iostat 監視I/O子系統
iostat是I/O statistics（輸入/輸出統計）的縮寫，用來動態監視系統的磁盤操作活動。
11.1. 命令格式
iostat[參數][時間][次數]
11.2. 命令功能
通過iostat方便查看CPU、網卡、tty設備、磁盤、CD-ROM 等等設備的活動情況, 負載信息。
11.3. 命令參數
- -C 顯示CPU使用情況
- -d 顯示磁盤使用情況
- -k 以 KB 為單位顯示
- -m 以 M 為單位顯示
- -N 顯示磁盤陣列(LVM) 信息
- -n 顯示NFS 使用情況
- -p[磁盤] 顯示磁盤和分區的情況
- -t 顯示終端和CPU的信息
- -x 顯示詳細信息
- -V 顯示版本信息
11.4. 工具實例
實例1：顯示所有設備負載情況
/root$iostat
Linux 2.6.32-279.el6.x86_64 (colin) 07/16/2014 _x86_64_ (4 CPU)
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
10.81 0.00 14.11 0.18 0.00 74.90
Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
sda 1.95 1.48 70.88 9145160 437100644
dm-0 3.08 0.55 24.34 3392770 150087080
dm-1 5.83 0.93 46.49 5714522 286724168
dm-2 0.01 0.00 0.05 23930 289288
cpu屬性值說明：
- %user：CPU處在用戶模式下的時間百分比。
- %nice：CPU處在帶NICE值的用戶模式下的時間百分比。
- %system：CPU處在系統模式下的時間百分比。
- %iowait：CPU等待輸入輸出完成時間的百分比。
- %steal：管理程序維護另一個虛擬處理器時，虛擬CPU的無意識等待時間百分比。
- %idle：CPU空閒時間百分比。
注：如果%iowait的值過高，表示硬盤存在I/O瓶頸，%idle值高，表示CPU較空閒，如果%idle值高但系統響應慢時，有可能是CPU等待分配內存，此時應加大內存容量。%idle值如果持續低於10，那麼系統的CPU處理能力相對較低，表明系統中最需要解決的資源是CPU。
disk屬性值說明：
- rrqm/s: 每秒進行 merge 的讀操作數目。即 rmerge/s
- wrqm/s: 每秒進行 merge 的寫操作數目。即 wmerge/s
- r/s: 每秒完成的讀 I/O 設備次數。即 rio/s
- w/s: 每秒完成的寫 I/O 設備次數。即 wio/s
- rsec/s: 每秒讀扇區數。即 rsect/s
- wsec/s: 每秒寫扇區數。即 wsect/s
- r kB/s: 每秒讀K字節數。是 rsect/s 的一半，因為每扇區大小為512字節。
- wkB/s: 每秒寫K字節數。是 wsect/s 的一半。
- avgrq-sz: 平均每次設備I/O操作的數據大小 (扇區)。
- avgqu-sz: 平均I/O隊列長度。
- wait: 平均每次設備I/O操作的等待時間 (毫秒)。
- svctm: 平均每次設備I/O操作的服務時間 (毫秒)。
- %util: 一秒中有百分之多少的時間用於 I/O 操作，即被io消耗的cpu百分比
備註：如果 %util 接近 100%，說明產生的I/O請求太多，I/O系統已經滿負荷，該磁盤可能存在瓶頸。如果 svctm 比較接近 await，說明 I/O 幾乎沒有等待時間；如果 await 遠大於 svctm，說明I/O 隊列太長，io響應太慢，則需要進行必要優化。如果avgqu-sz比較大，也表示有當量io在等待。
實例2：定時顯示所有信息
/root$iostat 2 3
Linux 2.6.32-279.el6.x86_64 (colin) 07/16/2014 _x86_64_ (4 CPU)
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
10.81 0.00 14.11 0.18 0.00 74.90
Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
sda 1.95 1.48 70.88 9145160 437106156
dm-0 3.08 0.55 24.34 3392770 150088376
dm-1 5.83 0.93 46.49 5714522 286728384
dm-2 0.01 0.00 0.05 23930 289288
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
22.62 0.00 19.67 0.26 0.00 57.46
Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
sda 2.50 0.00 28.00 0 56
dm-0 0.00 0.00 0.00 0 0
dm-1 3.50 0.00 28.00 0 56
dm-2 0.00 0.00 0.00 0 0
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
22.69 0.00 19.62 0.00 0.00 57.69
Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
sda 0.00 0.00 0.00 0 0
dm-0 0.00 0.00 0.00 0 0
dm-1 0.00 0.00 0.00 0 0
dm-2 0.00 0.00 0.00 0 0
說明：每隔 2秒刷新顯示，且顯示3次
實例3：查看TPS和吞吐量
/root$iostat -d -k 1 1
Linux 2.6.32-279.el6.x86_64 (colin) 07/16/2014 _x86_64_ (4 CPU)
Device: tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn
