谈谈对CPU IOwait的理解

文章讨论了CPUIOwait指标的含义,指出其上升并不一定意味着I/O负载增加,而是受CPU繁忙程度和I/O并发度的影响。作者强调了单独看iowait的局限性,需要结合其他指标来评估系统性能。

谈谈对CPU IOwait的理解

   %iowait表示在一个采样周期内有百分之几的时间属于以下情况:CPU空闲并且有仍未完成的I/O请求(如果单纯是CPU空闲,但是并没有IO请求,那么这个时间就是CPU的idle时间),两个条件必须同时满足(CPU空闲+有未完成的IO才算iowait)
   内核会周期性的记录CPU时间片使用情况,它首先判断CPU是不是空闲的,如果不是,则判断是在内核态还是用户态;
   如果不是,则会判断是否有磁盘I/O请求被当前的CPU发起,如果有则增加iowait的值,如果没有则增加idle的值。

%iowait 升高并不能证明等待I/O的进程数量增多了,也不能证明等待I/O的总时间增加了。

在这里插入图片描述
   在I/O完全一样的情况下,CPU忙闲状态的变化就能够影响%iowait的大小
   在CPU繁忙期间发生的I/O,无论有多少,%iowait的值都是不受影响的(因为%iowait的第一个前提条件就是CPU必须空闲);
   当CPU繁忙程度下降时,有一部分I/O落入了CPU空闲的时间段内,这就导致了%iowait升高。可见,I/O并没有变化,%iowait却升高了,原因仅仅是CPU的空闲时间增加了。
   请记住,系统中有成百上千的进程数,任何一个进程都可以引起CPU和I/O的变化,因为%iowait%idle%user%system 等这些指标都是全局性的,并不是特指某个进程。

   另一种情形:假设CPU的繁忙状况保持不变的条件下,即使%iowait升高也不能说明I/O负载加重了。
   如果2个I/O请求依次提交、使得整个时段内始终有I/O在进行,那么%iowait 是100%;
   如果3个I/O请求同时提交,因为系统有能力同时处理多个I/O,所以3个并发的I/O从开始到结束的时间与一个I/O一样,%iowait 的结果只有50%。

   2个I/O使%iowait达到了100%,3个I/O的%iowait却只有50%,显然%iowait的高低与I/O的多少没有必然关系,而是与I/O的并发度相关。所以,仅凭%iowait 的上升不能得出I/O负载增加的结论。
在这里插入图片描述

   %iowait所含的信息量非常少,它是一个非常模糊的指标,如果看到 %iowait 升高,还需检查I/O量有没有明显增加,avserv/avwait/avque等指标有没有明显增大,应用有没有感觉变慢,如果都没有,就没什么好担心的。

<think>好的,用户想知道如何计算Linux系统中的CPU iowait百分比。首先,我需要回忆一下相关的系统监控知识。iowait指的是CPU在等待I/O操作完成的时间比例,这个指标对于性能分析很重要,尤其是当系统存在大量磁盘或网络I/O时。 根据引用[1],%iowait列显示的是IO等待所占用的CPU时间百分比。那计算iowait百分比的具体公式是怎样的呢?通常,CPU时间的统计信息可以从/proc/stat文件中获取,里面记录了各种CPU时间的数据,包括user、nice、system、idle、iowait等。 用户可能需要的是从这些数据中计算出iowait的百分比。公式应该是:iowait时间除以总的CPU时间,再乘以100得到百分比。总的CPU时间包括user、nice、system、idle、iowait、irq、softirq、steal、guest等所有时间之和。所以公式应该是: iowait百分比 = (iowait时间 / 总CPU时间) × 100% 具体步骤的话,用户可能需要通过读取/proc/stat的第一行数据,然后两次采样,计算差值,再套用公式。例如,第一次获取各个时间的数据,等待一段时间后再次获取,用两次的差值来计算这段时间内的iowait百分比。 另外,引用[2]提到了mpstat命令,这个工具可以直接查看每个CPUiowait百分比,可能更方便用户使用,不需要手动计算。但用户可能还是需要了解背后的原理,特别是公式部分。 需要注意的是,iowait的计算是基于整个CPU时间的,而有些情况下可能会有误解,比如当CPU处于空闲状态但有I/O等待时才会记录为iowait。这部分可能需要进一步解释,但用户的问题主要集中在计算方法和公式上,所以重点应放在公式推导和具体操作步骤上。 总结一下,回答需要包括公式、数据来源(如/proc/stat)、计算步骤,以及推荐的工具如mpstat或sar(引用[4]提到的)。可能还需要提醒用户关于采样间隔和多次测量的重要性,以获取准确的结果。</think>### 如何计算CPU iowait百分比? #### 1. **iowait的定义** iowait(记为$\%iowait$)表示CPU在空闲状态中等待I/O操作完成的时间百分比,用于衡量系统因I/O等待而无法执行其他任务的时间比例[^1]。 #### 2. **数据来源:/proc/stat** Linux系统通过`/proc/stat`文件提供CPU时间统计信息,包含以下关键字段: ```bash cpu user nice system idle iowait irq softirq steal guest ... ``` - **iowait值**:对应字段为第5列数值(单位:jiffies,1 jiffies = 0.01秒) - **总CPU时间**:所有字段的累加和(即$user + nice + system + idle + iowait + irq + ...$) #### 3. **计算公式** $$ \%iowait = \frac{\Delta iowait}{\Delta total} \times 100\% $$ 其中: - $\Delta iowait$:两次采样间iowait的增量 - $\Delta total$:两次采样间总CPU时间的增量 #### 4. **计算步骤** 1. **第一次采样**: ```bash cat /proc/stat | grep '^cpu ' ``` 输出示例:`cpu 100 2 30 5000 200 0 5 0 0 0`(第5列为iowait=200) 2. **第二次采样**(间隔1秒后): ```bash sleep 1 && cat /proc/stat | grep '^cpu ' ``` 输出示例:`cpu 120 3 35 5200 250 0 6 0 0 0`(iowait=250) 3. **计算差值**: - $\Delta iowait = 250 - 200 = 50$ - $\Delta total = (120-100)+(3-2)+(35-30)+(5200-5000)+(250-200)+... = 50 + 1 + 5 + 200 + 50 + ...$ 4. **代入公式**: $$ \%iowait = \frac{50}{总增量} \times 100\% $$ #### 5. **工具简化计算** - **使用`mpstat`命令**(推荐): ```bash mpstat 1 5 # 每秒采样1次,共5次 ``` 输出直接显示$\%iowait$列[^2]。 - **使用`sar`工具**: ```bash sar -u 1 5 # 查看整体CPU使用率,包含iowait ``` #### 6. **注意事项** - iowait高可能表明I/O瓶颈(如磁盘或网络延迟)[^3] - 需结合上下文分析(如同时检查磁盘I/O使用率`iostat -x`) ---
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