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top - 16:15:05 up 6 days, 6:25, 2 users, load average: 1.45, 1.77, 2.14
Tasks: 147 total, 1 running, 146 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
Cpu(s): 0.2% us, 0.2% sy, 0.0% ni, 86.9% id, 12.6% wa, 0.0% hi, 0.0% si
Mem: 4037872k total, 4003648k used, 34224k free, 5512k buffers
Swap: 7164948k total, 629192k used, 6535756k free, 3511184k cached
查看12.6% wa
IO等待所占用的CPU时间的百分比,高过30%时IO压力高
其次、 用iostat -x 1 10
avg-cpu: %user %nice %sys %iowait %idle
0.00 0.00 0.25 33.46 66.29
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 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
sdb 0.00 1122 17.00 9.00 192.00 9216.00 96.00 4608.00 123.79 137.23 1033.43 13.17 100.10
sdc 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
查看%util 100.10 %idle 66.29
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。
idle小于70% IO压力就较大了,一般读取速度有较多的wait.
同时可以结合vmstat 查看查看b参数(等待资源的进程数)
vmstat -1
如果你想对硬盘做一个IO负荷的压力测试可以用如下命令
time dd if=/dev/zero bs=1M count=2048 of=direct_2G
此命令为在当前目录下新建一个2G的文件
我们在新建文件夹的同时来测试IO的负荷情况。
前言
I/O Wait是一个需要使用高级的工具来debug问题原因，当然也有许多基本工具的高级用法。I/O wait的问题难以定位的原因是：因为我们有很多工具可以告诉你I/O 受限了，但是并没有告诉你具体是哪个进程引起的。
1. 如何确认，是否是I/O问题导致系统缓慢
确认是否是I/O导致的系统缓慢我们可以使用多个命令，但是，最简单的是unix的命令 top
# top
top - 14:31:20 up 35 min, 4 users, load average: 2.25, 1.74, 1.68
Tasks: 71 total, 1 running, 70 sleeping, 0 stopped, 0 zombie
Cpu(s): 2.3%us, 1.7%sy, 0.0%ni, 0.0%id, 96.0%wa, 0.0%hi, 0.0%si, 0.0%st
Mem: 245440k total, 241004k used, 4436k free, 496k buffers
Swap: 409596k total, 5436k used, 404160k free, 182812k cached
从CPU这行，可以发现CPU的io wait；这里是96.0%。越高就代表CPU用于io wait的资源越多。
2. 找出哪个磁盘正在被写入
上边的top命令从一个整体上说明了I/O wait，但是并没有说明是哪块磁盘影响的，想知道是哪块磁盘引发的问题，可以使用另外一个命令 iostat 命令
$ iostat -x 2 5
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
3.66 0.00 47.64 48.69 0.00 0.00
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 44.50 39.27 117.28 29.32 11220.94 13126.70 332.17 65.77 462.79 9.80 2274.71 7.60 111.41
dm-0 0.00 0.00 83.25 9.95 10515.18 4295.29 317.84 57.01 648.54 16.73 5935.79 11.48 107.02
dm-1 0.00 0.00 57.07 40.84 228.27 163.35 8.00 93.84 979.61 13.94 2329.08 10.93 107.02
iostat 会每2秒更新一次，一共打印5次信息， -x 的选项是打印出扩展信息
第一个iostat 报告会打印出系统最后一次启动后的统计信息，这也就是说，在多数情况下，第一个打印出来的信息应该被忽略，剩下的报告，都是基于上一次间隔的时间。举例子来说，这个命令会打印5次，第二次的报告是从第一次报告出来一个后的统计信息，第三次是基于第二次 ，依次类推
所以，一定记住：第一个忽略！
在上面的例子中，sda的%utilized 是111.41%，这个很好的说明了有进程正在写入到sda磁盘中。
除了%utilized 外，我们可以从iostat得到更加丰富的资源信息，例如每毫秒读写请求（rrqm/s wrqm/s)），每秒读写的（(r/s w/s)。在上边的例子中，我们的项目看起来正在读写非常多的信息。这个对我们查找相应的进程非常有用。
3. 找出导致高IO的进程
# iotop
Total DISK READ: 8.00 M/s | Total DISK WRITE: 20.36 M/s
TID PRIO USER DISK READ DISK WRITE SWAPIN IO COMMAND
15758 be/4 root 7.99 M/s 8.01 M/s 0.00 % 61.97 % bonnie++ -n 0 -u 0 -r 239 -s 478 -f -b -d /tmp
最简单的方法就是用iotop找出哪个进程用了最多的存储资源，从上面可以看到是bonnie++。
iotop很好用，但是不是默认安装的。
如果没有iotop，下面的方式也可以让你有种方法缩小范围，尽快找到是哪个进程。
ps 命令对内存和CPU有一个统计，但是他没有对磁盘I/O的统计，虽然他没有显示磁盘I/O，但是它显示进行的状态，我们可以用来知道一个进程是否正在等待I/O
主要的进程状态有：
PROCESS STATE CODES
D uninterruptible sleep (usually IO)
R running or runnable (on run queue)
S interruptible sleep (waiting for an event to complete)
T stopped, either by a job control signal or because it is being traced.
