如何迅速分析出系统I/O的瓶颈在哪里?

本文探讨了如何分析Linux系统中的I/O性能瓶颈,涵盖了文件系统和磁盘I/O的性能指标,如使用率、IOPS、吞吐量和响应时间。通过工具如df、iostat、pidstat等获取指标数据,强调了正确分析I/O性能问题的重要性,并提供了一个分析流程图,帮助快速定位问题。

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性能指标

老规矩,我们先来回顾一下,描述 I/O 的性能指标有哪些?你可以先回想一下文件系统和磁盘 I/O 的原理,结合下面这张 Linux 系统的 I/O 栈图,凭着记忆和理解自己写一写。或者,你也可以打开前面的文章,挨个复习总结一下。

说了这么久的 I/O 性能知识,一说起 I/O 指标,你应该首先会想到分类描述。我们要区分开文件系统和磁盘,分别用不同指标来描述它们的性能。

文件系统I/O性能指标

我们先来看文件系统的情况。

首先,最容易想到的是存储空间的使用情况,包括容量、使用量以及剩余空间等。我们通常也称这些为磁盘空间的使用量,因为文件系统的数据最终还是存储在磁盘上。

不过要注意,这些只是文件系统向外展示的空间使用,而非在磁盘空间的真实用量,因为文件系统的元数据也会占用磁盘空间。

而且,如果你配置了 RAID,从文件系统看到的使用量跟实际磁盘的占用空间,也会因为RAID 级别的不同而不一样。比方说,配置 RAID10 后,你从文件系统最多也只能看到所有磁盘容量的一半。

除了数据本身的存储空间,还有一个容易忽略的是索引节点的使用情况,它也包括容量、使用量以及剩余量等三个指标。如果文件系统中存储过多的小文件,就可能碰到索引节点容量已满的问题。

其次,你应该想到的是前面多次提到过的缓存使用情况,包括页缓存、目录项缓存、索引节点缓存以及各个具体文件系统(如 ext4、XFS 等)的缓存。这些缓存会使用速度更快的内存,用来临时存储文件数据或者文件系统的元数据,从而可以减少访问慢速磁盘的次数。

除了以上这两点,文件 I/O 也是很重要的性能指标,包括 IOPS(包括 r/s 和 w/s)、响应时间(延迟)以及吞吐量(B/s)等。在考察这类指标时,通常还要考虑实际文件的读写情况。比如,结合文件大小、文件数量、I/O 类型等,综合分析文件 I/O 的性能。

诚然,这些性能指标非常重要,但不幸的是,

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