 选项 ] [<时间间隔> <次数> ]

参数详解

  • -c： 仅显示CPU统计信息，与-d选项互斥
  • -d：仅显示磁盘统计信息，与-c选项互斥
  • -h：使用NFS（Network File System网络文件系统）的输出报告，更加友好可读。需要使用-n参数开启NFS。
  • -k：以 kb 为单位显示，默认情况下，iostat的输出是以block作为计量单位，加上这个参数可以以kb作为计量单位显示。（该参数仅在linux内核版本2.4以后数据才是准确的）
  • -m：以 mb 为单位显示（该参数仅在linux内核版本2.4以后数据才是准确的）
  • -N：显示磁盘阵列(LVM) 信息。
  • -V：显示版本信息
  • -x：显示更详细的磁盘报告信息，默认只显示六列，加上该参数后会显示更详细的信息（该参数仅在linux内核版本2.4以后数据才是准确的）
  • -n：显示NFS（Network File System网络文件系统） 使用情况（该参数仅在linux内核版本2.6.17以后有效）
  • -t：输出报告时显示系统时间
  • -p：[ { device [,…] | ALL } ] 显示磁盘分区的相关统计信息（默认粒度只到磁盘，没有显示具体的逻辑分区）
  • -y：跳过不显示第一次报告的数据，因为iostat使用的是采样统计，所以iostat的第一次输出的数据是自系统启动以来的累计的数据

-y 这个参数非常重要，因为第一次数据不属于正常数据，所以如果做数据统计时，计入了统计，会影响最终数据结果

  • -z：只显示在采样周期内有活动的磁盘
  • -j：{ ID | LABEL | PATH | UUID | … } 磁盘列表的Device列要用什么维度来描述磁盘

返回值详解

avg-cpu 段

  • %usr CPU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
  • %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

Device 段

  • tps 该设备每秒的传输次数（Indicate the number of transfers per second that were issued to the device.）。“一次传输"意思是"一次I/O请求”。多个逻辑请求可能会被合并为"一次I/O请求"。"一次传输"请求的大小是未知的。
  • kB_read/s 每秒从设备读取的数据量
  • kB_wrtn/s 每秒向设备写入的数据量
  • kB_read 读取的总数据量
  • kB_wrtn 写入的总数据量

-x 参数的扩展值

  • rrqm/s 每秒合并的读操作次数（当系统调用需要读取数据的时候，VFS（virtual File System）将请求发到各个FS，如果FS发现不同的读取请求读取的是相同Block的数据，FS会将这个请求合并Merge）
  • wrqm/s 每秒合并的写操作次数
  • r/s 每秒读次数

计算方式： △rd_ticks / △time
说明：
△ 两次取样点的差值计算
rd_ticks 读花费的毫秒数
time 取样时间

  • w/s 每秒写次数，r/s+w/s就是磁盘IOPS
  • rkB/s 每秒读数据量（KB单位）
  • wkB/s 每秒写数据量（KB单位），rkB/s+wkB/s就是磁盘吞吐量
  • avgrq-sz 平均每次设备I/O操作的 (扇区)数据大小。

计算方式： 两次读取的rd_sectors（读取的扇区数）和wr_sectors（写成功的总的扇区数）的和的差值除以两次读取的rd_ios和wr_ios的和的差值。

  • avgqu-sz 平均I/O队列长度，即IO等待个数。数值越低越好。

计算方式： 两次读取的rq_ticks（加权毫秒数）的差值除以两次读取的时间间隔时间毫秒数。
说明：
rq_ticks 加权毫秒数，例如：在超市买东西，后面10个人等待第一个人付钱。第一个人花了1分钟付钱，那么这10个人花费的时间就是1*10分钟。也就是说它计算的是时间与当前等待的个数的乘积。

  • await 每一个IO请求的处理的平均时间（单位ms）。

计算方式： （△rd_ticks +△ wr_ticks）/（△rd_ios + △wr_ios）
说明：
△ 两次取样点的差值计算
rd_ticks 读花费的毫秒数
wr_ticks 写花费的毫秒数
rd_ios 读完成的次数
wr_ios 写完成的次数

  • r_await 每个读操作平均所需的时间（单位ms）， r_await + w_await 就是磁盘对请求响应时间

注意： 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（单位ms）

注意： 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

  • svctm 表示平均每次设备I/O操作的服务时间（以毫秒为单位）。

说明： 如果svctm的值与await很接近，表示几乎没有I/O等待，磁盘性能很好，如果await的值远高于svctm的值，则表示I/O队列等待太长， 系统上运行的应用程序将变慢。

  • %util 在统计时间内所有处理IO时间，除以总共统计时间。

示例： 例如，如果统计间隔1秒，该设备有0.8秒在处理IO，而0.2秒闲置，那么该设备的%util = 0.8/1 = 80%，所以该参数暗示了设备的繁忙程度。一般地，如果该参数是100%表示设备已经接近满负荷运行了，注意：当然如果是多磁盘，即使%util是100%，因为磁盘的并发能力，所以磁盘使用未必就到了瓶颈

性能分析

I/O瓶颈

如果%iowait的值过高，表示硬盘存在I/O瓶颈

内存不足

%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在等待分配内存，此时应加大内存容量

CPU资源不足

如果%idle值持续低于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

IOPS 计算

计算方式： r/s+w/s
I/O per second，即每秒钟可以处理的I/O个数。
随机读写频繁的应用（一般指I/O小于64KB的应用场景），如小文件存储(图片)、OLTP数据库、邮件服务器，关注随机读写性能，IOPS是关键衡量指标。

吞吐量 计算

计算方式： rkB/s+wkB/s
顺序读写频繁的应用，传输大量连续数据，如电视台的视频编辑，视频点播VOD(Video On Demand)，关注连续读写性能。数据吞吐量是关键衡量指标。

示例

  1. 每隔 1秒刷新显示，显示3次
    iostat 1 3
  2. 每隔 2秒刷新显示详细信息，显示3次
    iostat -x 2 3
  3. 每隔 1秒刷新，显示CPU统计信息3次
    iostat -c 1 3
  4. 每隔 1秒刷新显示详细信息，显示3次，去除第1次
    iostat -x -y 1 3

参考文章

linuxiostat命令详解
磁盘性能指标—IOPS、吞吐量及测试
Linux iostate命令实战

详解iostatxffxff0cxff0服务器运维linux

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