linux如何查看磁盘i o

在Linux系统中，监控磁盘I/O（输入/输出）是性能调优、故障排查和资源规划的关键任务，以下从核心命令解析、进阶工具应用、关键指标解读三个维度展开详细说明,并提供完整操作示例与实战建议。

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基础命令：iostat深度解析

iostat是sysstat工具集中的核心组件，可实时显示磁盘读写统计信息,其强大之处在于支持多维度过滤和格式化输出。

基础用法与参数说明

参数	作用
-k	以KB为单位显示数据（默认单位为扇区，通常512B）
-m	以MB为单位显示数据
-x	扩展统计信息，包含CPU利用率、上下文切换次数等
-p [设备名]	仅显示指定设备的统计信息（如/dev/sda）
-t	显示任务时间戳
-c [间隔秒数]	按指定间隔持续采集数据（需配合Ctrl+C退出）
-N	显示NAS存储设备的附加信息

典型命令示例：

# 查看所有设备的总览统计（每秒刷新一次）
iostat -k 1
# 单独监控sda设备的扩展信息（持续5次，间隔3秒）
iostat -x -p /dev/sda 3 5

关键输出字段详解

字段名称	描述	异常判断标准
tps	每秒事务数（包括读写）	>100时可能存在压力
Blk_read/s	每秒读取的块数（默认扇区数）	突增可能表示缓存失效
Blk_wrtn/s	每秒写入的块数	持续高位需检查日志轰炸
Blk_read	总读取量（自启动以来）	快速增长反映数据密集型负载
Blk_wrtn	总写入量	同上
await	平均等待时间（毫秒），含队列等待	>20ms提示响应延迟
svctm	平均服务时间（不含队列等待）	应接近await值
%util	设备利用率百分比	>80%需警惕饱和风险

示例输出分析：

Device             tps    kB_read/s    kB_wrtn/s    kB_dscd/s    kB_read    kB_wrtn    kB_dscd
sda               12.34      123.45       456.78         0.00     12345678    45678901        0
sdb               98.76     9876.54      12345.67       12.34    987654321  1234567890     123456

• sda：低负载状态，适合数据库日志盘
• sdb：高吞吐量（尤其写入），需关注%util是否接近100%

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实时监控利器：iotop

iotop提供类似top的交互式界面，直观展示各进程的I/O占用情况,特别适合快速定位问题进程。

安装与启动

# Debian/Ubuntu
sudo apt install iotop
# RHEL/CentOS
sudo yum install iotop
# 启动命令
sudo iotop

界面功能详解

列名	说明
TID	进程ID
PRESSURE	进程对I/O子系统的即时压力指数（红色越深压力越大）
PRIO	进程优先级
USER	所属用户
DISK READ	当前读取速率（KiB/s）
DISK WRT	当前写入速率（KiB/s）
SWAPSIN/OUT	换入/换出速率
COMMAND	进程命令路径

交互操作技巧

• 排序：按R键按读速率排序，W键按写速率排序
• 过滤：输入o进入正则表达式过滤模式，可筛选特定进程
• 累积模式：按q切换累计模式，显示进程总消耗量
• 保存报告：按r生成CSV格式报告

典型场景：发现某Java进程（PID=1234）的DISK WRT持续超过10MB/s，可进一步用pidstat -d 1 1234验证具体文件操作。

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轻量级监控：dstat

dstat以简洁的彩色终端界面提供系统整体性能概览,特别适合快速健康检查。

常用插件组合

# 基础磁盘监控（默认显示总读写速度）
dstat -d
# 包含网络、CPU、内存的综合监控
dstat -cdngy --disk-util --fs

特色功能

• 颜色告警：当%util超过阈值时自动变红
• 历史趋势：按-->方向键可查看最近30秒的趋势曲线
• 日志记录：通过-f参数将数据写入文件供后续分析

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底层数据源：/proc文件系统

对于自动化监控脚本，直接读取/proc文件可获得原始数据。

关键文件路径

文件路径	内容描述
/proc/diskstats	全局磁盘统计信息
/proc/partitions	分区表信息
/proc/[pid]/io	单个进程的I/O计数器
/proc/mdstat	软件RAID阵列状态

Python脚本示例

import os
with open('/proc/diskstats') as f:
    lines = f.readlines()[2:]  # 跳过前两行标题
for line in lines:
    parts = line.split()
    if parts[2] == 'sda':  # 过滤目标设备
        print(f"{parts[2]}: Read={int(parts[3])//2}, Write={int(parts[7])//2} sectors")

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高级分析：blktrace与perf

当需要微秒级精度的事件追踪时,可使用以下工具：

blktrace（已弃用，推荐替代方案）

现代系统推荐使用tracefs挂载点下的调试接口：

mount -t tracefs none /sys/kernel/tracing
cat /sys/kernel/tracing/available_tracers | grep block  # 查看可用探针
echo 'block' > /sys/kernel/tracing/current_tracer  # 启用块设备跟踪

perf工具链

# 统计所有进程的同步块设备操作延迟
sudo perf record -e block:block_rq_issue -a sleep 60
sudo perf report --stdio > blk_latency.report

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常见误区与解决方案

问题现象	可能原因	解决方法
iostat显示高await但低tps	随机读过多导致寻道时间增加	考虑启用SSD或调整文件系统预读策略
iotop显示大量DIRTY缓冲区	脏页刷新不及时	调整vm.dirty_ratio内核参数
机械硬盘出现CCS错误	硬件故障	立即备份数据并更换硬盘
NVMe SSD写入速度骤降	IOPS达到队列深度限制	调整ncq队列深度或使用多队列驱动

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FAQs

Q1: 为什么有时iostat显示的%util超过100%？

A: %util表示设备处于忙碌状态的时间占比，对于支持NCQ（原生命令队列）的SATA设备，单个请求可包含多个扇区，因此理论上该值可以超过100%，若持续高于120%,说明设备已严重过载。

Q2: 如何区分顺序读写和随机读写的性能差异？

A: 使用fio工具进行基准测试：

fio --name=test --filename=testfile --direct=1 --ioengine=libaio 
--bs=4k --iodepth=32 --rw=randwrite --runtime=60 --group_reporting

对比randwrite和seqwrite模式下的IOPS和延迟即可量化差异，通常顺序读写速度是随机读写的5-1