关于IO

java.io.File类用于表示文件(目录)
File类只用于表示文件(目录)的信息(名称、大小等),不能用于文件内容的访问

RandomAccessFile java提供的对文件内容的访问,既可以读文件,也可以写文件。
RandomAccessFile支持随机访问文件,可以访问文件的任意位置

(1)java文件模型
  在硬盘上的文件是byte byte byte存储的,是数据的集合
(2)打开文件
  有两种模式"rw"(读写)  "r"(只读)
  RandomAccessFile raf = new RandomeAccessFile(file,"rw")
  文件指针,打开文件时指针在开头 pointer = 0;
(3) 写方法
    raf.write(int)--->只写一个字节(后8位),同时指针指向下一个位置,准备再次写入
(4)读方法
   int b = raf.read()--->读一个字节
(5)文件读写完成以后一定要关闭(Oracle官方说明)


序列化与基本类型序列化
1)将类型int 转换成4byte或将其他数据类型转换成byte的过程叫序列化
     数据---->n byte
2)反序列化
    将n个byte 转换成一个数据的过程
    nbyte ---> 数据
3)RandomAccessFile提供基本类型的读写方法,可以将基本类型数据
   序列化到文件或者将文件内容反序列化为数据
 IO流(输入流、输出流)
 字节流、字符流
 1.字节流
 1)InputStream、OutputStream
    InputStream抽象了应用程序读取数据的方式
    OutputStream抽象了应用程序写出数据的方式 
 2)EOF = End   读到-1就读到结尾
 3)输入流基本方法
   int  b = in.read();读取一个字节无符号填充到int低八位.-1是 EOF
   in.read(byte[] buf) 
   in.read(byte[] buf,int start,int size)
4)输出流基本方法
  out.write(int b)  写出一个byte到流,b的低8位
  out.write(byte[] buf)将buf字节数组都写入到流
  out.write(byte[] buf,int start,int size)
  
 5)FileInputStream--->具体实现了在文件上读取数据
 6)FileOutputStream 实现了向文件中写出byte数据的方法
 7)DataOutputStream/DataInputStream
    对"流"功能的扩展,可以更加方面的读取int,long,字符等类型数据
   DataOutputStream
        writeInt()/writeDouble()/writeUTF()

 8)BufferedInputStream&BufferedOutputStream
 这两个流类位IO提供了带缓冲区的操作,一般打开文件进行写入
 或读取操作时,都会加上缓冲,这种流模式提高了IO的性能
 从应用程序中把输入放入文件,相当于将一缸水倒入到另一个缸中:
 FileOutputStream--->write()方法相当于一滴一滴地把水“转移”过去
 DataOutputStream-->writeXxx()方法会方便一些,相当于一瓢一瓢把水“转移”过去
 BufferedOutputStream--->write方法更方便,相当于一飘一瓢先放入桶中,再从桶中倒入到另一个缸中,性能提高了
   
   
 2.字符流
 1) 编码问题
 2)认识文本和文本文件
 java的文本(char)是16位无符号整数,是字符的unicode编码(双字节编码)
 文件是byte byte byte ...的数据序列
文本文件是文本(char)序列按照某种编码方案(utf-8,utf-16be,gbk)序列化为byte的存储结果
3)字符流(Reader Writer)---->操作的是文本文本文件
字符的处理,一次处理一个字符
字符的底层任然是基本的字节序列
字符流的基本实现
   InputStreamReader   完成byte流解析为char流,按照编码解析
   OutputStreamWriter  提供char流到byte流,按照编码处理  
   
   FileReader/FileWriter
 字符流的过滤器
   BufferedReader   ---->readLine 一次读一行
   BufferedWriter/PrintWriter   ---->写一行    
   
   
3.对象的序列化,反序列化
1)对象序列化,就是将Object转换成byte序列,反之叫对象的反序列化 
2)序列化流(ObjectOutputStream),是过滤流----writeObject
   反序列化流(ObjectInputStream)---readObject

3)序列化接口(Serializable)
   对象必须实现序列化接口 ,才能进行序列化,否则将出现异常
   这个接口,没有任何方法,只是一个标准
 
4) transient关键字
    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
              throws java.io.IOException
   private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
              throws java.io.IOException, ClassNotFoundException
              
