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doc: Update iostat.md (#599)
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从 Linux 2.6.18 内核的 iostat 更新到 4.18.0 内核的 iostat。并参数说明和示例
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@zyy2477
zyy2477 authored Aug 29, 2024
1 parent d88ec7c commit 7155c78
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208 changes: 156 additions & 52 deletions command/iostat.md
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@@ -1,74 +1,178 @@
iostat
===
# iostat

监视系统输入输出设备和CPU的使用情况
iostat命令被用于监视系统输入输出设备和CPU的使用情况。它的特点是汇报磁盘活动统计情况，同时也会汇报出CPU使用情况。同vmstat一样，iostat也有一个弱点，就是它不能对某个进程进行深入分析，仅对系统的整体情况进行分析。
iowait 指在一个采样周期内有百分之几的时间是属于以下情况：CPU处于空闲状态并且至少有一个未完成的磁盘IO请求。

## 补充说明
## 安装 iostat

**iostat命令** 被用于监视系统输入输出设备和CPU的使用情况。它的特点是汇报磁盘活动统计情况，同时也会汇报出CPU使用情况。同vmstat一样，iostat也有一个弱点，就是它不能对某个进程进行深入分析，仅对系统的整体情况进行分析。
iostat包含在**sysstat**包内。如果你没有，你首先需要安装它。
在 RedHat / CentOS / Fedora

### 语法
```bash
yum install sysstat
```

在 Debian / Ubuntu / Linux Mint

```bash
sudo apt-get install sysstat
```

```shell
## 语法

```bash
iostat(选项)(参数)
```

### 选项

```shell
-c：仅显示CPU使用情况；
-d：仅显示设备利用率；
-k：显示状态以千字节每秒为单位，而不使用块每秒；
-m：显示状态以兆字节每秒为单位；
-p：仅显示块设备和所有被使用的其他分区的状态；
-t：显示每个报告产生时的时间；
-V：显示版号并退出；
-x：显示扩展状态。
### 选项

```bash
# iostat --help
Usage: iostat [ options ] [ <interval> [ <count> ] ]
Options are:
[ -c ] [ -d ] [ -h ] [ -k | -m ] [ -N ] [ -s ] [ -t ] [ -V ] [ -x ] [ -y ] [ -z ]
[ -j { ID | LABEL | PATH | UUID | ... } ] [ --human ] [ -o JSON ]
[ [ -H ] -g <group_name> ] [ -p [ <device> [,...] | ALL ] ]
```
参数说明：
```
-c 输出CPU统计信息。不能与-d参数同时使用。
-d 输出设备和分区的I/O统计信息。不能与-c参数同时使用。(默认的参数是-d)。
-h 让人类更容易阅读设备使用情况报告。--human使用此选项隐式启用。
-k 用“kbytes/秒”代替“块/秒”显示统计信息。
-m 用“mbytes/秒”代替“块/秒”显示统计信息。
-t 打印显示的每份报告的时间。
-V 显示版本号并退出。
-x 显示扩展统计信息。不能与参数-p同时使用。
-y 如果在给定时间间隔内显示多条记录，则省略自系统启动以来的第一份统计报告。
-z 告诉 iostat 忽略在样本期间没有活动的设备的输出。
-j 显示持久的设备名称。选项ID、LABEL等指定持久名称的类型。
--human 以人类可读格式打印大小(例如1.0k, 1.2M等)。使用此选项显示的单位取代与度量相关的任何其他默认单位(例如千字节，扇区…)。
-o 以JSON (Javascript Object Notation)格式显示统计数据。JSON输出字段顺序未定义，未来可能会添加新字段。
-H 该选项必须与-g一起使用，表示只显示组的全局统计信息，而不显示组中单个设备的统计信息。
-p 选项显示系统使用的块设备及其所有分区的统计信息。如果在命令行中输入一个设备名，那么将显示该设备及其所有分区的统计信息。最后，ALL关键字表示必须显示系统定义的所有块设备和分区的统计信息，包括那些从未使用过的设备和分区。如果在此选项之前定义了选项-j，则可以使用所选的持久名称类型指定在命令行上输入的设备。
```
### 参数
interval 刷新时间间隔
count 刷新次数
## 运行示例
### 示例1
```bash
# iostat
Linux 4.18.0-477.13.1.el8_8.x86_64 (node1) 08/28/2024 _x86_64_ (2 CPU)

avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
3.30 0.01 1.90 0.12 0.00 94.68

Device tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn
vda 7.85 84.22 36.59 1081853831 470049100

