Linux 性能优化实战
倪朋飞
资深 Linux 专家,Kubernetes 项目维护者
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Linux 性能优化实战
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25 | 基础篇:Linux 磁盘I/O是怎么工作的(下)

你好,我是倪朋飞。
上一节我们学习了 Linux 磁盘 I/O 的工作原理,并了解了由文件系统层、通用块层和设备层构成的 Linux 存储系统 I/O 栈。
其中,通用块层是 Linux 磁盘 I/O 的核心。向上,它为文件系统和应用程序,提供访问了块设备的标准接口;向下,把各种异构的磁盘设备,抽象为统一的块设备,并会对文件系统和应用程序发来的 I/O 请求,进行重新排序、请求合并等,提高了磁盘访问的效率。
掌握了磁盘 I/O 的工作原理,你估计迫不及待想知道,怎么才能衡量磁盘的 I/O 性能。
接下来,我们就来看看,磁盘的性能指标,以及观测这些指标的方法。

磁盘性能指标

说到磁盘性能的衡量标准,必须要提到五个常见指标,也就是我们经常用到的,使用率、饱和度、IOPS、吞吐量以及响应时间等。这五个指标,是衡量磁盘性能的基本指标。
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。
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全部留言(41)

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    【D25打卡】 总结: 磁盘性能检测指标: 使用率:磁盘处理I/O的时间百分比,使用率只考虑有没有I/O,不考虑I/O的大小。注意当使用率为100%时,由于可能存在并行I/O,磁盘并不一定饱和,所以磁盘仍然可能接收新的I/O请求 饱和度:磁盘处理I/O的繁忙程度,注意当饱和度为100%时,磁盘不能接收新的I/O请求 吞吐量:每秒I/O请求大小 IOPS:Input/Output Per Second 每秒的I/O请求数 响应时间:I/O请求从发出到收到响应的间隔时间 不孤立比较某项指标,结合读写比例、I/O类型(随机还是连续)以及I/O大小综合分析 例如:随机读写:多关注IOPS 连续读写:多关注吞吐量 服务器选型时,对磁盘I/O性能进行基础测试,使用 fio 磁盘I/O观测:iostat 进程I/O观测:pidstat,iotop 指导:遇到I/O性能时,先通过iostat查看磁盘整体性能,然后用pidstat或iotop定位到具体的进程 疑惑: 对磁盘的使用率和饱和度还是没太理解,比如说磁盘的使用率达到100%,由于并行I/O,不一定饱和了,所以还可能接收新的I/O请求,还希望老师再指点下。

    作者回复: 使用率是从时间角度衡量I/O,但是磁盘还可以支持并行写,所以即使使用率100%,有可能还可以接收新的I/O(不饱和)

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  • Christmas
    一趟调度法,电梯调度法等调度是发生在磁盘控制器硬件上的吗?通用块层的调度是os级别的对吧?

    作者回复: 是的

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  • Cranliu
    关于磁盘的饱和度,有没有经验值可以参考下呢?谢谢

    作者回复: 饱和度一般没法直接观测到,所以一般是通过实际观测值跟基准测试结果对比来分析

    2
    8
  • Boy-struggle
    老师,如何根据系统调用判断IO为随机还是顺序,IO 的位置怎么体现,希望老师可以结合案例具体讲解一下,多谢!

    作者回复: 最简单的方法是根据系统调用判断I/O读写的相对位置

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    6
  • 程序员历小冰
    请问作者对《性能之垫-洞悉系统、企业和云计算》这本书的看法?适合作为工具书,用于查阅;还是可以进行通篇学习

    作者回复: 建议学习一下各个章节的基本原理和思路,剩下的工具部分作为手册参考。不过有些工具过时了,使用的时候要注意

    2
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  • 仲鬼
    "r_await+w_await ,就是响应时间" 对这句表述有怀疑。 r_await、w_await分别是读、写请求的平均等待时间,二者相加什么都不是。因为a/b + c/d不等于(a+c)/(b+d)。

    作者回复: 从公式上是这样,但间隔时间相同的时候呢?

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  • 麋鹿在泛舟
    仲鬼 2019-01-25  2 "r_await+w_await ,就是响应时间" 对这句表述有怀疑。 r_await、w_await分别是读、写请求的平均等待时间,二者相加什么都不是。因为a/b + c/d不等于(a+c)/(b+d)。 展开 作者回复: 从公式上是这样,但间隔时间相同的时候呢? man手册解释await是平均等待时间,我理解意思是toal wait time / total req number,跟间隔时间无关 ----------------------------------------------- "r_await、w_await分别是读、写请求的平均等待时间"基于读写的平均等待时间没错,但是结果也是基于一定的时间范围内的,比如说过去1s,过去5s,显然间隔时间无论设置成多少,都是一样的. 即a/t + b/t = (a+b)/t

    作者回复: 是的

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  • Vincent
    随机io和顺序io就跟数据结构有关系了吧?比如数组和链表。除了通过代码判断是随机io还是顺序io 系统有什么工具可以判断吗?

    作者回复: 数组和链表还是内存中的数据结构,I/O是指跟磁盘的交互。跟踪进程的系统调用或者磁盘的I/O,根据读写的相对位置可以判断

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  • fran712
    请问将/dev/sda直接挂载到某个目录和将磁盘只一个分区后,/dev/sda1挂载到某个目录,这两种挂载的区别是什么?

    作者回复: 区别是你怎么创建文件系统的,是使用分区还是整块磁盘

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  • 张挺
    使用率指标不太理解,请问这个值是怎么计算出来的呢?

    作者回复: 使用率,是指磁盘处理 I/O 的时间百分比

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