14.11 Linux如何查看硬盘的读写性能？

除了 CPU 和内存，硬盘读写（I/O）能力也是影响 Linux 系统性能的重要因素之一。本节将介绍几个可用来查看硬盘读写性能的系统命令，并教大家如何通过这些命令的输出结果，判断出当前系统中硬盘是否处于超负荷运转。

Linux 查看硬盘读写性能：sar -d 命令

《Linux sar 命令》一节，已经对 sar 命令的基本用法做了详细的介绍，这里不再赘述，接下来主要讲解如何通过 sar -d 命令分析出硬盘读写的性能。

下面是执行 sar -d 命令的输出结果样例：

[root@localhost ~]# sar -d 3 5
Linux 2.6.32-431.el6.x86_64 (localhost) 10/25/2019 _x86_64_ (1 CPU)
06:36:52 AM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
06:36:55 AM dev8-0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
06:36:55 AM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
06:36:58 AM dev8-0 1.00 0.00 12.00 12.00 0.00 0.00 0.00 0.00
06:36:58 AM DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
06:37:01 AM dev8-0 1.99 0.00 47.76 24.00 0.00 0.50 0.25 0.05
Average: DEV tps rd_sec/s wr_sec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
Average: dev8-0 1.00 0.00 19.97 20.00 0.00 0.33 0.17 0.02

结合以上输出结果，可以遵循如下标准来判断当前硬盘的读写（I/O）性能：

• 通常情况下 svctm 的大小和硬盘性能有关，其值小于 await。但需要注意的是，CPU、内存的负荷也会对 svctm 的值造成影响，过多的请求也会间接导致 svctm 值的增加。
• await 值通常会受到 svctm、I/O 队列长度以及 I/O 请求模式的影响，如果 svctm 的值和 await 很接近，则表示几乎没有 I/O 等待，当前硬盘的性能很好；如果 await 的值远高于 svctm，则表示 I/O 队列等待太长，系统上运行的应用程序将变慢，此时可以通过更换更快的硬盘来解决问题。
• %util 项也是衡量硬盘 I/O 性能的重要指标，即如果其值接近 100%，就表示硬盘产生的 I/O 请求太多，I/O 系统正在满负荷工作，长期这样会影响系统的性能。必要时，可以优化程序或者更换更大、更快的硬盘来解决这个问题。

Linux 查看硬盘读写性能：iostat -d 命令

通过执行 iostat -d 命令，也可以查看系统中硬盘的使用情况，如下是执行此命令的一个样例输出：

[root@localhost ~]# iostat -d 2 3
Linux 2.6.32-431.el6.x86_64 (localhost) 10/30/2019 _x86_64_ (8 CPU)
Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
sda 5.29 337.11 9.51 485202 13690
Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
sda 1.00 8.00 16.00 16 32
Device: tps Blk_read/s Blk_wrtn/s Blk_read Blk_wrtn
sda 0.00 0.00 0.00 0 0

此输出结果中，我们重点看后面 4 列，它们各自表示的含义分别是：

• Blk_read/s：表示每秒读取的数据块数；
• Blk_wrtn/s：表示每秒写入的数据块数；
• Blk_read：表示读取的所有块数；
• Blk_wrtn：表示写入的所有块数。

注意，此输出结果中，第一次输出的数据是系统从启动以来直到统计时的所有传输信息，从第二次输出的数据开始，才代表在指定检测时间段内系统的传输值。

根据 iostat 命令的输出结果，我们也可以从中判断出当前硬盘的 I/O 性能。比如说，如果 Blk_read/s 的值很大，就表示当前硬盘的读操作很频繁；同样，如果 Blk_wrtn/s 的值很大，就表示当前硬盘的写操作很频繁。对于 Blk_read 和 Blk_wrtn 的大小，没有一个固定的界限，不同的系统应用对应值的范围也不同。但如果长期出现超大的数据读写情况，通常是不正常的，一定程度上会影响系统性能。

不仅如此，iostat 命令还提供了统计指定硬盘 I/O 状况的方法，即使用 -x 选项。例如：

[root@localhost ~]# iostat -x /dev/sda 2 3
Linux 2.6.32-431.el6.x86_64 (localhost) 10/30/2019 _x86_64_ (8 CPU)
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
0.09 0.00 0.24 0.26 0.00 99.42
Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util
sda 2.00 0.56 2.92 0.44 206.03 7.98 63.56 0.03 9.99 5.31 1.79
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
0.31 0.00 0.06 0.00 0.00 99.62
Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/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
avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
0.50 0.00 0.06 0.00 0.00 99.44
Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/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

此输出结果基本和 sar -d 命令的输出结果相同，需要额外说明的几个选项的含义如下：

• rrqm/s：表示每秒被合并的读操作数目（文件系统会对读取同一 block 块的请求进行合并）
• wrqm/s：表示每秒被合并的写操作数目；
• r/s：表示每秒完成读 I/O 设备的次数；
• w/s：表示每秒完成写 I/O 设备的次数；
• rsec/s：表示每秒读取的扇区数；
• wsec/s：表示每秒写入的扇区数；

Linux 查看硬盘读写性能：vmstat -d 命令

使用 vmstat 命令也可以查看有关硬盘的统计数据，例如：

[root@bogon ~]# vmstat -d 3 2
disk- ------------reads------------ ------------writes----------- -----IO------
total merged sectors ms total merged sectors ms cur sec
sda 6897 4720 485618 71458 1256 1475 21842 9838 0 43
disk- ------------reads------------ ------------writes----------- -----IO------
total merged sectors ms total merged sectors ms cur sec
sda 6897 4720 485618 71458 1256 1475 21842 9838 0 43

该命令的输出结果显示了硬盘的读（reads）、写（writes）以及 I/O 的使用状态。

以上主要讲解了如何通过命令查看当前系统中硬盘 I/O 的性能，其实影响硬盘 I/O 的因素是多方面的，例如应用程序本身、硬件设计、系统自身配置等等。

要想解决硬盘 I/O 的瓶颈，关键是要提高 I/O 子系统的执行效率。比如说，首先从应用程序上对硬盘读写性能进行优化，能够放到内存中执行的操作尽量别保存到硬盘里（内存读写效率要远高于硬盘读写效率）；其次，还可以对硬盘存储方法进行合理规划，选择合适的 RAID 存储方式；最后，选择适合自身应用的文件系统，必要时可以使用裸设备提高硬盘的读写性能。

在裸设备上，数据可以直接读写，不必经过操作系统级别的缓存，还可以避免文件系统级别的维护开销（文件系统需要维护超级块、I-node 块等）以及操作系统的 cache 预读功能（减少了 I/O 请求）。