sda 1.95 0.74 35.44 4572712 218559410
dm-0 3.08 0.28 12.17 1696513 75045968
dm-1 5.83 0.46 23.25 2857265 143368744
dm-2 0.01 0.00 0.02 11965 144644
- tps：該設備每秒的傳輸次數（Indicate the number of transfers per second that were issued to the device.）。“一次傳輸”意思是“一次I/O請求”。多個邏輯請求可能會被合併為“一次I/O請求”。“一次傳輸”請求的大小是未知的。
- kB_read/s：每秒從設備（drive expressed）讀取的數據量；
- kB_wrtn/s：每秒向設備（drive expressed）寫入的數據量；
- kB_read：讀取的總數據量；kB_wrtn：寫入的總數量數據量； 這些單位都為Kilobytes。
上面的例子中，我們可以看到磁盤sda以及它的各個分區的統計數據，當時統計的磁盤總TPS是1.95，下面是各個分區的TPS。（因為是瞬間值，所以總TPS並不嚴格等於各個分區TPS的總和）
實例4：查看設備使用率（%util）和響應時間（await）
/root$iostat -d -x -k 1 1
Linux 2.6.32-279.el6.x86_64 (colin) 07/16/2014 _x86_64_ (4 CPU)
Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
sda 0.02 7.25 0.04 1.90 0.74 35.47 37.15 0.04 19.13 5.58 1.09
dm-0 0.00 0.00 0.04 3.05 0.28 12.18 8.07 0.65 209.01 1.11 0.34
dm-1 0.00 0.00 0.02 5.82 0.46 23.26 8.13 0.43 74.33 1.30 0.76
dm-2 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.02 8.00 0.00 5.41 3.28 0.00
- rrqm/s： 每秒進行 merge 的讀操作數目.即 delta(rmerge)/s
- wrqm/s： 每秒進行 merge 的寫操作數目.即 delta(wmerge)/s
- r/s： 每秒完成的讀 I/O 設備次數.即 delta(rio)/s
- w/s： 每秒完成的寫 I/O 設備次數.即 delta(wio)/s
- rsec/s： 每秒讀扇區數.即 delta(rsect)/s
- sec/s： 每秒寫扇區數.即 delta(wsect)/s
- rkB/s： 每秒讀K字節數.是 rsect/s 的一半,因為每扇區大小為512字節.(需要計算)
- wkB/s： 每秒寫K字節數.是 wsect/s 的一半.(需要計算)
- avgrq-sz：平均每次設備I/O操作的數據大小 (扇區).delta(rsect+wsect)/delta(rio+wio)
- avgqu-sz：平均I/O隊列長度.即 delta(aveq)/s/1000 (因為aveq的單位為毫秒).
- await： 平均每次設備I/O操作的等待時間 (毫秒).即 delta(ruse+wuse)/delta(rio+wio)
- svctm： 平均每次設備I/O操作的服務時間 (毫秒).即 delta(use)/delta(rio+wio)
- %util： 一秒中有百分之多少的時間用於 I/O 操作,或者說一秒中有多少時間 I/O 隊列是非空的，即 delta(use)/s/1000 (因為use的單位為毫秒)
如果 %util 接近 100%，說明產生的I/O請求太多，I/O系統已經滿負荷，該磁盤可能存在瓶頸。 idle小於70% IO壓力就較大了，一般讀取速度有較多的wait。 同時可以結合vmstat 查看查看b參數(等待資源的進程數)和wa參數(IO等待所佔用的CPU時間的百分比，高過30%時IO壓力高)。
另外 await 的參數也要多和 svctm 來參考。差的過高就一定有 IO 的問題。
avgqu-sz 也是個做 IO 調優時需要注意的地方，這個就是直接每次操作的數據的大小，如果次數多，但數據拿的小的話，其實 IO 也會很小。如果數據拿的大，才IO 的數據會高。也可以通過 avgqu-sz × ( r/s or w/s ) = rsec/s or wsec/s。也就是講，讀定速度是這個來決定的。
svctm 一般要小於 await (因為同時等待的請求的等待時間被重複計算了)，svctm 的大小一般和磁盤性能有關，CPU/內存的負荷也會對其有影響，請求過多也會間接導致 svctm 的增加。await 的大小一般取決於服務時間(svctm) 以及 I/O 隊列的長度和 I/O 請求的發出模式。如果 svctm 比較接近 await，說明 I/O 幾乎沒有等待時間；如果 await 遠大於 svctm，說明 I/O 隊列太長，應用得到的響應時間變慢，如果響應時間超過了用戶可以容許的範圍，這時可以考慮更換更快的磁盤，調整內核 elevator 算法，優化應用，或者升級 CPU。
隊列長度(avgqu-sz)也可作為衡量系統 I/O 負荷的指標，但由於 avgqu-sz 是按照單位時間的平均值，所以不能反映瞬間的 I/O 洪水。
形象的比喻：
- r/s+w/s 類似於交款人的總數
- 平均隊列長度(avgqu-sz)類似於單位時間裡平均排隊人的個數
- 平均服務時間(svctm)類似於收銀員的收款速度
- 平均等待時間(await)類似於平均每人的等待時間
- 平均I/O數據(avgrq-sz)類似於平均每人所買的東西多少
- I/O 操作率 (%util)類似於收款臺前有人排隊的時間比例
設備IO操作:總IO(io)/s = r/s(讀) +w/s(寫)
平均等待時間=單個I/O服務器時間*(1+2+...+請求總數-1)/請求總數
每秒發出的I/0請求很多,但是平均隊列就4,表示這些請求比較均勻,大部分處理還是比較及時。