```
### 参数
第一部分包含了CPU报告
| 性能指标 | 含义 |
| --- | --- |
| %user | 显示在用户级(应用程序)执行时发生的CPU利用率百分比。 |
| %nice | 显示在具有nice优先级的用户级别执行时发生的CPU利用率百分比。 |
| %system | 显示在系统级(内核)执行时发生的CPU利用率百分比。 |
| %iowait | 显示在系统有未完成的磁盘I/O请求期间CPU空闲的时间百分比。 |
| %steal | 显示虚拟机监控程序为另一个虚拟处理器提供服务时，一个或多个虚拟CPU在非自愿等待上花费的时间百分比。 |
| %idle | 显示CPU空闲且系统没有未完成的磁盘I/O请求的时间百分比。 |
第二部分包含了设备利用率报告
| 性能指标 | 含义 |
| --- | --- |
| Device | 此列给出了 /dev 目录中列出的设备（或分区）名称。 |
| tps | 表示每秒向设备发出的传输次数。传输是对设备的 I/O 请求。多个逻辑请求可合并为对设备的一个 I/O 请求。传输大小不确定。 |
| kB_read/s | 表示每秒从设备读取的数据量，以块数（千字节、兆字节）表示。块相当于扇区，因此大小为 512 字节。 |
| kB_wrtn/s | 表示写入设备的数据量，以每秒块数（千字节、兆字节）表示。 |
| kB_read | 读取的数据块总数（千字节、兆字节）。 |
| kB_wrtn | 写入的数据块总数（千字节、兆字节）。 |
### 示例2
以更友好的显示方式显示 IO 信息，使用`-y`忽略第一份统计。并每隔 1 秒重新一次，共5次。
* 间隔时间：每次报告的间隔时间（秒）；
* 次数：显示报告的次数。
```bash
# iostat -hdy 1 5
Linux 4.18.0-477.13.1.el8_8.x86_64 (node1) 08/28/2024 _x86_64_ (2 CPU)

### 实例
tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn Device
64.00 288.0k 308.0k 288.0k 308.0k vda

用`iostat -x /dev/sda1`来观看磁盘I/O的详细情况：
tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn Device
12.00 0.0k 84.0k 0.0k 84.0k vda

```shell
iostat -x /dev/sda1
Linux 2.6.18-164.el5xen (localhost.localdomain)
2010年03月26日
tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn Device
15.00 0.0k 36.0k 0.0k 36.0k vda

avg-cpu: %user %nice %system %iowait
%steal %idle
0.11 0.02 0.18 0.35
0.03 99.31
tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn Device
28.00 0.0k 76.0k 0.0k 76.0k vda

tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn Device
11.00 0.0k 100.0k 0.0k 100.0k vda

Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s
Blk_read Blk_wrtn
sda1 0.02 0.08
0.00 2014 4
```
详细说明：第二行是系统信息和监测时间，第三行和第四行显示CPU使用情况（具体内容和mpstat命令相同）。这里主要关注后面I/O输出的信息，如下所示：
### 示例3
```bash
# iostat -xd 1
Linux 4.18.0-477.13.1.el8_8.x86_64 (node1) 08/28/2024 _x86_64_ (2 CPU)

Device r/s w/s rkB/s wkB/s rrqm/s wrqm/s %rrqm %wrqm r_await w_await aqu-sz rareq-sz wareq-sz svctm %util
vda 4.64 3.21 84.14 36.59 0.28 1.07 5.64 25.01 5.86 8.23 0.05 18.12 11.41 0.44 0.34

Device r/s w/s rkB/s wkB/s rrqm/s wrqm/s %rrqm %wrqm r_await w_await aqu-sz rareq-sz wareq-sz svctm %util
vda 1.00 0.00 4.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 4.00 0.00 2.00 0.20

Device r/s w/s rkB/s wkB/s rrqm/s wrqm/s %rrqm %wrqm r_await w_await aqu-sz rareq-sz wareq-sz svctm %util
vda 0.00 37.00 0.00 395.50 0.00 10.00 0.00 21.28 0.00 0.92 0.03 0.00 10.69 0.11 0.40

