在 Linux 中如何使用 iotop 和 iostat 監控磁盤 I/O 活動？

Linux Arch Linux 中央處理器 Fedora Ubuntu Debian 地下城與勇士硬件固態硬盤 Linux技術 2019-05-24

大多數時間裡服務器性能由於在硬盤上的高 I/O 讀和寫降低了性能。如果它很高或者波動，很可能就是它造成的。因此，我們需要檢查硬盤上的 I/O 活動。
-- Magesh Maruthamuthu

你知道在 Linux 中我們使用什麼工具檢修和監控實時的磁盤活動嗎？如果 Linux 系統性能變慢，我們會用 top 命令來查看系統性能。它被用來檢查是什麼進程在服務器上佔有如此高的使用率，對於大多數 Linux 系統管理員來說很常見，現實世界中被 Linux 系統管理員廣泛採用。

如果在進程輸出中你沒有看到很大的不同，你仍然有選擇查看其他東西。我會建議你在 top 輸出中檢查 wa 狀態，因為大多數時間裡服務器性能由於在硬盤上的高 I/O 讀和寫降低了性能。如果它很高或者波動，很可能就是它造成的。因此，我們需要檢查硬盤上的 I/O 活動。

我們可以在 Linux 中使用 iotop 和 iostat 命令監控所有的磁盤和文件系統的磁盤 I/O 統計。

什麼是 iotop？

iotop 是一個類似 top 的工具，用來顯示實時的磁盤活動。

iotop 監控 Linux 內核輸出的 I/O 使用信息，並且顯示一個系統中進程或線程的當前 I/O 使用情況。

它顯示每個進程/線程讀寫 I/O 帶寬。它同樣顯示當等待換入和等待 I/O 的線程/進程花費的時間的百分比。

Total DISK READ 和 Total DISK WRITE 的值一方面表示了進程和內核線程之間的總的讀寫帶寬，另一方面也表示內核塊設備子系統的。

Actual DISK READ 和 Actual DISK WRITE 的值表示在內核塊設備子系統和下面硬件（HDD、SSD 等等）對應的實際磁盤 I/O 帶寬。

