fio工具

本文详细介绍了FIO工具在硬件存储性能测试中的应用,包括安装方法、参数解释以及实例演示。重点讲解了如何通过调整参数如直接IO、队列深度和IO引擎来评估磁盘性能,以及如何监控关键指标如IOWait%和磁盘队列长度等。

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IO 工具是一款用于测试硬件存储性能的辅助工具,兼具灵活性、可靠性。磁盘的 I/O 是衡量硬件性能的最重要的指标之一,而 FIO 工具通过模拟 I/O负载对存储介质进行压力测试,并将存储介质的 I/O 数据直观的呈现出来。

根据实际业务的场景,一般将 I/O 的表现分为四种场景,随机读、随机写、顺序读、顺序写。FIO 工具允许指定具体的应用模式,配合多线程对磁盘进行不同深度的测试。

1、安装fio工具包到待测试服务器上

方法一:rpm -i ./fio-2.12-1.fc25.x86_64.rpm

如果报错依赖包告警,可以强制安装rpm -ivh ./fio-2.12-1.fc25.x86_64.rpm --nodeps --force

image.png

方法二:在fio官网下载fio-2.1.10.tar文件,解压后./configure、make、make install

2、fio参数解释

nameFIO 运行任务的名称 (可选)

filename=/dev/sdc1

测试设备名称,通常选择设备名/dev/sdc或挂载点下的文件。

-direct=1

使用direct IO,测试过程绕过OS自带的buffer,结果更加真实。

-rw=read

IO模型:

·  read - 顺序读                           ·  write - 顺序写                    ·  trim - 顺序裁剪

·  randread - 随机读                    ·  randwrite - 随机写            ·  randtrim - 随机裁剪

·  rw, readwrite - 混合顺序读写   ·  randrw - 混合的随机读写   ·  trimwrite - 顺序的裁剪 + 顺序写

-bs=4K

单次IO大小

-size=100G

指定单个线程读写的数据量

-iodepth

IO队列深度

-ioengine

指定IO引擎的方式:

libaio - Linux 原生的异步 I/O,这也是通常我们这边用的最多的测试盘吞吐和延迟的方法

psync是使用同步方式,用多线程模拟同时批量给内核提交IO请求,线程中一个IO提交完成后才能提交下一个IO

libaio采用Kernel Native AIO可以达到单次批量给内核提交IO请求的目的,相比psync的多线程,libaio的开销更小,性能更好,更加合适评估内核块子系统的性能

·  sync - 也就是最通常的 read / write 操作

·  vsync - 使用 readv / writev,主要是会将相邻的 I/O 进行合并

·  psync - 对应的 pread / pwrite

·  pvsync / pvsync2 - 对应的 preadv / pwritev,以及 preadv2 / p writev2

-thread  

使用pthread_create创建线程,另一种是fork创建进程。进程的开销比线程要大,一般都采用thread测试。

-numjobs=1

每个任务的线程数

-name=sqe_100read_4k

指定的任务名称

-runtime

测试时间/s

-group_reporting

显示结果中汇总每个进程的信息,不会输出每个线程的信息,易于查看。

-runtime=1000

测试时间为1000秒,如果不设置则一直将100g文件分4k每次,写完为止

3、实例

对硬盘施压时,需要先定位施压的硬盘,比如sdb

fio --name=test --filename=/dev/sdb --ioengine=libaio --direct=1 --bs=1024k --iodepth=192 --rw=randread --runtime=604800 --time_based

FIO任务名称test,测试设备sdb,引擎方式libaio,使用direct绕过buffer,大小为1024k,IO队列深度192,随机读,测试时间604800

如果压力不够,可以修改队列

cat /sys/block/sdb/queue/nr_requests

echo 1024 > /sys/block/sdb/queue/nr_requests

查看压力情况

iostat -x 1 /dev/sdb

[tecs@host-69 ~]$ fio -name=test -filename=/dev/sdi -ioengine=libaio -direct=1 -bs=8k -iodepth=16 -rw=randread -runtime=604800 -time_based
[root@host-69 tecs]# iostat -x 1 /dev/sdi
Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdi               0.00     0.00  258.00    0.00  2064.00     0.00    16.00    16.01   62.00   62.00    0.00   3.88 100.10

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
           2.23    0.00    1.76    0.00    0.00   96.01

Device:         rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdi               0.00     0.00  266.00    0.00  2128.00     0.00    16.00    16.00   61.45   61.45    0.00   3.76 100.00

以上各列的含义如下:

rrqm/s: 每秒对该设备的读请求被合并次数,文件系统会对读取同块(block)的请求进行合并

wrqm/s: 每秒对该设备的写请求被合并次数

r/s: 每秒完成的读次数

w/s: 每秒完成的写次数

r*B/s: 每秒读数据量(*B为单位)

w*B/s: 每秒写数据量(*B为单位)

avgrq-sz:平均每次IO操作的数据量(扇区数为单位),每个请求平均大小,单位是扇区数,一般在200~400之间算是正常和理想的状态,如果这个值比较小,比方说只在100左右,

这里可以测试一下看fio哪个参数可以影响avgrq-sz

avgqu-sz: 平均等待处理的IO请求队列长度(肯定约低越好)

await: 平均每次IO请求等待时间(包括等待时间和处理时间,毫秒为单位)

svctm: 平均每次IO请求的处理时间(毫秒为单位)

%util: 采用周期内用于IO操作的时间比率,即IO队列非空的时间比率(越低越好,越高性能约差)

