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磁盘性能测试 ioping 命令

ioping admin 316浏览 0评论

https://github.com/koct9i/ioping

ioping

一个实时显示磁盘io延时的工具,以类似ping 的输出一样展示输出结果
常用参数:

-c count 
    stop after count requests.
-i interval
    Set time between requests to interval(Default 1s).
-l 速度
    default size(-s size)/speed = interval(-i)
    如果size=4k 如果要实现80iops则-l 320k
-L 顺序,同时每次操作块大小会变成256k.(即-s 256k)
-D Derect IO
-s size
    指定请求数据块的大小(默认:4k)
    4k时那么平均每次读写的扇区就是8个
-S wsize
    指定工作路径的大小,如果不指定,默认是1m的,也就是io会只在这个1m的块上执行,指定该参数执行ioping会先创建一个指定大小的块文件,再开始读写。
-W 写io。会从0磁道开始写,要与-WWW一起使用。
-G 混合读写
-k 在使用目录做测试时,保留ioping.tmp(-S 创建的文件,默认会完成测试后自动删除)。
-Y sync IO

把要测试的盘挂载到一个目录比如/test,cd /test开始测试

测试4k随机写(写测试必须使用目录或者文件)

ioping -W -WWW -S 1G -D -c 100 .  

测试顺序读(读可以测试设备)

ioping -L -D -S 1G -c 100 .

以下是man page方法:

简单用法:

使用默认值和当前目录显示磁盘I / O延迟,直到被中断

[root@node-1 ops]# ioping -D /dev/sda
4 KiB <<< /dev/sda (block device 557.9 GiB): request=1 time=56.1 ms (warmup)
4 KiB <<< /dev/sda (block device 557.9 GiB): request=2 time=8.89 ms
4 KiB <<< /dev/sda (block device 557.9 GiB): request=3 time=9.45 ms
4 KiB <<< /dev/sda (block device 557.9 GiB): request=4 time=5.37 ms
4 KiB <<< /dev/sda (block device 557.9 GiB): request=5 time=5.34 ms
4 KiB <<< /dev/sda (block device 557.9 GiB): request=6 time=7.24 ms
4 KiB <<< /dev/sda (block device 557.9 GiB): request=7 time=2.62 ms (fast)
4 KiB <<< /dev/sda (block device 557.9 GiB): request=8 time=8.16 ms
4 KiB <<< /dev/sda (block device 557.9 GiB): request=9 time=10.2 ms (slow)
4 KiB <<< /dev/sda (block device 557.9 GiB): request=10 time=7.02 ms
^C
--- /dev/sda (block device 557.9 GiB) ioping statistics ---
9 requests completed in 64.3 ms, 36 KiB read, 140 iops, 560.3 KiB/s
generated 10 requests in 9.11 s, 40 KiB, 1 iops, 4.39 KiB/s
min/avg/max/mdev = 2.62 ms / 7.14 ms / 10.2 ms / 2.24 ms

测量磁盘搜索率(iops,avg)

$ ioping -R /dev/sda

--- /dev/sda (device 465.8 GiB) ioping statistics ---
186 requests completed in 3004.6 ms, 62 iops, 0.2 MiB/s
min/avg/max/mdev = 6.4/16.0/26.8/4.7 ms

测量磁盘顺序速度(MiB / s)

$ ioping -RL /dev/sda

--- /dev/sda (device 465.8 GiB) ioping statistics ---
837 requests completed in 3004.1 ms, 292 iops, 72.9 MiB/s
min/avg/max/mdev = 2.0/3.4/28.9/2.0 ms

获取磁盘每秒顺序速度(bytes)

[root@node-1 ops]# ioping -RLB . | awk '{printf "%s MB\n",$4/1024/1024}'
1129.74 MB

raw 统计

ioping -p 100 -c 200 -i 0 -q .
       100 26694 3746 15344272 188 267 1923 228 100 26694
       100 24165 4138 16950134 190 242 2348 214 100 24165
       (1) (2)   (3)  (4)      (5) (6) (7)  (8) (9) (10)

       (1) 请求次数统计
       (2) 运行时间         (usec)
       (3) 每秒的请求次数  (iops)
       (4) 传输速度       (bytes/sec)
       (5) 最低的请求时长 (usec)
       (6) 平均请求时长 (usec)
       (7) 最大的请求时长 (usec)
       (8) request time standard deviation (usec)
       (9) 总的请求数       (including too slow and too fast)
       (10) 总的运行时长  (usec)

名词解释

tps: 每秒接收的I/O请求数,等于r/s + w/s
avgrq-sz: 平均每次io请求扇区数
avgqu-sz: 平均每次io等待队列数
maxsect: max sectors per request
通过blockdev --getmaxsect /dev/sdx获取,sas默认值512,sata默认值128
sector: 扇区,每个扇区512Bytes,1k=2sect
iops: 每秒的io次数
此次测试使用的硬盘为sas 10k, iops为140, 平均io time/per为14ms