标示 | 说明
--- | ---
Device | 监测设备名称
rrqm/s | 每秒需要读取需求的数量
wrqm/s | 每秒需要写入需求的数量
r/s | 每秒实际读取需求的数量
w/s | 每秒实际写入需求的数量
rsec/s | 每秒读取区段的数量
wsec/s | 每秒写入区段的数量
rkB/s | 每秒实际读取的大小，单位为KB
wkB/s | 每秒实际写入的大小，单位为KB
avgrq-sz | 需求的平均大小区段
avgqu-sz | 需求的平均队列长度
await | 等待I/O平均的时间（milliseconds）
svctm | I/O需求完成的平均时间
%util | 设备带宽的使用率，达到100%表示饱和，达到性能瓶颈，如果是支持处理并发请求的设备则不代表性能瓶颈。
Device r/s w/s rkB/s wkB/s rrqm/s wrqm/s %rrqm %wrqm r_await w_await aqu-sz rareq-sz wareq-sz svctm %util
vda 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Device r/s w/s rkB/s wkB/s rrqm/s wrqm/s %rrqm %wrqm r_await w_await aqu-sz rareq-sz wareq-sz svctm %util
vda 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Device r/s w/s rkB/s wkB/s rrqm/s wrqm/s %rrqm %wrqm r_await w_await aqu-sz rareq-sz wareq-sz svctm %util
vda 1.00 0.00 4.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 4.00 0.00 1.00 0.10

```
从这里你可以看到，iostat 提供了非常丰富的性能指标。第一列的 Device 表示磁盘设备的名字，其他各列指标，虽然数量较多，但是每个指标的含义都很重要。
| 性能指标 | 含义 |
| --- | --- |
| r/s | 设备每秒完成的读取请求数（合并后）。 |
| w/s | 设备每秒完成的写入请求数（合并后）。 |
| rkB/s | 每秒从设备读取的扇区数（千字节、兆字节）。 |
| wkB/s | 每秒写入设备的扇区数（千字节、兆字节）。 |
| rrqm/s | 每秒合并到设备的排队 I/O 请求数。 |
| wrqm/s | 每秒合并到设备的写入请求数。 |
| %rrqm | 在发送到设备之前合并在一起的读取请求的百分比。 |
| %wrqm | 发送到设备前合并在一起的写入请求的百分比。 |
| r_await | 向设备发出的读取请求获得服务的平均时间（毫秒）。这包括请求在队列中花费的时间和为请求提供服务的时间。 |
| w_await | 向待服务设备发出写入请求的平均时间（毫秒）。这包括请求在队列中花费的时间和为请求提供服务的时间。 |
| aqu-sz | 向设备发出的请求的平均队列长度。注意：在以前的版本中，该字段被称为 avgqu-sz。 |
| rareq-sz | 向设备发出的读取请求的平均大小（千字节）。 |
| wareq-sz | 向设备发出的写入请求的平均大小（千字节）。 |
| svctm | 向设备发出的 I/O 请求的平均服务时间（毫秒）。警告！不要再相信这个字段了。 未来的 sysstat 版本将删除此字段。 |
| %util | 向设备发出 I/O 请求所用时间的百分比（设备带宽利用率）。 对于串行服务请求的设备，当该值接近 100%，设备就会饱和。 但对于以并行方式提供请求的设备，如 RAID 阵列和现代固态硬盘，该数值并不能反映其性能极限。 |
当 %iowait 升高，需要重点关注以下指标：
- avgrq-sz: 向设备发出请求的平均大小（单位：扇区）
- avgqu-sz: 向设备发出请求的队列平均长度。也是个做 IO 调优时需要注意的地方，这个就是直接每次操作的数据的大小，如果次数多，但数据拿的小的话，其实 IO 也会很小.如果数据拿的大，IO 的数据会高
- r_await: 向服务设备发出读取请求的平均时间（单位：毫秒）。包括请求入队的时间以及设备处理请求的时间
- w_await: 向服务设备发出写请求的平均时间（单位：毫秒）。包括请求入队的时间以及设备处理请求的时间
- %util：一秒中有百分之多少的时间用于 I/O 操作，或者说一秒中有多少时间 I/O 队列是非空的。如果 %util 接近 100%，说明产生的I/O请求太多，I/O系统已经满负荷，该磁盘可能存在瓶颈
- %svctm：平均每次设备 I/O 操作的服务时间 (毫秒)。一般要小于 await (因为同时等待的请求的等待时间被重复计算了)，svctm 的大小一般和磁盘性能有关，CPU/内存的负荷也会对其有影响，请求过多也会间接导致 svctm 的增加。await 的大小一般取决于服务时间(svctm) 以及 I/O 队列的长度和 I/O 请求的发出模式。如果 svctm 比较接近 await，说明 I/O 几乎没有等待时间；如果 await 远大于 svctm，说明 I/O 队列太长，应用得到的响应时间变慢，如果响应时间超过了用户可以容许的范围，这时可以考虑更换更快的磁盘，调整内核 elevator 算法，优化应用，或者升级 CPU

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