Linux 磁盘IO性能测试工具:FIO

1、FIO安装

CentOS下:

$ yum install fio

2、FIO简介

FIO是测试IOPS的非常好的工具,用来对硬件进行压力测试和验证。
项目主页:https://github.com/axboe/fio
FIO输出结果详细解释可参见:https://tobert.github.io/post/2014-04-17-fio-output-explained.html
注:fio用于测试磁盘性能,不是文件系统,测试之前需要先把要测试的磁盘卸载掉,测试完后需格式化一遍再挂载上去。相关命令如下:

# 卸载磁盘
umount /mnt/datadir1
# 格式化磁盘
mkfs.ext4 /dev/sdd
# 挂载磁盘
mount -t ext4 /dev/sdd /mnt/datadir1

# 自动挂载,在里面添加该盘
vim /etc/fstab

3、FIO参数

例如:

$ fio -filename=/dev/sda -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=read -ioengine=psync -bs=16k -size=200G -numjobs=30 -runtime=1000 -group_reporting -name=mytest1

说明:
filename=/dev/sdd 测试文件名称,通常选择需要测试的盘的data目录。
direct=1 测试过程绕过机器自带的buffer。使测试结果更真实。
rw=randwrite 测试模式
=read 顺序读
=write 顺序写
=randwrite 随机写
=randread 随机读
=rw,readwrite 顺序混合读写
=randrw 随机混合读写

bs=4k 单次io的块文件大小为4k
bsrange=512-2048 同上,提定数据块的大小范围
size=5G 本次的测试文件大小为5g,以每次4k的io进行测试。
numjobs=30 本次的测试线程为30个
runtime=1000 测试时间为1000秒,如果不写则一直将5g文件分4k每次写完为止
iodepth 队列深度,只有使用libaio时才有意义。这是一个可以影响IOPS的参数。
ioengine=psync io引擎使用psync方式
=libaio Linux专有的异步IO

rwmixwrite=30 在混合读写的模式下,写占30%
group_reporting 关于显示结果的,汇总每个进程的信息。
lockmem=1G 只使用1g内存进行测试。
zero_buffers 用0初始化系统buffer。
nrfiles=8 每个进程生成文件的数量。

点击查看更多详细参数说明

4、FIO测试示例

fio工具使用特别注意:

  1. 请不要在系统盘上进行 fio 测试,避免损坏系统重要文件
  2. fio测试建议在空闲的、未保存重要数据的硬盘上进行,并在测试完后重新制作文件系统。请不要在业务数据硬盘上测试,避免底层文件系统元数据损坏导致数据损坏
  3. 测试硬盘性能时,推荐直接测试裸盘(如 vdb);测试文件系统性能时,推荐指定具体文件测试(如 /data/file)

4.1 顺序读测试

$ fio -ioengine=libaio -bs=4k -direct=1 -thread -rw=read -filename=/dev/sdd -name=”BS 4KB read test” -iodepth=16 -runtime=601

4.2 顺序写测试

$ fio -ioengine=libaio -bs=4k -direct=1 -thread -rw=write -filename=/dev/sdd -name=”BS 4KB write test” -iodepth=16 -runtime=601

4.3 随机读测试

$ fio -ioengine=libaio -bs=4k -direct=1 -thread -rw=randread -filename=/dev/sdd -name=”BS 4KB randread test” -iodepth=16 -runtime=601

4.4 随机写测试

$ fio -ioengine=libaio -bs=4k -direct=1 -thread -rw=randwrite -filename=/dev/sdd -name=”BS 4KB randwrite test” -iodepth=16 -runtime=601

4.5 随机读写混合测试

$ fio -ioengine=libaio -bs=4k -direct=1 -thread -rw=randrw -rwmixread=70 -filename=/dev/sdd -name=”BS 4KB randrw 70 test” -iodepth=16 -runtime=601

5、FIO输出结果

例如:

BS 4KB randread test: (g=0): rw=randread, bs=4K-4K/4K-4K/4K-4K, ioengine=libaio, iodepth=1
fio-2.1.10
Starting 1 thread

BS 4KB randread test: (groupid=0, jobs=1): err= 0: pid=26408: Mon Feb 27 16:43:07 2017
read : io=19908KB, bw=339689B/s, iops=82, runt= 60013msec
# fio做了19908KB的IO,bandwidth速率为339689B/s,总IOPS为82,运行时间为60013毫秒

slat (usec): min=18, max=97, avg=23.60, stdev= 2.79
# slat (submission latency):代表 盘需要多久将IO提交到kernel做处理
# usec 微秒

clat (msec): min=1, max=23, avg=12.03, stdev= 3.79
# clat (completion latency):命令提交到kernel到IO做完之间的时间,不包括submission latency

 lat (msec): min=1, max=23, avg=12.05, stdev= 3.79
# 从IO结构体创建时刻开始,直到紧接着clat完成的时间

clat percentiles (usec):
 |  1.00th=[ 4080],  5.00th=[ 5984], 10.00th=[ 7136], 20.00th=[ 8640],
 | 30.00th=[ 9920], 40.00th=[10944], 50.00th=[11840], 60.00th=[12992],
 | 70.00th=[14016], 80.00th=[15296], 90.00th=[17024], 95.00th=[18560],
 | 99.00th=[20864], 99.50th=[21632], 99.90th=[22400], 99.95th=[22912],
 | 99.99th=[23168]
# Completion latency百分数

bw (KB  /s): min=  276, max=  373, per=100.00%, avg=331.54, stdev=18.83
# 带宽(bandwidth)

lat (msec) : 2=0.02%, 4=0.82%, 10=30.32%, 20=66.75%, 50=2.09%
# 30.32%的request延迟在4~10毫秒,66.75%的request延迟在10~20毫秒,以此类推

cpu : usr=0.10%, sys=0.25%, ctx=5057, majf=0, minf=8
# 用户/系统CPU占用率,进程上下文切换(context switch)次数,主要和次要(major and minor)页面错误数量(page faults)。由于测试是配置成使用直接IO,page faults数量应该极少。

IO depths : 1=100.0%, 2=0.0%, 4=0.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, >=64=0.0%
# iodepth设置,用来控制同一时刻发送给OS多少个IO。这完全是纯应用层面的行为,和盘的IO queue不是一回事

 submit    : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
 complete  : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%
 #submit和complete代表同一时间段内fio发送上去和已完成的IO数量

 issued    : total=r=4977/w=0/d=0, short=r=0/w=0/d=0
 # 发送的IO数量

 latency   : target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=1
 # Fio可以配置一个延迟目标值,这个值可以调节吞吐量直到达到预设的延迟目标

Run status group 0 (all jobs):

Fio支持把不同的测试聚合

READ: io=19908KB, aggrb=331KB/s, minb=331KB/s, maxb=331KB/s, mint=60013msec, maxt=60013msec
# 汇总输出吞吐量和时间。
# io=表示总共完成的IO数量。在基于时间的测试中这是一个变量,在基于容量的测试中,这个值能匹配size参数。
# aggrb是所有进程/设备的汇总带宽。
# minb/maxb表示测量到的最小/最大带宽。
# mint/maxt表示测试的最短和最长耗时。和io=参数类似,时间值对于基于时间的测试应该能匹配runtime参数,对于基于容量的测试是一个变量。

Disk stats (read/write):
sdd: ios=4969/0, merge=0/0, ticks=59703/0, in_queue=59702, util=99.51%

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