写测试实例

同步IO写

测试一:

ioping -DWWW -S 1G -s 4k -l 560k . 
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdb4          0.00     0.00    0.00  140.00     0.00     0.55     8.00     0.02    0.15    0.00    0.15   0.15   2.10

扇区达到8之后,tps、avgrq、avgqu和await符合预期

测试二:

ioping -DWWW -S 1g -s 256k -l 35m .  
04/20/2019 03:07:59 PM
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdb4           0.00     0.00    0.00  140.00     0.00    35.00   512.00     0.03    0.20    0.00    0.20   0.20   2.80
Note:

扇区达到512后,符合预期
size为256k时,刚好avgrq为512个sector;
此时tps = 35m / 256k = 140 , 与测试结果w/s相符,也于10k sas盘的iops参数相符;
观察此时avgqu为0.04,几乎没有队列等待, iops = 140 / (1 + 0.04) = 134;
w_wait: 0.29;
且util值为4%,接近0;
可以认为此时是硬盘的最佳io处理状态,可以作为基准状态;

测试三:

ioping -DWWW -S 1g -s 256k -l 70m .
正常的盘:
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdb4           0.00     0.00    0.00  280.00     0.00    70.00   512.00     0.05    0.18    0.00    0.18   0.17   4.80
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdc1           0.00     0.00    0.00  153.00     0.00    38.25   512.00     0.95    6.21    0.00    6.21   6.19  94.70
Note:

稳定后,wMB/s和avgrq达到参数值后,也符合预期,此时如果wMB达不到参数值的话就会增加util,并tps也会达不到预期。
正常的盘和异常的盘在这个压力下,已经显现了差距
size不变,增加数据量及加快给数据的速度,speed为70m,此时util开始接近100%;
此时计算tps = 70m / 256 k = 280 ,与实际测出结果有一定差距,
但是此时avgqu-sz已经达到0.95,接近1,
根据avgqu,计算iops ≈ 280 / (1 + 0.95) = 143 接近153;
w_wait: 6.21有所增加,但是依然符合io time;
再增加speed,后实际结果也没有大的变化,只增加这个值此时已经没有测试效果;

测试四:

增加size

ioping -DWWW -S 1g -s 512k -l 35m .
iostat输出:
正常的盘:
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdb4           0.00     0.00    0.00  140.00     0.00    35.00   512.00     0.02    0.16    0.00    0.16   0.09   1.20
异常的盘
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdc1           0.00     0.00    0.00  140.00     0.00    35.00   512.00     0.06    0.42    0.00    0.42   0.24   3.40
Note:

wMB/s和avgrq达到参数值后,符合预期
低压力的情况下,正常的盘和异常的盘区别不大
size为512k=1024sector,为测试一的两倍,也就是每次request都要分成两次完成,因为每次是512个sector;
计算tps = 35m / 512k = 70 , 但是结果是140, 结合size,那么新的tps计算方法就应该是: tps = speed / size × (size_k 2 /maxsect)
tps = 35
1024 / 512 (512 2 / 512) = 140
avgqu-sz: 0.06
w_wait: 0.42;
数据总量不变的情况下,增加request的size,会增加tps,并保持io处理能力不下降。

测试五:

ioping -DWWW -S 1g -s 512k -l 70m .
正常的盘:
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdb4           0.00     0.00    0.00  280.00     0.00    70.00   512.00     0.05    0.17    0.00    0.17   0.11   3.00
异常的盘:
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdc1           0.00     0.00    0.00  220.00     0.00    55.00   512.00     1.44    6.52    0.00    6.52   4.15  91.20
Note:

正常的盘在wMB/s avgrq达到参数值后符合预期,如果达不到参数值则会出现iops降低,util增加和avgqu增加,以及await增加
异常的盘已经基本上达不到参数值了
size: 512k
计算tps: 70 1024 / 512 2 = 280, 与实际测试的值略有差距;
avgqu: 1.44 , 根据avgqu 没有avgqu时的tps = 280 / (1 + 1.44) = 114;
此时w_wait: 6.52,处于合理状态的范围;

测试六:

ioping -DWWW  -S 1g -s 5m -l 150m .
正常的盘:
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdb4           0.00     0.00    0.00  600.00     0.00   150.00   512.00     1.07    1.79    0.00    1.79   0.14   8.30
异常的盘:
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdc1           0.00     0.00    0.00  460.00     0.00   115.00   512.00     9.31   20.33    0.00   20.33   1.99  91.60
Note:

此时正常的盘,达到参数值后,依然符合预期,而异常的盘已经远远达不到了。
size: 5m
计算tps: 150 / 50 (5 1024 * 2 / 512) = 600
由于有avgqu值偏大,此时已经不具有生产使用意义

