IO系统性能之三：在Linux中监视IO性能(zz)
swency 2011-09-18
from：http://www.dbabeta.com/2009/io-performence-03_check-performence-in-linux.html
dd命令
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。
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(ASCIINUL,0×00)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/timeddif=/dev/zeroof=/tmp/foobs=4kcount=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/timeddif=/tmp/fooof=/dev/nullbs=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/timeddif=/tmp/fooof=/tmp/foo2bs=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。
topiostat命令
top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-x
Linux2.4.21-50a6smp(linux)11/03/2009
avg-cpu:%user%nice%sys%iowait%idle
0.420.000.260.4798.86
Device:rrqm/swrqm/sr/sw/srsec/swsec/srkB/swkB/savgrq-szavgqu-szawaitsvctm%util
hdc0.010.000.000.000.070.000.030.0024.480.004.904.570.00
hda0.898.540.744.4912.60104.226.3052.1122.320.035.411.010.53
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LinuxIOscheduler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LinuxIOscheduler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OSBufferCache传入到OSKernel(LinuxIOscheduler)的读IO操作的个数实际上是rrqm/s+r/s，直到读IO请求到达OSKernel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OSKernel往下传递请求时单个IO的大小，avgqu-sz则是在OSKernel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(IOChunkSize)<=>avgrq-sz
平均IO响应时间(IOResponseTime)<=>await
IOPS(IOperSecond)<=>r/s+w/s
吞吐率(Throughtput)<=>rkB/s+wkB/s
topiostat的应用实例
top观察IOScheduler的IO合并(IOMerge)
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
ddif=/dev/zeroof=testbs=1kcount=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-xhdc71
然后我们可以得到下面的结果
Device:rrqm/swrqm/sr/sw/srsec/swsec/srkB/swkB/savgrq-szavgqu-szawaitsvctm%util
hdc70.009447.000.00776.000.0080616.000.0040308.00103.89480.18805.951.29100.00
avg-cpu:%user%nice%sys%iowait%idle
0.500.0056.0043.500.00
Device:rrqm/swrqm/sr/sw/srsec/swsec/srkB/swkB/savgrq-szavgqu-szawaitsvctm%util
hdc70.009534.000.00872.000.0081384.000.0040692.0093.33274.56401.191.1499.00
avg-cpu:%user%nice%sys%iowait%idle
2.500.0046.5014.0037.00
Device:rrqm/swrqm/sr/sw/srsec/swsec/srkB/swkB/savgrq-szavgqu-szawaitsvctm%util
hdc70.006766.001.00276.008.0058808.004.0029404.00212.33197.27321.661.9554.00
avg-cpu:%user%nice%sys%iowait%idle
0.500.000.500.0099.00
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。
top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大小
Avg.DiskBytes/Read
Avg.DiskBytes/Write
IO响应时间
Avg.Disksec/Read
Avg.Disksec/Write
IOPS
DiskReads/sec
DiskWrites/sec
DiskTransfers/sec
IO吞吐率
DiskBytes/sec
DiskReadBytes/sec
DiskWriteBytes/sec
top延伸阅读
time命令
dd(Unix)
LearnTheddCommand
iostat详解
linux下的sar工具命令小结
