使用iostat查看磁盘状态

1. iostat 简介

iostat 是 Linux 的一个性能监控工具，属于 sysstat 包的一部分，专门用于报告 CPU 和 I/O 设备（主要是磁盘）的使用情况。它提供的信息包括 CPU 使用率、磁盘吞吐量、读写速率等。对于排查性能瓶颈，特别是与磁盘 I/O 和 CPU 使用相关的问题，iostat 是一个非常有用的工具。

2. 安装 iostat

在大部分 Linux 发行版中，iostat 是 sysstat 工具包的一部分。可以使用以下命令来安装 sysstat：

# Ubuntu/Debian
sudo apt update && sudo apt install sysstat

# CentOS/RHEL
sudo yum install sysstat

安装完 sysstat 后，可以通过 iostat -V 查看版本号并确认安装成功。

3. iostat 的基本用法

基本语法

iostat [选项] [间隔] [次数]

• 间隔：表示每次输出之间的间隔（单位为秒）。
• 次数：表示重复输出的次数。

例如，iostat 2 5 表示每 2 秒输出一次数据，总共输出 5 次。

示例

# 显示一次系统的 I/O 使用情况
iostat

# 每 1 秒输出一次，总共输出 3 次
iostat 1 3

4. 常用参数说明

iostat 提供了多个选项，用于展示不同的信息。下面列出了一些常用的参数：

示例

# 显示 CPU 使用情况
iostat -c

# 显示磁盘使用情况
iostat -d

# 以 MB 为单位显示详细的磁盘使用情况
iostat -x -m

5. 输出分析

iostat 的输出分为两部分：CPU 使用情况 和 磁盘 I/O 使用情况。

5.1 CPU 使用情况

在不加参数时，iostat 默认显示 CPU 的使用情况。示例如下：

avg-cpu:  %user   %nice %system %iowait  %steal   %idle
          1.24    0.00    0.15    0.05    0.00   98.56

• %user：用户态 CPU 使用率。
• %nice：经过调整优先级的用户态进程使用率。
• %system：系统内核使用率。
• %iowait：等待 I/O 操作的时间比例。数值较高时说明 I/O 有瓶颈。
• %steal：虚拟机被强制等待的 CPU 时间（虚拟化环境中）。
• %idle：CPU 空闲时间。数值越高表明 CPU 越空闲。

5.2 磁盘 I/O 使用情况

磁盘 I/O 使用情况如下所示：

Device:            tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_read    kB_wrtn
sda              14.55       12.33        6.70      12345      67890

• Device：设备名称（如 sda）。
• tps：每秒的传输次数，包括读和写。
• kB_read/s：每秒读取的千字节数。
• kB_wrtn/s：每秒写入的千字节数。
• kB_read：读取的总千字节数。
• kB_wrtn：写入的总千字节数。

5.3 使用 -x 查看详细磁盘统计信息

iostat -x 选项提供了详细的磁盘使用统计信息：

Device:         rrqm/s   wrqm/s    r/s    w/s   rkB/s  wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sda               0.00     1.00   5.00   2.00   60.00  20.00    16.00     0.10    3.50    2.00    4.00   0.80   0.60

• rrqm/s, wrqm/s：每秒合并的读写请求数。高值表示大量的 I/O 合并。
• r/s, w/s：每秒的读写请求数。
• rkB/s, wkB/s：每秒的读写 KB 数。
• avgrq-sz：请求的平均大小（块）。
• avgqu-sz：I/O 请求的平均队列长度。
• await：I/O 请求的平均等待时间（毫秒）。
• r_await, w_await：读和写请求的平均等待时间。
• svctm：I/O 请求的平均服务时间。
• %util：设备忙碌的时间百分比。如果该值接近 100%，说明磁盘可能存在 I/O 瓶颈。

6. 实战：定位磁盘瓶颈

以下是一个实战案例，展示如何使用 iostat 定位系统的 I/O 瓶颈：

假设执行 iostat -x 1 5 命令，得到如下输出：

Device:         rrqm/s   wrqm/s    r/s    w/s   rkB/s  wkB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sda               0.00     1.50   8.00   4.00  100.00  30.00    20.00     1.20    5.00    3.50    6.50   1.00   90.00

分析：

• await 为 5.00 ms，相对较高，表示 I/O 请求的平均等待时间不低。
• avgqu-sz 为 1.20，表明 I/O 请求队列中有一定积压。
• %util 为 90.00%，表示磁盘设备在 90% 的时间内都处于忙碌状态。

在这种情况下，系统的 I/O 负载较高，可能是瓶颈之一。如果 %util 持续接近 100%，可以考虑优化磁盘 I/O，比如更换更快的硬盘，或者调整系统 I/O 调度策略。

7. iostat 在性能优化中的作用

7.1 分析 CPU 使用情况

通过 iostat -c 了解系统的 CPU 使用情况，观察 %iowait 值。如果该值较高，说明 CPU 在等待 I/O 完成，这可能是磁盘 I/O 瓶颈。

7.2 优化磁盘性能

通过 iostat -x 观察 await、avgqu-sz、%util 等值，识别 I/O 密集型负载情况。特别是：

• 如果 await 时间较高，说明磁盘 I/O 操作的延迟较大，可能需要优化应用的 I/O 调用频率或增加缓存。
• 如果 avgqu-sz 较大，表明 I/O 请求积压较多，可以考虑提升存储设备性能或分散 I/O 负载。

8. 总结

iostat 是一个强大的性能监控工具，尤其适用于磁盘和 CPU 使用情况的监控。通过掌握 iostat 的各种参数和输出含义，可以深入了解系统的 CPU 和 I/O 性能瓶颈，为优化系统性能提供数据支撑。在日常运维中，合理地使用 iostat 可以有效提高系统的稳定性和性能。