 %user:在用户级别运行所使用 CPU 的百分比。

   %nice:nice操作所使用 CPU 的百分比。

   %system:在系统级别(kernel)运行所使用 CPU 的百分比。

   %iowait:CPU等待硬件 I/O 时,所占用 CPU 百分比。

   %steal:管理程序维护另一个虚拟处理器时,虚拟CPU的无意识等待时间百分比。

   %idle:CPU 空闲时间的百分比。

 重点关注参数

1、iowait% 表示CPU等待IO时间占整个CPU周期的百分比,如果iowait值超过50%,或者明显大于%system、%user以及%idle,表示IO可能存在问题。

2、avgqu-sz 表示磁盘IO队列长度,即IO等待个数。

3、await 表示每次IO请求等待时间,包括等待时间和处理时间

4、svctm 表示每次IO请求处理的时间

5、%util 表示磁盘忙碌情况,一般该值超过80%表示该磁盘可能处于繁忙状态。

如果压力不够,可以修改队列

cat /sys/block/sdb/queue/nr_requests

echo 1024 > /sys/block/sdb/queue/nr_requests

<think>好的,我需要回答用户关于fio工具与dd命令的关系或区别,以及使用场景对比的问题。首先,我需要回忆这两个工具的基本功能和用途。 dd是一个Unix和类Unix系统中的命令行工具,主要用于转换和复制文件。它常用于磁盘备份、创建磁盘映像、测试读写速度等。例如,用户可以用dd来测量磁盘的连续写入性能,命令如`dd if=/dev/zero of=testfile bs=1G count=1`。这种情况下,dd会生成一个大文件,测试写入速度。然而,dd的测试方式比较单一,只能进行简单的顺序读写,且无法模拟多线程或异步IO的情况,这在现代存储测试中可能不够全面。 而fio(Flexible I/O Tester)则是一个更强大的I/O测试工具,支持多种I/O引擎,能够模拟各种负载情况,比如随机读写、顺序读写,并且可以调整队列深度、块大小、线程数等参数。例如,用户可以通过配置文件或命令行参数设置复杂的测试场景,如多线程随机读取,这在引用[3]中的命令示例有所体现。引用[5]还提到,fio可以通过增加队列深度来测试磁盘在高负载下的性能,这对于评估SSD或HDD在高并发情况下的表现非常重要。此外,引用[4]指出,fioLinux下使用方便,而iometer适用于Windows,Orion则模拟Oracle数据库场景,这说明fio的灵活性和跨平台能力较强。 接下来需要比较两者的使用场景。dd适合简单的、单任务的IO测试,比如快速检查磁盘的连续读写速度,或者进行数据转换和备份。而fio更适合复杂的性能测试,尤其是在需要模拟真实应用场景时,比如数据库的多线程随机访问、高并发下的存储性能评估等。引用[2]提到fio有很多测试任务配置文件,用户可以根据需要选择或自定义,这增强了其适用性。 此外,dd的测试结果可能不够全面,因为它无法调整复杂的参数,而fio可以提供详细的性能指标,如IOPS、延迟、吞吐量等,这在引用[5]中关于队列深度和响应时间的讨论中有体现。因此,在需要深入分析存储系统性能时,fio是更合适的选择。 最后,总结两者的区别和适用场景,确保回答结构清晰,并引用提供的参考资料来支持观点。需要检查是否有遗漏的关键点,比如dd的简单性、fio的多功能性,以及各自适用的测试类型。同时,确保回答符合用户的要求,使用中文,正确应用引用标识,并生成相关问题。</think>### fio工具 vs dd命令 使用场景对比 #### 1. **功能定位** - **dd命令**:主要用于**简单、直接的块设备操作**,例如: - 磁盘/文件的全量复制(如制作镜像) - 简单的顺序读写速度测试(如`dd if=/dev/zero of=testfile bs=1G count=1`) - 数据格式转换(如大小端转换) - **fio工具**:专注于**复杂、多维度的I/O性能测试**,支持: - 多线程/多进程并发测试[^1] - 混合读写比例(如70%读+30%写) - 随机/顺序I/O模拟(如`rw=randread`或`rw=write`)[^3] - 异步I/O、队列深度调整(如`iodepth=32`)[^5] #### 2. **性能测试能力** | **维度** | **dd命令** | **fio工具** | |----------------|-------------------------|---------------------------------| | **测试模式** | 仅顺序读写 | 支持顺序、随机、混合模式 | | **并发能力** | 单线程 | 多线程/多进程(可指定线程数) | | **参数控制** | 仅块大小、次数 | 队列深度、I/O引擎、IOPS限制等 | | **数据统计** | 仅吞吐量 | 提供延迟、IOPS、带宽等详细报告 | #### 3. **典型使用场景** - **dd适用场景**: - 快速验证磁盘连续写入速度(例如新硬盘初始化检查) - 制作启动盘(如`dd if=iso of=/dev/sdb`) - 数据擦除(如用`/dev/zero`覆盖磁盘) - **fio适用场景**: - 数据库存储性能测试(模拟随机读写负载)[^4] - SSD/HDD队列深度对性能影响分析(如优化`iodepth`参数)[^5] - 云存储压力测试(多节点并发模拟真实业务场景)[^2] #### 4. **输出结果对比** - **dd输出示例**: ```bash 1 GB copied, 2.5 s, 419 MB/s ``` 仅显示总时间和平均吞吐量。 - **fio输出示例**: ``` read: IOPS=15k, BW=58MiB/s, Lat=avg=0.42ms write: IOPS=8k, BW=32MiB/s, Lat=avg=1.2ms ``` 提供分项统计(IOPS、带宽、延迟分布)[^3]。 #### 5. **扩展性差异** - **dd**:依赖管道组合实现复杂操作(如`dd if=/dev/sda | gzip > image.gz`) - **fio**:直接通过配置文件定义复杂测试(如引用[2]中的示例文件),支持: ```ini [global] ioengine=libaio [job1] rw=randread size=10G ``` --- ###
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