linuxio队列命令 linux队列实现

Linux 里面iostat命令作用是什么？

iostat 可以提供更丰富的IO性能状态数据

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iostat提供几个用于定制输出的开关。最有用的有：

-c 只显示CPU行

-d 显示设备（磁盘）使用状态

-k 以千字节为单位显示磁盘输出

-t 在输出中包括时间戳

-x 在输出中包括扩展的磁盘指标

rrqm/s: 每秒进行 merge 的读操作数目。

wrqm/s: 每秒进行 merge 的写操作数目。

r/s: 每秒完成的读 I/O 设备次数。

w/s: 每秒完成的写 I/O 设备次数。

rsec/s: 每秒读扇区数。

wsec/s: 每秒写扇区数。

rkB/s: 每秒读K字节数。是 rsect/s 的一半，因为每扇区大小为512字节。(需要计算)

wkB/s: 每秒写K字节数。是 wsect/s 的一半。(需要计算)

avgrq-sz: 平均每次设备I/O操作的数据大小 (扇区)。

avgqu-sz: 平均I/O队列长度。

await: 平均每次设备I/O操作的等待时间 (毫秒)。

svctm: 平均每次设备I/O操作的服务时间 (毫秒)。

%util: 一秒中有百分之多少的时间用于 I/O 操作。

关于Merge的解释：当系统调用需要读取数据的时 候，VFS将请求发到各个FS，如果FS发现不同的读取请求读取的是相同Block的数据，FS会将这个请求合并Merge

await：每一个IO请求的处理的平均时间（单位是毫秒）。这里可以理解为IO的响应时间，一般地系统IO响应时间应该低于5ms，如果大于10ms就比较大了。

%util：在统计时间内所有处理IO时间，除以总共统计时间。例如，如果统计间隔1秒，该 设备有0.8秒在处理IO，而0.2秒闲置，那么该设备的%util = 0.8/1 = 80%，所以该参数暗示了设备的繁忙程度。一般地，如果该参数是100%表示设备已经接近满负荷运行了（当然如果是多磁盘，即使%util是100%，因 为磁盘的并发能力，所以磁盘使用未必就到了瓶颈）。

linux查看磁盘io的几种方法

linux查看磁盘io的几种方法

怎样才能快速的定位到并发高是由于磁盘io开销大呢?可以通过三种方式：

第一种：用 top 命令 中的cpu 信息观察

Top可以看到的cpu信息有：

Tasks: 29 total, 1 running, 28 sleeping, 0 stopped, 0 zombie

Cpu(s): 0.3% us, 1.0% sy, 0.0% ni, 98.7% id, 0.0% wa, 0.0% hi, 0.0% si

具体的解释如下：

Tasks: 29 total 进程总数

1 running 正在运行的进程数

28 sleeping 睡眠的进程数

0 stopped 停止的进程数

0 zombie 僵尸进程数

Cpu(s):

0.3% us 用户空间占用CPU百分比

1.0% sy 内核空间占用CPU百分比

0.0% ni 用户进程空间内改变过优先级的进程占用CPU百分比

98.7% id 空闲CPU百分比

0.0% wa 等待输入输出的CPU时间百分比

0.0% hi

0.0% si

0.0% wa 的百分比可以大致的体现出当前的磁盘io请求是否频繁。如果 wa的数量比较大，说明等待输入输出的的io比较多。

第二种：用vmstat

vmstat 命令报告关于线程、虚拟内存、磁盘、陷阱和 CPU 活动的统计信息。由 vmstat 命令生成的报告可以用于平衡系统负载活动。系统范围内的这些统计信息(所有的处理器中)都计算出以百分比表示的平均值，或者计算其总和。

