在linux系统中跟踪高IO等待

原文作者：Jon Buys

原文地址：http://ostatic.com/blog/tracking-down-high-io-wait-in-linux 

译者：Younger Liu，本作品采用知识共享署名-非商业性使用-相同方式共享 3.0 未本地化版本许可协议进行许可。 

       跟踪大型分布式系统的性能问题，从本质上来讲是复杂的。应用为什么慢？瓶颈在哪里？以我的经验，最主要的罪魁祸首之一是高IO等待（即high IO wait）。换一个地方用Dr. Seuss的话来说：每个人都只是在等待[翻译参考文献1]。

        高IO等待问题的第一个征兆通常是系统平均负载。负载均衡的计算都是基于CPU利用率的，即使用或等待CPU的进程数目，当然，在Linux平台上，进程几乎都处于不可中断的睡眠状态。负载均衡的基线可以解释为，在一个CPU核的机器上上，该CPU得到充分利用。因此，对于4核机器中，如果系统平均复杂为4，表示该机器有足够的资源来处理它需要做的工作，当然只是勉强。在相同的4核系统，如果平均复杂是8，那么以为这将意味着服务器系统需要8个core才能处理所要做的工作，但现在只有4个核，所以已经超载。

        如果系统显示平均负载较高，但是CPU的系统(system)和用户(user)利用率较低，那么就需要观察IO等待(即IO wait)。在linuc系统上，IO wait对系统负载有较大的影响，主要因为一个或多个核都可能被磁盘IO或网络IO所阻塞，只有当磁盘IO或网络IO完成后，这些核上的任务(即进程)才能进行下去。而这些进程使用ps aux来查看均处于”D”状态，即不可中断的睡眠状态。

        发现进程在等待IO完成是一回事，验证高IO wait的原因是另一回事。使用”iostat –x 1”能够显示正在使用的物理存储设备的IO情况：

[username@server~]$ iostat -x 1

         Device:         rrqm/s   wrqm/s   r/s   w/s   rsec/s   wsec/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util

         cciss/c0d0        0.08     5.94  1.28  2.75    17.34    69.52    21.60     0.11   26.82   4.12   1.66

         cciss/c0d0p1      0.00     0.00  0.00  0.00     0.00     0.00     5.30     0.00    8.76   5.98   0.00

         cciss/c0d0p2      0.00     0.00  0.00  0.00     0.00     0.00    58.45     0.00    7.79   3.21   0.00

         cciss/c0d0p3      0.08     5.94  1.28  2.75    17.34    69.52    21.60     0.11  26.82   4.12   1.66

        由上可知，很明显，设备/dev/cciss/c0d0p3的等待时间很长。然而，我们并没有挂载找个设备，实际上，它是个LVM设备。如果您使用的是LVM作为存储，那么，您应该发现iostat应该有那么一点混乱。LVM使用device mapper子系统将文件系统映射到物理设备，因此，iostat可能显示多个设备，比如/ dev/dm-0和/ dev/dm-1。而”df –h”的输出却不会显示device mapper路径，而是打印了LVM路径。最简单的方法是在iostat参数中添加选项”-N”。

[username@server~]$ iostat -xN 1

         Device:         rrqm/s   wrqm/s   r/s   w/s   rsec/s   wsec/s avgrq-sz avgqu-sz   await  svctm  %util

         vg1-root          0.00     0.00  0.09  3.01     0.85    24.08     8.05     0.08   24.69   1.79   0.55

         vg1-home          0.00     0.00  0.05  1.46     0.97    11.69     8.36     0.03   19.89   3.76   0.57

         vg1-opt           0.00     0.00  0.03  1.56     0.46    12.48     8.12     0.05   29.89   3.53   0.56

         vg1-tmp           0.00     0.00  0.00  0.06     0.00     0.45     8.00     0.00   24.85   4.90   0.03

         vg1-usr           0.00     0.00  0.63  1.41     5.85    11.28     8.38     0.07  32.48   3.11   0.63

         vg1-var           0.00     0.00  0.55  1.19     9.21     9.54    10.74     0.04   24.10   4.24   0.74

         vg1-swaplv        0.00     0.00  0.00  0.00     0.00     0.00     8.00     0.00    3.98   1.88   0.00

        为简便起见，裁剪上面iostat命令的输出信息。列出的每个文件系统所显示出的IO等待都是不可接受的，观察第十栏标有“await”的数据。相比而言，文件系统/usr的await时间要高一些。我们先来分析一下这个文件系统，使用命令” fuser -vm /opt ”查看哪些进程在访问这个文件系统，进程列表如下。

            root@server:/root > fuser -vm /opt

                                 USER        PID ACCESS COMMAND

            /opt:                db2fenc1   1067 ....m db2fmp

                                 db2fenc1   1071 ....m db2fmp

                                 db2fenc1   2560 ....m db2fmp

                                 db2fenc1   5221 ....m db2fmp

     

       当前服务器上有112个DB2进程正在访问/opt文件系统，为简便起见，列出四项。看来已经找到导致问题的原因，在服务器上，数据库配置为可使用速度更快的SAN访问，操作系统可以使用的是本地磁盘。可以打电话问问DBA(数据库管理员)怎么做才能这样配置。

     最后一个组要的注意的是LVM和device mapper。 “Iostat –xN”命令的输出显示的是逻辑卷名，但它是可以通过命令”ls –lrt / dev /mapper”查到映射关系表。输出信息的第六列中的dm-是与iostat中的设备名相对应的。

     有时候，在操作系统或应用层是没有什么可以做的，除了选择速度更快的磁盘，并没有其他的选择。幸运的是，快速磁盘访问，如SAN或SSD的价格正在逐步下降。

     最后一个需要注意的，具体问题具体分析。您需要深刻了解您能的环境，包括物理环境，虚拟环境和应用层架构，这样才能便于诊断问题。如果有其他方法或方式来解决这类问题，我很想听听这些意见。

 
翻译参考文献
[1] http://www.goodreads.com/quotes/376564-waiting-for-the-fish-to-bite-or-waiting-for-wind
 “Waiting for the fish to bite or waiting for wind to fly a kite. Or waiting around for Friday night or waiting perhaps for their Uncle Jake or a pot to boil or a better break or a string of pearls or a pair of pants or a wig with curls or another chance. Everyone is just waiting.”
 
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初次翻译，不足之处，请不吝赐教
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