io命令linux linux io_uring

在linux系统中如何查看cpu和io

在 Linux 系统中io命令linux，可以使用以下命令查看 CPU 信息:

top: 显示系统进程io命令linux的实时状态

htop: 与 top 类似，但提供io命令linux了更多io命令linux的信息和更好的可视化

mpstat: 显示多核 CPU 的状态

lscpu: 显示系统 CPU 的配置信息

查看 IO 信息，可以使用以下命令:

iostat : 用于检测磁盘I/O的使用状况

vmstat : 用于检测虚拟内存的使用状况

mpstat : 用于检测 CPU 和磁盘I/O的使用状况

dstat : 用于检测磁盘I/O,网络,CPU等系统资源的使用状况

需要注意的是这些命令需要安装对应的工具包

linux查看磁盘io的几种方法

linux查看磁盘ioio命令linux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io命令linux：

第一种io命令linux：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io命令linux，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

linux系统如何查看网络IO？

首先 、用top命令查看

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%io命令linux，说明产生的I/O请求太多io命令linux，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io命令linux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

io命令linux我们在新建文件夹的同时来测试IO的负荷情况。

Linux异步IO

Linux中最常用的IO模型是同步IO，在这个模型中，当请求发出之后，应用程序就会阻塞，直到请求满足条件为止。这是一种很好的解决方案，调用应用程序在等待IO完成的时候不需要占用CPU，但是在很多场景中，IO请求可能需要和CPU消耗交叠，以充分利用CPU和IO提高吞吐率。

下图描绘了异步IO的时序，应用程序发起IO操作后，直接开始执行，并不等待IO结束，它要么过一段时间来查询之前的IO请求完成情况，要么IO请求完成了会自动被调用与IO完成绑定的回调函数。

Linux的AIO有多种实现，其中一种实现是在用户空间的glibc库中实现的，本质上是借用了多线程模型，用开启的新的线程以同步的方式做IO，新的AIO辅助线程与发起AIO的线程以pthread_cond_signal()的形式进行线程间的同步，glibc的AIO主要包含以下函数：

1、aio_read()

aio_read()函数请求对一个有效的文件描述符进行异步读操作。这个文件描述符可以代表一个文件、套接字，甚至管道，aio_read()函数原型如下：

aio_read（）函数在请求进行排队之后就会立即返回（尽管读操作并未完成），如果执行成功就返回0，如果出现错误就返回-1。参数aiocb（AIO I/O Control Block）结构体包含了传输的所有信息，以及为AIO操作准备的用户空间缓冲区。在产生IO完成通知时，aiocb结构就被用来唯一标识所完成的IO操作。

2.aio_write()

aio_write()函数用来请求一个异步写操作。函数原型如下：

aio_write（）函数会立即返回，并且它的请求以及被排队（成功时返回值为0，失败时返回值为-1）

3.aio_error()

aio_error()函数被用来确定请求的状态，其原型如下：

该函数的返回：

4.aio_return()

异步IO和同步阻塞IO方式之间有一个区别就是不能立即访问函数的返回状态，因为异步IO没有阻塞在read()调用上。在标准的同步阻塞read()调用中，返回状态是在该函数返回时提供的。

但是在异步IO中，我们要用aio_return()函数，原型如下：

只有在aio_error()调用确定请求已经完成（可能成功、也可能发生了错误）之后，才会调用这个函数，aio_return()的返回值就等价于同步情况中read()或者write系统调用的返回值。

5.aio_suspend()

用户可以用该函数阻塞调用进程，直到异步请求完成为止，调用者提供了一个aiocb引用列表，其中任何一个完成都会导致aio_suspend()返回。函数原型如下：

6.aio_cancel()

该函数允许用户取消对某个文件描述符执行的一个或所以IO请求。

要取消一个请求，用户需要提供文件描述符和aiocb指针，如果这个请求被成功取消了，那么这个函数就会返回AIO_CANCELED。如果请求完成了，就会返回AIO_NOTCANCELED。

7.lio_listio()

lio_listio()函数可用于同时发起多个传输。这个函数非常重要，它使得用户可以在一个系统调用中启动大量的IO操作，原型如下：

mode参数可以是LIO_WAIT或者是LIO_NOWAIT。LIO_WAIT会阻塞这个调用，直到所有的IO都返回为止，若是LIO_NOWAIT模型，在IO操作完成排队之后，该函数就会返回。list是一个aiocb的列表，最大元素的个数是由nent定义的。如果list的元素为null，lio_listio（）会将其忽略。

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