如何在 Linux 中安裝 iotop ？

我們可以輕鬆在包管理器的幫助下安裝，因為該軟件包在所有的 Linux 發行版倉庫中都可以獲得。

對於 Fedora 系統，使用 DNF 命令來安裝 iotop。

$ sudo dnf install iotop

對於 Debian/Ubuntu 系統，使用 API-GET 命令或者 APT 命令來安裝 iotop。

$ sudo apt install iotop

對於基於 Arch Linux 的系統，使用 Pacman Command 來安裝 iotop。

$ sudo pacman -S iotop

對於 RHEL/CentOS 的系統，使用 YUM Command 來安裝 iotop。

$ sudo yum install iotop

對於使用 openSUSE Leap 的系統，使用 Zypper Command 來安裝 iotop。

$ sudo zypper install iotop

在 Linux 中如何使用 iotop 命令來監控磁盤 I/O 活動/統計？

iotop 命令有很多參數來檢查關於磁盤 I/O 的變化：

# iotop

如果你想檢查那個進程實際在做 I/O，那麼運行 iotop 命令加上 -o 或者 --only 參數。

# iotop --only

細節：

IO：它顯示每個進程的 I/O 利用率，包含磁盤和交換。
SWAPIN：它只顯示每個進程的交換使用率。

什麼是 iostat？

iostat 被用來報告中央處理單元（CPU）的統計和設備與分區的輸出/輸出的統計。

iostat 命令通過觀察與它們平均傳輸率相關的設備活躍時間來監控系統輸入/輸出設備負載。

iostat 命令生成的報告可以被用來改變系統配置來更好的平衡物理磁盤之間的輸入/輸出負載。

所有的統計都在 iostat 命令每次運行時被報告。該報告包含一個 CPU 頭部，後面是一行 CPU 統計。

在多處理器系統中，CPU 統計被計算為系統層面的所有處理器的平均值。設備頭行後緊跟顯示每個配置的設備一行的統計。

iostat 命令生成兩種類型的報告，CPU 利用率報告和設備利用率報告。

在 Linux 中怎樣安裝 iostat？

iostat 工具是 sysstat 包的一部分，所以我們可以輕鬆地在包管理器地幫助下安裝，因為在所有的 Linux 發行版的倉庫都是可以獲得的。

對於 Fedora 系統，使用 DNF Command 來安裝 sysstat。

$ sudo dnf install sysstat

對於 Debian/Ubuntu 系統，使用 APT-GET Command 或者 APT Command 來安裝 sysstat。

$ sudo apt install sysstat

對於基於 Arch Linux 的系統，使用 Pacman Command 來安裝 sysstat。

$ sudo pacman -S sysstat

對於 RHEL/CentOS 系統，使用 YUM Command 來安裝 sysstat。

$ sudo yum install sysstat

對於 openSUSE Leap 系統，使用 Zypper Command 來安裝 sysstat。

$ sudo zypper install sysstat

在 Linux 中如何使用 sysstat 命令監控磁盤 I/O 活動/統計？

在 iostat 命令中有很多參數來檢查關於 I/O 和 CPU 的變化統計信息。

不加參數運行 iostat 命令會看到完整的系統統計。

# iostat
Linux 4.19.32-1-MANJARO (daygeek-Y700) Thursday 18 April 2019 _x86_64_ (8 CPU)
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
29.45 0.02 16.47 0.12 0.00 53.94
Device tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_dscd/s kB_read kB_wrtn kB_dscd
nvme0n1 6.68 126.95 124.97 0.00 58420014 57507206 0
sda 0.18 6.77 80.24 0.00 3115036 36924764 0
loop0 0.00 0.00 0.00 0.00 2160 0 0
loop1 0.00 0.00 0.00 0.00 1093 0 0
loop2 0.00 0.00 0.00 0.00 1077 0 0

運行 iostat 命令加上 -d 參數查看所有設備的 I/O 統計。

# iostat -d
Linux 4.19.32-1-MANJARO (daygeek-Y700) Thursday 18 April 2019 _x86_64_ (8 CPU)
Device tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_dscd/s kB_read kB_wrtn kB_dscd
nvme0n1 6.68 126.95 124.97 0.00 58420030 57509090 0
sda 0.18 6.77 80.24 0.00 3115292 36924764 0
loop0 0.00 0.00 0.00 0.00 2160 0 0
loop1 0.00 0.00 0.00 0.00 1093 0 0
loop2 0.00 0.00 0.00 0.00 1077 0 0

運行 iostat 命令加上 -p 參數查看所有的設備和分區的 I/O 統計。

# iostat -p
Linux 4.19.32-1-MANJARO (daygeek-Y700) Thursday 18 April 2019 _x86_64_ (8 CPU)
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
29.42 0.02 16.45 0.12 0.00 53.99
Device tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_dscd/s kB_read kB_wrtn kB_dscd
nvme0n1 6.68 126.94 124.96 0.00 58420062 57512278 0
nvme0n1p1 6.40 124.46 118.36 0.00 57279753 54474898 0
nvme0n1p2 0.27 2.47 6.60 0.00 1138069 3037380 0
sda 0.18 6.77 80.23 0.00 3116060 36924764 0
sda1 0.00 0.01 0.00 0.00 3224 0 0
sda2 0.18 6.76 80.23 0.00 3111508 36924764 0
loop0 0.00 0.00 0.00 0.00 2160 0 0
loop1 0.00 0.00 0.00 0.00 1093 0 0
loop2 0.00 0.00 0.00 0.00 1077 0 0

