25-基础篇：Linux磁盘I/O是怎么工作的(下)
磁盘性能指标
磁盘性能的衡量标准，有五个：使用率、饱和度、IOPS、吞吐量、响应时间
- 使用率是指磁盘处理I/O的时间百分比
过高的使用率（比如超过 80%），通常意味着磁盘I/O存在性能瓶颈 - 饱和度，是指磁盘处理I/O的繁忙程度
过高的饱和度，意味着磁盘存在严重的性能瓶颈
当饱和度为100% 时，磁盘无法接受新的I/O请求 - IOPS（Input/Output Per Second）是指每秒的I/O请求数
- 吞吐量是指每秒的I/O请求大小
- 响应时间是指I/O请求从发出到收到响应的间隔时间
这里要注意的是，使用率只考虑有没有I/O，而不考虑I/O的大小
换句话说，当使用率是100%的时候，磁盘依然有可能接受新的I/O请求
不要孤立地去比较某一指标，而要结合读写比例、I/O类型（随机还是连续） 以及I/O的大小，综合来分析
举个例子，
在数据库、大量小文件等这类随机读写比较多的场景中，IOPS更能反映系统的整体性能
而在多媒体等顺序读写较多的场景中，吞吐量才更能反映系统的整体性能
在为应用程序的服务器选型时，要先对磁盘的I/O性能进行基准测试，以便可以准确评估，磁盘性能是否可以满足应用程序的需求
fio性能测试工具，用来测试磁盘的IOPS、吞吐量以及响应时间等核心指标
在基准测试时，一定要注意根据应用程序I/O的特点，来具体评估指标
需要测试出，不同I/O大小（一般是512B至1MB中间的若干值）分别在随机读、顺序读、随机写、顺序写等各种场景下的性能情况
用性能工具得到的这些指标，可以作为后续分析应用程序性能的依据
一旦发生性能问题，就可以把它们作为磁盘性能的极限值，进而评估磁盘I/O的使用情况
磁盘I/O观测
iostat是最常用的磁盘I/O性能观测工具，它提供了每个磁盘的使用率、IOPS、吞吐量等各种常见的性能指标
当然，这些指标实际上来自/proc/diskstats
# -d -x 表示显示所有磁盘 I/O 的指标
[root@local_sa_192-168-1-6 ~]# iostat -d -x 1
Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await r_await w_await svctm %util
vda 0.00 0.06 0.00 0.53 0.03 4.49 17.08 0.00 1.08 3.79 1.07 0.49 0.03
vdb 0.00 0.15 0.00 0.27 0.00 1.71 12.60 0.00 2.78 7.60 2.77 0.60 0.02
##
Device 表示磁盘设备的名字
%util 就是磁盘I/O使用率
r/s、w/s 就是 IOPS
rkB/s、wkB/s 就是吞吐量
r_await、w_await 就是响应时间
##
在观测指标时，可以结合请求的大小（rareq-sz和wareq-sz）一起分析
从iostat并不能直接得到磁盘饱和度
事实上，饱和度通常也没有其他简单的观测方法
不过可以把观测到的，平均请求队列长度或者读写请求完成的等待时间
跟基准测试的结果（比如通过 fio）进行对比，综合评估磁盘的饱和情况
进程I/O观测
除了每块磁盘的I/O情况，每个进程的I/O情况也是需要关注的重点
上面提到的iostat只提供磁盘整体的I/O性能数据
缺点在于，并不能知道具体是哪些进程在进行磁盘读写
要观察进程的I/O情况，可以使用pidstat和iotop这两个工具
pidstat查看进程的I/O情况
[root@local_sa_192-168-1-6 ~]# pidstat -d 1
11时20分16秒 UID PID kB_rd/s kB_wr/s kB_ccwr/s Command
11时20分17秒 0 8537 0.00 7.84 0.00 PM2 v4.4.0: God
11时20分17秒 0 9115 0.00 3.92 0.00 node /data/node
11时20分17秒 0 10568 0.00 3.92 0.00 node /data/node
##
时间
用户ID（UID）
进程ID（PID）
每秒读取的数据大小（kB_rd/s）单位是KB
每秒发出的写请求数据大小（kB_wr/s）单位是KB
每秒取消的写请求数据大小（kB_ccwr/s）单位是KB
##
块I/O延迟（iodelay），包括等待同步块I/O和换入块I/O结束的时间，单位是时钟周期
iotop根据I/O大小对进程排序
[root@local_sa_192-168-1-6 ~]# iotop
Total DISK READ : 0.00 B/s | Total DISK WRITE : 35.06 K/s
Actual DISK READ: 0.00 B/s | Actual DISK WRITE: 0.00 B/s
TID PRIO USER DISK READ DISK WRITE SWAPIN IO> COMMAND
10576 be/4 root 0.00 B/s 3.90 K/s 0.00 % 0.00 % node /data/node/mahjong/robot/main.js [node]
9123 be/4 root 0.00 B/s 3.90 K/s 0.00 % 0.00 % node /data/node/mahjong/room/main.js [node]
5548 be/4 root 0.00 B/s 3.90 K/s 0.00 % 0.00 % mongod -f /data/mongodb/mongod_5000/mongod.yaml [ftdc]
##
前两行分别表示，进程的磁盘读写大小总数和磁盘真实的读写大小总数
因为缓存、缓冲区、I/O合并等因素的影响，它们可能并不相等
##
剩下的部分，则是从各个角度来分别表示进程的I/O情况，包括线程ID、I/O优先级
每秒读磁盘的大小、每秒写磁盘的大小、换入和等待I/O的时钟百分比等
小结
常用IOPS、吞吐量、 使用率、饱和度以及响应时间等几个指标，来评估磁盘的I/O性能
可以用iostat获得磁盘的I/O情况，也可以用pidstat、iotop等观察进程的I/O情况
不过在分析这些性能指标时，要注意结合读写比例、I/O类型以及I/O大小等，进行综合分析