测试名称 size speed 测试tps 计算tps avgqu-sz wait util MB/s
256k 35m 140 140 0.04 0.29 4% 35
256k 70m 153 280 0.95 6.21 94.7% 38.25
512k 35m 140 140 0.06 0.42 3.4% 35
512k 70m 220 280 1.44 6.52 91.2% 55
5m 150m 460 600 9.31 20.33 91.6% 115

当size为256k时 avgrq-sz就已经等于maxsect,此时增加-l speed的值并不能提升iops了,只能增加-s的size,
而增加size必然会带来增加avgqu-sz即等待队列,也就会导致wait上升.

10k的sas的iops为140,此时140256k = 140/4m = 35m 此时-l 35m,基本上就是硬盘最高繁忙度了util接近100%,此时要降低util,就必须增加-s的size(增加了等待的队列,也可以理解是增加了io通道或者iodepth), 比如size=512k,此时util降低一半,tps=35m/0.5m2 =140

io供给速度快时,util增加的情况下,tps就达不到计算的结果。

读测试实例

ioping -D -S 100g -s 4m -l 160m /dev/sdc1
iostat输出
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdc1           0.00     0.00  486.00    0.00   121.50     0.00   512.00     9.66   19.78   19.78    0.00   2.04  99.30

此时看wait开始增加到较高的值了,且avgqu-sz已经很高了。
磁盘测试可以根据计算的方式获取预期的瓶颈范围
avgqu-sz开始接近1的时候就是盘的性能最佳状态。
即最佳状态为-s 256k -l 35m此时tps 140 util接近100%
磁盘在等待队列avgqu-sz <= 4的情况下处于较好的状态,最终获取最大承受范围约 -s 1.5m -l 150m,此时承载能里达到最大承载临界值。(队列avgqu-sz每增加1几乎tps就增加一倍)

04/19/2019 12:03:34 AM
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdc1           0.00     0.00  388.00    0.00    97.00     0.00   512.00     4.32   11.20   11.20    0.00   2.56  99.50

04/19/2019 12:03:35 AM
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdc1           0.00     0.00  370.00    0.00    92.50     0.00   512.00     4.37   11.83   11.83    0.00   2.68  99.10

异步IO 写

测试一:

ioping -ADWWW -S 1g -s 4k -l 560k .
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdb4           0.00     0.00    0.00  140.00     0.00     0.55     8.00     0.00    0.01    0.00    0.01   0.01   0.20

wMB/s和 avgrq达到预期后,其他的输出都符合预期

ioping -AD -W -WWW -S 1G -s 256k -l 35m .
04/20/2019 02:42:57 PM
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdb4           0.00     0.00    0.00  140.00     0.00    35.00   512.00     0.02    0.16    0.00    0.16   0.16   2.20

符合预期

ioping -AD -W -WWW -S 1G -s 256k -l 70m .
04/20/2019 02:46:11 PM
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdb4           0.00     0.00    0.00  280.00     0.00    70.00   512.00     0.05    0.17    0.00    0.17   0.17   4.90

开始阶段avgrq只能到达256,此时iops为500左右
异步io的util不高

ioping -AD -W -WWW -S 1G -s 512k -l 35m .
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdb4           0.00     0.00    0.00  140.00     0.00    35.00   512.00     0.03    0.21    0.00    0.21   0.11   1.60

表现与sync io一样,此时iops一致

ioping -AD -W -WWW -S 1G -s 512k -l 70m .
04/20/2019 02:50:49 PM
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdb4           0.00     0.00    0.00  280.00     0.00    70.00   512.00     0.07    0.26    0.00    0.26   0.14   3.90

符合预期

ioping -AD -W -WWW -S 1G -s 512k -l 140m .

04/20/2019 02:52:43 PM
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdb4           0.00     0.00    0.00  542.00     0.00   135.50   512.00     0.21    0.39    0.00    0.39   0.24  12.80

04/20/2019 02:52:44 PM
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdb4           0.00     0.00    0.00  440.00     0.00   110.00   512.00     0.85    1.93    0.00    1.93   1.43  62.80

数据量增大后,tps就很难稳定了

ioping -AD -W -WWW -S 1G -s 2m -l 140m .
04/20/2019 02:54:11 PM
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
sdb4           0.00     3.00    0.00  623.00     0.00   140.20   460.88     0.44    0.70    0.00    0.70   0.12   7.50
ioping -AD -W -WWW -S 1G -s 5m -l 140m .
04/20/2019 02:55:19 PM
Device:      rrqm/s   wrqm/s     r/s     w/s    rMB/s    wMB/s avgrq-sz avgqu-sz   await r_await w_await  svctm  %util
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异步IO读

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