W paging (not valid since the 2.6.xx kernel)
X dead (should never be seen)
Z defunct ("zombie") process, terminated but not reaped by its parent.
等待I/O的进程的状态一般是“uninterruptible sleep”，或者“D”，我们可以很容易的查找到正在等待I/O的进程
# for x in `seq 1 1 10`; do ps -eo state,pid,cmd | grep "^D"; echo "----"; sleep 5; done
D 248 [jbd2/dm-0-8]
D 16528 bonnie++ -n 0 -u 0 -r 239 -s 478 -f -b -d /tmp
----
D 22 [kswapd0]
D 16528 bonnie++ -n 0 -u 0 -r 239 -s 478 -f -b -d /tmp
----
D 22 [kswapd0]
D 16528 bonnie++ -n 0 -u 0 -r 239 -s 478 -f -b -d /tmp
----
D 22 [kswapd0]
D 16528 bonnie++ -n 0 -u 0 -r 239 -s 478 -f -b -d /tmp
----
D 16528 bonnie++ -n 0 -u 0 -r 239 -s 478 -f -b -d /tmp
上边的例子会循环的输出状态是D的进程，每5秒一次，一共10次
从输出我们可以知道 bonnie++ 的pid是16528 ，在waiting，bonnie++看起来就是我们想找到的进程，但是，只是从它的状态，我们没有办法证明就是bonnie++引起的I/O等待。
为了证明，我们可以可以查看/proc，每个进程目录下都有一个叫io的文件，里边保存这和iotop类似的信息。
# cat /proc/16528/io
rchar: 48752567
wchar: 549961789
syscr: 5967
syscw: 67138
read_bytes: 49020928
write_bytes: 549961728
cancelled_write_bytes: 0
read_bytes和write_bytes是这个进程从磁盘读写的字节，在这个例子中，bonnie++进程读取了46M的数据并且写入了524MB的数据到磁盘上。
4. 找出哪个文件正在被大量写入
lsof 命令可以展示一个进程打开的所有文件。从这个列表中，我们可以找到哪个文件被写入。
# lsof -p 16528
COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
bonnie++ 16528 root cwd DIR 252,0 4096 130597 /tmp
truncated
bonnie++ 16528 root 8u REG 252,0 501219328 131869 /tmp/Bonnie.16528
bonnie++ 16528 root 9u REG 252,0 501219328 131869 /tmp/Bonnie.16528
bonnie++ 16528 root 10u REG 252,0 501219328 131869 /tmp/Bonnie.16528
bonnie++ 16528 root 11u REG 252,0 501219328 131869 /tmp/Bonnie.16528
bonnie++ 16528 root 12u REG 252,0 501219328 131869 strong/tmp/Bonnie.16528/strong
# df /tmp
Filesystem 1K-blocks Used Available Use% Mounted on
/dev/mapper/workstation-root 7667140 2628608 4653920 37% /
# pvdisplay
--- Physical volume ---
PV Name /dev/sda5
VG Name workstation
PV Size 7.76 GiB / not usable 2.00 MiB
Allocatable yes
PE Size 4.00 MiB
Total PE 1986
Free PE 8
Allocated PE 1978
PV UUID CLbABb-GcLB-l5z3-TCj3-IOK3-SQ2p-RDPW5S
使用pvdisplay可以看到，pv设备就是/dev/sda5,正是我们前面找到的sda。
参考文档：
top命令的其他参数代表的含义详见top命令详解
sar 命令是分析系统瓶颈的神器，可以用来查看 CPU 、内存、磁盘、网络等性能。
sar 命令查看当前磁盘性能的命令为：
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。
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++
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
文件IO的分层设计
先看图：
malloc的buf对应application buffer，用户空间；
fwrite是系统提供的最上层接口，也是最常用的接口。它在用户进程空间开辟一个CLib buffer，将多次小数据量相邻写操作(application buffer)先缓存起来，合并，最终调用write函数一次性写入（或者将大块数据分解多次write调用）；
write函数通过调用系统调用接口，将数据从应用层copy到内核层，所以write会触发内核态/用户态切换。当数据到达page cache后，内核并不会立即把数据往下传递。而是返回用户空间。数据什么时候写入硬盘，有内核IO调度决定，所以write是一个异步调用;
read调用是先检查page cache里面是否有数据，如果有，就取出来返回用户，如果没有，就同步传递下去并等待有数据，再返回用户，所以read是一个同步过程；
fclose隐含fflush函数,fflush只负责把数据从Clibbuffer拷贝到pagecache中返回，并没有刷新到磁盘上，刷新到磁盘上可以使用fsync函数；
即便fsync仍有可能没写到磁盘上，一是磁盘有缓存，二是即便关闭缓存也可能为了跑分没有真正关闭；
** 一致性
fwrite使用用户进程私有空间，多线程必然需要做同步。write如果写大小小于PIPE_BUF，是原子操作。根据已知信息，内核所做仅限于此，如果两个进程同时写文件，可能出现错乱，需要实测。
** 安全性
从前面的分层设计来看，使用fsync函数可以最大限度保障安全写入，但仍然没有绝对的安全性。
另外一张图
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