输入命令：

vmstat 2 5

如果发现等待的进程和处在非中断睡眠状态的进程数非常多，并且发送到块设备的块数和从块设备接收到的块数非常大，那就说明磁盘io比较多。

vmstat参数解释：

Procs

r: 等待运行的进程数 b: 处在非中断睡眠状态的进程数 w: 被交换出去的可运行的进程数。此数由 linux 计算得出，但 linux 并不耗尽交换空间

Memory

swpd: 虚拟内存使用情况，单位：KB

free: 空闲的内存，单位KB

buff: 被用来做为缓存的内存数，单位：KB

Swap

si: 从磁盘交换到内存的交换页数量，单位：KB/秒

so: 从内存交换到磁盘的交换页数量，单位：KB/秒

IO

bi: 发送到块设备的块数，单位：块/秒

bo: 从块设备接收到的块数，单位：块/秒

System

in: 每秒的中断数，包括时钟中断

cs: 每秒的环境(上下文)切换次数

CPU

按 CPU 的总使用百分比来显示

us: CPU 使用时间

sy: CPU 系统使用时间

id: 闲置时间

准测

更多vmstat使用信息

第二种：用iostat

安装:

Iostat 是 sysstat 工具集的一个工具，需要安装。

Centos的安装方式是：

yum install sysstat

Ubuntu的安装方式是：

aptitude install sysstat

使用：

iostat -dx 显示磁盘扩展信息

root@fileapp:~# iostat -dx

r/s 和 w/s 分别是每秒的读操作和写操作，而rKB/s 和wKB/s 列以每秒千字节为单位显示了读和写的数据量

如果这两对数据值都很高的话说明磁盘io操作是很频繁。

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linux wa%过高，iostat查看io状况

1, 安装  iostat  

yum install sysstat

之后就可以使用 iostat 命令了，

2，入门使用

iostat -d -k 2

参数 -d 表示，显示设备（磁盘）使用状态；-k某些使用block为单位的列强制使用Kilobytes为单位；2表示，数据显示每隔2秒刷新一次。

tps：该设备每秒的传输次数（Indicate the number of transfers per second that were issued to the device.）。"一次传输"意思是"一次I/O请求"。多个逻辑请求可能会被合并为"一次I/O请求"。"一次传输"请求的大小是未知的。kB_read/s：每秒从设备（drive expressed）读取的数据量；

kB_wrtn/s：每秒向设备（drive expressed）写入的数据量；

kB_read：读取的总数据量；kB_wrtn：写入的总数量数据量；这些单位都为Kilobytes。

指定监控的设备名称为sda，该命令的输出结果和上面命令完全相同。

iostat -d sda 2

默认监控所有的硬盘设备，现在指定只监控sda。 

3, -x 参数

iostat还有一个比较常用的选项 -x ，该选项将用于显示和io相关的扩展数据。

iostat -d -x -k 1 10

输出信息的含义

。

4, 常见用法

iostat -d -k 1 10        #查看TPS和吞吐量信息(磁盘读写速度单位为KB)

iostat -d -m 2            #查看TPS和吞吐量信息(磁盘读写速度单位为MB)

iostat -d -x -k 1 10      #查看设备使用率（%util）、响应时间（await） iostat -c 1 10 #查看cpu状态

5, 实例分析

iostat -d -k 1 | grep vda

Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn

sda10            60.72        18.95        71.53  395637647 1493241908

sda10          299.02      4266.67      129.41      4352        132

sda10          483.84      4589.90      4117.17      4544      4076

sda10          218.00      3360.00      100.00      3360        100

sda10          546.00      8784.00      124.00      8784        124

sda10          827.00    13232.00      136.00      13232        136

上面看到，磁盘每秒传输次数平均约400；每秒磁盘读取约5MB，写入约1MB。

iostat -d -x -k 1

Device:    rrqm/s wrqm/s  r/s  w/s  rsec/s  wsec/s    rkB/s    wkB/s avgrq-sz avgqu-sz  await  svctm  %util

sda          1.56  28.31  7.84 31.50  43.65    3.16    21.82    1.58    1.19    0.03    0.80  2.61  10.29

sda          1.98  24.75 419.80  6.93 13465.35  253.47  6732.67  126.73    32.15    2.00    4.70  2.00  85.25

sda          3.06  41.84 444.90 54.08 14204.08 2048.98  7102.04  1024.49    32.57    2.10    4.21  1.85  92.24