   分析ArrayList源码中序列化和反序列化的问题
 
5)序列化中 子类和父类构造函数的调用问题
 
<think>首先,用户的问题是:“请问Linux系统中iowait过高如何解决”。这是一个关于Linux系统性能问题的查询,特别关注iowait过高的情况。 根据系统级指令: - 所有行内数学表达式必须使用$...$格式。 - 独立公式必须使用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题,保证回答真实可靠。 用户提供了几个引用,这些引用是关于iowait的: - 引用[1]: iowait 是系统上未完成的磁盘I/O请求的时间百分比。高值可能表示磁盘I/O瓶颈,但也可能受CPU、内存等因素影响。 - 引用[2]: 每天收到磁盘iowait告警,尤其是在日志服务器上进行大量读写操作,导致系统崩溃边缘。需要查找原因和优化点。 - 引用[3]: 从Cpu一行可以看到浪费在I/O Wait上的CPU百分比;数字越高,说明越多的CPU资源在等待I/O权限。 - 引用[4]: Linux系统磁盘IO过高排查总结,涉及Mysql服务器磁盘IO高。 - 引用[5]: mysql iowait高,iowait过高问题的查找及解决。 用户意图是了解或解决与系统I/O等待相关的问题。所以,我需要构建一个结构化的回答,帮助用户解决iowait过高的问题。 回答结构: 1. **理解iowait**:先解释什么是iowait,为什么它重要。 2. **排查步骤**:提供逐步的排查方法,包括工具和命令。 3. **常见原因**:列出导致iowait过高的常见原因。 4. **解决方案**:针对不同原因,给出解决方案。 5. **优化建议**:提供一般性的优化建议。 6. **生成相关问题**:在回答末尾添加相关问题。 在回答中,自然地添加引用标识。例如,当引用[1]时,在末尾添加[^1]。 确保使用中文。 现在,梳理关键点: - **iowait定义**:iowait 是CPU在等待I/O操作完成时处于空闲状态的时间百分比。高iowait表示系统在I/O上花费了大量时间,可能导致性能瓶颈。 - **工具**:使用如top, iostat, iotop, vmstat, sar等工具来监控和分析。 - **常见原因**: - 磁盘I/O瓶颈:磁盘速度慢或负载高。 - 内存不足:导致频繁的swap操作。 - 高I/O应用:如数据库、日志服务。 - 配置问题:如文件系统设置、调度算法。 - **解决方案**: - 识别高I/O进程:使用iotop或pidstat。 - 优化磁盘:使用SSD、RAID配置。 - 优化应用:如调整数据库配置。 - 增加内存:减少swap使用。 - 调整内核参数:如I/O调度器。 生成相关问题: - 基于主题,如:如何监控iowait?iowait与CPU使用率的关系?特定应用如MySQL的iowait优化? 回答大纲: 1. 介绍iowait及其重要性。 2. 逐步排查方法: - 监控整体系统状态。 - 识别高I/O进程。 - 检查磁盘性能。 - 分析内存使用。 - 检查应用配置。 3. 具体解决方案。 4. 总结。 5. 相关问题。 在回答中,引用用户提供的引用: - 当解释iowait时,引用[1]。 - 当提到告警和日志服务器时,引用[2]。 - 当讨论CPU等待时,引用[3]。 - 当涉及MySQL时,引用[4]和[5]。 确保回答真实可靠:基于Linux系统管理的标准知识。</think>### Linux系统中iowait过高的解决方案 iowait(I/O等待)是CPU在等待磁盘I/O操作完成时处于空闲状态的时间百分比,通常通过`top`或`iostat`命令查看。高iowait值(如超过20%)可能表示系统存在I/O瓶颈,导致性能下降甚至系统崩溃[^1]。常见原因包括磁盘速度不足、内存不足引发频繁swap、高I/O应用(如数据库或日志服务)配置不当等[^2][^4]。解决iowait过高需要系统性排查和优化。下面我将逐步指导您完成问题诊断和解决,确保过程清晰可靠。 #### 步骤1: 理解iowait并初步监控 iowait高并不总是磁盘问题,它可能受CPU处理能力、内存资源或应用负载的综合影响[^1]。首先,使用基础工具确认问题: - 运行 `top` 命令,查看CPU行中的 `wa` 值(即iowait百分比)。例如: ```bash top - 10:00:01 up 1 day, 1 user, load average: 5.2, 4.8, 4.5 %Cpu(s): 10.0 us, 5.0 sy, 0.0 ni, 70.0 id, 15.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st ``` 这里 `wa=15.0%` 表示iowait较高。如果此值持续偏高,说明系统在等待I/O[^3]。 - 使用 `vmstat 1 5` 命令(每秒采样一次,共5次),关注 `wa` 列和 `swap` 列。高 `wa` 伴随高 `si`(swap-in)或 `so`(swap-out)可能表示内存不足[^4]。 **关键点**:iowait高时,系统资源浪费在等待I/O权限上,需进一步定位源头[^3]。 #### 步骤2: 识别高I/O进程和磁盘 高iowait通常由特定进程或磁盘引起。使用以下工具深入分析: - **查找高I/O进程**:运行 `iotop`(需安装,`sudo apt-get install iotop` 或 `sudo yum install iotop`)。命令输出显示每个进程的磁盘读写速率,例如: ```bash sudo iotop -oP TID PRIO USER DISK READ DISK WRITE SWAPIN IO> COMMAND 1028 be/4 root 0.00 B/s 0.00 B/s 0.00 % 15.00 % mysqld ``` 这里 `IO>` 列高的进程(如MySQL)可能是罪魁祸首[^5]。如果 `iotop` 不可用,使用 `pidstat -d 1` 替代。 - **检查磁盘性能**:运行 `iostat -dxk 1 5`,关注 `%util`(磁盘利用率)和 `await`(I/O平均等待时间)。例如: ```bash Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await %util sda 0.00 5.00 80.0 20.0 3200.0 800.0 50.00 10.00 100.00 90.00 ``` 如果 `%util > 70%` 且 `await` 高,说明磁盘过载,可能是慢速磁盘或RAID配置不当[^4]。 **常见原因**:日志服务器或数据库(如MySQL)的频繁读写是典型诱因,尤其在大量日志操作时[^2][^4]。 #### 步骤3: 分析系统资源瓶颈 iowait高可能源于内存或CPU问题: - **内存检查**:运行 `free -m` 查看内存使用。如果 `Swap` 使用率高(如 >10%),说明内存不足引发swap,间接推高iowait。优化方法: - 增加物理内存。 - 调整应用配置以减少内存需求(如MySQL的 `innodb_buffer_pool_size`)。 - **CPU和负载监控**:使用 `sar -u 1 5` 查看CPU使用率分布。高iowait伴随高 `%system` 可能表示内核处理I/O的CPU开销大。 #### 步骤4: 针对原因实施解决方案 根据排查结果,选择优化措施: - **优化高I/O应用**: - 如果是数据库(如MySQL),调整配置:增加 `innodb_io_capacity`、启用 `innodb_flush_log_at_trx_commit=2` 以减少磁盘写入频率[^5]。参考慢查询日志优化SQL语句。 - 如果是日志服务(如syslog或journald),限制日志大小:编辑 `/etc/systemd/journald.conf`,设置 `SystemMaxUse=500M`,或使用 `logrotate` 定期归档日志[^2]。 - **提升磁盘性能**: - 升级硬件:使用SSD替代HDD,或配置RAID 10提升I/O吞吐。 - 调整I/O调度器:运行 `echo deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler`(将 `sda` 替换为您的磁盘),`deadline` 调度器适合高负载场景。 - **系统级优化**: - 减少swap使用:编辑 `/etc/sysctl.conf`,添加 `vm.swappiness=10`,然后运行 `sysctl -p`。 - 内核参数优化:增加文件句柄限制,在 `/etc/security/limits.conf` 中添加 `* soft nofile 65536` 和 `* hard nofile 65536`。 - **监控和告警**:部署工具如 `sar`(sysstat包)或Prometheus+Grafana,设置iowait阈值告警(如 >15%),便于早期干预[^2]。 #### 步骤5: 验证和预防 优化后,重新监控iowait: - 运行 `iostat 1` 和 `top`,确认 `wa` 值下降。 - 压力测试:使用 `fio` 工具模拟I/O负载(`sudo fio --name=test --ioengine=libaio --rw=randrw --bs=4k --numjobs=4 --size=1G --runtime=60`)。 预防措施包括: - 定期检查磁盘健康(`smartctl -a /dev/sda`)。 - 平衡负载:将高I/O应用分散到多台服务器。 #### 总结 iowait过高通常由磁盘瓶颈、内存不足或应用配置不当引起。通过工具监控、进程识别和针对性优化(如升级硬件或调整应用),能有效降低iowait。例如,某案例中优化MySQL参数后iowait从20%降至5%[^5]。记住,高iowait并非总是磁盘问题,需结合系统资源整体分析[^1]。
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