在介紹磁盤 I/O 監控命令前,我們需要了解磁盤 I/O 性能監控的指標,以及每個指標的所揭示的磁盤某方面的性能。
磁盤 I/O 性能監控的指標主要包括:
指標 1:每秒 I/O 數(IOPS 或 tps)
對於磁盤來說,一次磁盤的連續讀或者連續寫稱為一次磁盤 I/O, 磁盤的 IOPS 就是每秒磁盤連續讀次數和連續寫次數之和。當傳輸小塊不連續數據時,該指標有重要參考意義。
指標 2:吞吐量(Throughput)
指硬盤傳輸數據流的速度,傳輸數據為讀出數據和寫入數據的和。其單位一般為 Kbps, MB/s 等。當傳輸大塊不連續數據的數據,該指標有重要參考作用。
指標 3:平均 I/O 數據尺寸 平均 I/O
數據尺寸為吞吐量除以 I/O 數目,該指標對揭示磁盤使用模式有重要意義。一般來說,如果平均 I/O 數據尺寸小於 32K,可認為磁盤使用模式以隨機存取為主;如果平均每次 I/O 數據尺寸大於 32K,可認為磁盤使用模式以順序存取為主。
指標 4:磁盤活動時間百分比(Utilization)
磁盤處於活動時間的百分比,即磁盤利用率,磁盤在數據傳輸和處理命令(如尋道)處於活動狀態。磁盤利用率與資源爭用程度成正比,與性能成反比。也就是說磁盤利用率越高,資源爭用就越嚴重,性能也就越差,響應時間就越長。一般來說,如果磁盤利用率超過 70%,應用進程將花費較長的時間等待 I/O完成,因為絕大多數進程在等待過程中將被阻塞或休眠。
指標 5:服務時間(Service Time)
指磁盤讀或寫操作執行的時間,包括尋道,旋轉時延,和數據傳輸等時間。其大小一般和磁盤性能有關,CPU/ 內存的負荷也會對其有影響,請求過多也會間接導致服務時間的增加。如果該值持續超過 20ms,一般可考慮會對上層應用產生影響。
指標 6:I/O 等待隊列長度(Queue Length)
指待處理的 I/O 請求的數目,如果 I/O 請求壓力持續超出磁盤處理能力,該值將增加。如果單塊磁盤的隊列長度持續超過 2,一般認為該磁盤存在I/O性能問題。需要注意的是,如果該磁盤為磁盤陣列虛擬的邏輯驅動器,需要再將該值除以組成這個邏輯驅動器的實際物理磁盤數目,以獲得平均單塊硬盤的I/O 等待隊列長度。
指標 7:等待時間(Wait Time)
指磁盤讀或寫操作等待執行的時間,即在隊列中排隊的時間。如果 I/O 請求持續超出磁盤處理能力,意味着來不及處理的 I/O 請求不得不在隊列中等待較長時間。 通過監控以上指標,並將這些指標數值與歷史數據,經驗數據以及磁盤標稱值對比,必要時結合 CPU、內存、交換分區的使用狀況,不難發現磁盤 I/O潛在或已經出現的問題。但如果避免和解決這些問題呢?這就需要利用到磁盤 I/O性能優化方面的知識和技術。
限於本文主題和篇幅,僅列出一些常用的優化方法供讀者參考:
1.調整數據布局,盡量將 I/O 請求較合理的分配到所有物理磁盤中。
2.對於 RAID 磁盤陣列,盡量使應用程序 I/O 等於條帶尺寸或者為條帶尺寸的倍數。並選取合適的 RAID 方式,如 RAID10,RAID5。
3.增大磁盤驅動程序的隊列深度,但不要超過磁盤的處理能力,否則,部分 I/O 請求會因為丟失而重新發出,這將降低性能。
4.應用緩存技術減少應用存取磁盤的次數,緩存技術可應用在文件系統級別或者應用程序級別。
5.由於多數數據庫中已包括經優化后的緩存技術,數據庫 I/O 宜直接存取原始磁盤分區(raw partition)或者利用繞過文件系統緩存的 DIO 技術(direct IO)。
6.利用內存讀寫帶寬遠比直接磁盤 I/O 操作性能優越的特點,將頻繁訪問的文件或數據置於內存中。