可以看到磁盘的平均响应时间5ms，磁盘使用率80。磁盘响应正常，但是已经很繁忙了。

可以看到磁盘的平均响应时间5ms，磁盘使用率90。磁盘响应正常，但是已经很繁忙了。

await：  每一个IO请求的处理的平均时间（单位是微秒毫秒）。这里可以理解为IO的响应时间，一般地系统IO响应时间应该低于5ms，如果大于10ms就比较大了

svctm    表示平均每次设备I/O操作的服务时间（以毫秒为单位）。如果svctm的值与await很接近，表示几乎没有I/O等待，磁盘性能很好，

如果await的值远高于svctm的值，则表示I/O队列等待太长，  系统上运行的应用程序将变慢。

%util： 在统计时间内所有处理IO时间，除以总共统计时间

所以该参数暗示了设备的繁忙程度

。一般地，如果该参数是100%表示设备已经接近满负荷运行了（当然如果是多磁盘，即使%util是100%，因为磁盘的并发能力，所以磁盘使用未必就到了瓶颈）。

也可以使用下面的命令，同时显示cpu和磁盘的使用情况

等待时间超过5ms, 磁盘io有问题

Linux中常见IO调度器

对于磁盘I/O，Linux提供了cfq, deadline和noop三种调度策略

考虑到硬件配置、实际应用场景（读写比例、顺序还是随机读写）的差异，上面的简单解释对于实际选择没有太大帮助，实际该选择哪个基本还是要实测来验证。不过下面几条说明供参考：

NOOP全称No Operation,中文名称电梯式调度器，该算法实现了最简单的FIFO队列，所有I/O请求大致按照先来后到的顺序进行操作。NOOP实现了一个简单的FIFO队列,它像电梯的工作方式一样对I/O请求进行组织。它是基于先入先出（FIFO）队列概念的 Linux 内核里最简单的I/O 调度器。此调度程序最适合于固态硬盘。

Deadline翻译成中文是截止时间调度器，是对Linus Elevator的一种改进，它避免有些请求太长时间不能被处理。另外可以区分对待读操作和写操作。DEADLINE额外分别为读I/O和写I/O提供了FIFO队列。

Deadline对读写request进行了分类管理，并且在调度处理的过程中读请求具有较高优先级。这主要是因为读请求往往是同步操作，对延迟时间比较敏感，而写操作往往是异步操作，可以尽可能的将相邻访问地址的请求进行合并，但是，合并的效率越高，延迟时间会越长。因此，为了区别对待读写请求类型，deadline采用两条链表对读写请求进行分类管理。但是，引入分类管理之后，在读优先的情况下，写请求如果长时间得到不到调度，会出现饿死的情况，因此，deadline算法考虑了写饿死的情况，从而保证在读优先调度的情况下，写请求不会被饿死。

总体来讲，deadline算法对request进行了优先权控制调度，主要表现在如下几个方面：

CFQ全称Completely Fair Scheduler ，中文名称完全公平调度器，它是现在许多 Linux 发行版的默认调度器，CFQ是内核默认选择的I/O调度器。它将由进程提交的同步请求放到多个进程队列中，然后为每个队列分配时间片以访问磁盘。 对于通用的服务器是最好的选择，CFQ均匀地分布对I/O带宽的访问 。CFQ为每个进程和线程，单独创建一个队列来管理该进程所产生的请求,以此来保证每个进程都能被很好的分配到I/O带宽，I/O调度器每次执行一个进程的4次请求。该算法的特点是按照I/O请求的地址进行排序，而不是按照先来后到的顺序来进行响应。简单来说就是给所有同步进程分配时间片，然后才排队访问磁盘。

多队列无操作I / O调度程序。不对请求进行重新排序，最小的开销。NVME等快速随机I / O设备的理想选择。

这是对最后期限I / O调度程序的改编，但设计用于 多队列设备。一个出色的多面手，CPU开销相当低。

在linux系统中如何查看cpu和io

在 Linux 系统中，可以使用以下命令查看 CPU 信息:

top: 显示系统进程的实时状态

htop: 与 top 类似，但提供了更多的信息和更好的可视化

mpstat: 显示多核 CPU 的状态

lscpu: 显示系统 CPU 的配置信息

查看 IO 信息，可以使用以下命令:

iostat : 用于检测磁盘I/O的使用状况

vmstat : 用于检测虚拟内存的使用状况

mpstat : 用于检测 CPU 和磁盘I/O的使用状况

dstat : 用于检测磁盘I/O,网络,CPU等系统资源的使用状况

需要注意的是这些命令需要安装对应的工具包