運行 iostat 命令加上 -x 參數顯示所有設備的詳細的 I/O 統計信息。

# iostat -x
Linux 4.19.32-1-MANJARO (daygeek-Y700) Thursday 18 April 2019 _x86_64_ (8 CPU)
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
29.41 0.02 16.45 0.12 0.00 54.00
Device r/s rkB/s rrqm/s %rrqm r_await rareq-sz w/s wkB/s wrqm/s %wrqm w_await wareq-sz d/s dkB/s drqm/s %drqm d_await dareq-sz aqu-sz %util
nvme0n1 2.45 126.93 0.60 19.74 0.40 51.74 4.23 124.96 5.12 54.76 3.16 29.54 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.31 30.28
sda 0.06 6.77 0.00 0.00 8.34 119.20 0.12 80.23 19.94 99.40 31.84 670.73 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.13
loop0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.08 19.64 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
loop1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.40 12.86 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
loop2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.38 19.58 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

運行 iostat 命令加上 -d [設備名] 參數查看具體設備和它的分區的 I/O 統計信息。

# iostat -p [Device_Name]
# iostat -p sda
Linux 4.19.32-1-MANJARO (daygeek-Y700) Thursday 18 April 2019 _x86_64_ (8 CPU)
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
29.38 0.02 16.43 0.12 0.00 54.05
Device tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_dscd/s kB_read kB_wrtn kB_dscd
sda 0.18 6.77 80.21 0.00 3117468 36924764 0
sda2 0.18 6.76 80.21 0.00 3112916 36924764 0
sda1 0.00 0.01 0.00 0.00 3224 0 0

運行 iostat 命令加上 -m 參數以 MB 為單位而不是 KB 查看所有設備的統計。默認以 KB 顯示輸出。

# iostat -m
Linux 4.19.32-1-MANJARO (daygeek-Y700) Thursday 18 April 2019 _x86_64_ (8 CPU)
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
29.36 0.02 16.41 0.12 0.00 54.09
Device tps MB_read/s MB_wrtn/s MB_dscd/s MB_read MB_wrtn MB_dscd
nvme0n1 6.68 0.12 0.12 0.00 57050 56176 0
sda 0.18 0.01 0.08 0.00 3045 36059 0
loop0 0.00 0.00 0.00 0.00 2 0 0
loop1 0.00 0.00 0.00 0.00 1 0 0
loop2 0.00 0.00 0.00 0.00 1 0 0

運行 iostat 命令使用特定的間隔使用如下的格式。在這個例子中，我們打算以 5 秒捕獲的間隔捕獲兩個報告。

# iostat [Interval] [Number Of Reports]
# iostat 5 2
Linux 4.19.32-1-MANJARO (daygeek-Y700) Thursday 18 April 2019 _x86_64_ (8 CPU)
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
29.35 0.02 16.41 0.12 0.00 54.10
Device tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_dscd/s kB_read kB_wrtn kB_dscd
nvme0n1 6.68 126.89 124.95 0.00 58420116 57525344 0
sda 0.18 6.77 80.20 0.00 3118492 36924764 0
loop0 0.00 0.00 0.00 0.00 2160 0 0
loop1 0.00 0.00 0.00 0.00 1093 0 0
loop2 0.00 0.00 0.00 0.00 1077 0 0
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
3.71 0.00 2.51 0.05 0.00 93.73
Device tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_dscd/s kB_read kB_wrtn kB_dscd
nvme0n1 19.00 0.20 311.40 0.00 1 1557 0
sda 0.20 25.60 0.00 0.00 128 0 0
loop0 0.00 0.00 0.00 0.00 0 0 0
loop1 0.00 0.00 0.00 0.00 0 0 0
loop2 0.00 0.00 0.00 0.00 0 0 0

運行 iostat 命令與 -N 參數來查看 LVM 磁盤 I/O 統計報告。

# iostat -N
Linux 4.15.0-47-generic (Ubuntu18.2daygeek.com) Thursday 18 April 2019 _x86_64_ (2 CPU)
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
0.38 0.07 0.18 0.26 0.00 99.12
Device tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn
sda 3.60 57.07 69.06 968729 1172340
sdb 0.02 0.33 0.00 5680 0
sdc 0.01 0.12 0.00 2108 0
2g-2gvol1 0.00 0.07 0.00 1204 0

運行 nfsiostat 命令來查看 Network File System（NFS）的 I/O 統計。