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Linux 磁盘 I/O 性能分析方法

舞夢輝影

舞夢輝影

发布时间:2026-03-03 10:22:05

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来源于php中文网

原创

%util不准,因只统计驱动层排队时间,不计硬件处理时间;应重点关注r/s、w/s、rkb/s、wkb/s、await(机械盘>10ms/nvme>1ms告警)及队列堆积情况。

linux 磁盘 i/o 性能分析方法

怎么看 iostat 里 %util 到底准不准

它经常被当成“磁盘忙不忙”的唯一指标,但其实是个误导性很强的数字。Linux 内核只在设备驱动层有请求排队时才计时,一旦 I/O 被下发到硬件(比如 NVMe 控制器),%util 就停止计数了。SSD 或带缓存的 RAID 卡上,%util 常常卡在 100%,但实际延迟很低、吞吐很高。

真正该盯的是:r/sw/s(每秒请求数)、rkB/swkB/s(吞吐量)、await(平均等待+服务时间)和 svctm(已废弃,别信)。用 iostat -x 1 每秒刷新一次,重点看 await 是否持续 > 10ms(机械盘)或 > 1ms(NVMe)。

  • 别用 iostat -c(CPU 模式),它不显示磁盘细节
  • iostat 默认单位是 KB,不是字节;加 -k-m 显式指定更安全
  • 如果 await >> svctm,说明队列堆积严重,瓶颈在调度或并发过高

为什么 iotop 看不到某些进程的磁盘读写

因为 iotop 依赖内核的 /proc/PID/io 接口,而这个接口只统计同步 I/O(read/write 系统调用),对异步 I/O(如 io_uringlibaio)、内存映射写(mmap + msync)、或者直接绕过页缓存的 O_DIRECT 操作,统计会严重偏低甚至为零。

典型场景:数据库(PostgreSQL、MySQL InnoDB)、Elasticsearch、Kafka 日志写入,都可能大量使用这些模式。

  • 确认是否用了 O_DIRECT:查进程打开的文件标志,cat /proc/PID/fdinfo/FD | grep flags,看有没有 0100000
  • perf record -e block:block_rq_issue -a sleep 10 抓底层块层请求,再 perf script 查来源
  • iotop -o 只显示有 I/O 的进程,但依然漏掉异步路径;别全信它的“TOP”排序

blktrace 抓出来的 trace 文件怎么快速定位慢请求

它输出的是原始事件流(Q/G/M/I/D/U等字母代表不同阶段),直接 human-read 几乎不可能。必须配合 blkparse 解析,再用 seekwatcher 或自定义脚本聚合分析。

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最实用的速查方式:用 blkparse -i trace.bin -f "%5T.%9t %5p %2a %3d %8s %4n %12C\n" | awk '$3=="Q" {q[$2]=$1} $3=="D" && $2 in q {print $2, $1-q[$2], $4, $5}' | sort -k2 -nr | head -10,提取每个请求从 Q(入队)到 D(下发)的延迟,找最大值。

  • blktrace 开销大,别在生产环境长开;单次抓 10~30 秒足够
  • 设备名要写对,blktrace -d /dev/nvme0n1,不能写成 /dev/nvme0n1p1(分区无效)
  • 生成的 trace 文件默认无后缀,别误删;blkparse 必须用同名 .bin.log 配对解析

fio 模拟业务 I/O 时,哪些参数最容易配错

很多人照抄网上命令跑 fio --name=randread --ioengine=libaio --rw=randread,结果压不出真实负载。关键在 bsiodepthnumjobs 三者关系没理清,导致要么压不起来,要么把队列打爆却没测出瓶颈点。

例如:MySQL 随机读通常是 16k 块大小,iodepth=4~8(InnoDB 的 innodb_read_io_threads),numjobs=1 就够;而对象存储上传则要用 bs=1M + iodepth=128 + numjobs=4 才能模拟多连接并发。

  • direct=1 必须开,否则走 page cache,测的是内存不是磁盘
  • runtimetime_based 要配对用,不然可能只跑几秒就停
  • 测试前用 echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches 清缓存,避免干扰

复杂点在于:I/O 模式(顺序/随机)、访问粒度(4k/64k/1M)、队列深度、线程数,这四个维度得按真实 workload 对齐。配错一个,结果就和线上行为脱节。

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