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性能瓶颈之IO
一个系统经过多项优化以后，瓶颈往往落在数据库的读写上。而数据库经过多种优化以后，瓶颈最终会落到 IO 。今天工具美眉跟大家一起聊聊简单的IO性能相关的指标。
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逻辑IO、VM、物理IO
如果对IO进行分层，可以分为上中下三层，分别是逻辑IO、VM、物理IO。
在逻辑IO层，有常见的文件管理系统，主要是对数据存放和读取的空间的管理。buffer cache则解决了数据缓冲的问题，对读进行cache,对写进行buffer,去合并一些IO的操作，降低IO的开销。
对应上图的 Vol Mgmt 则是VM管理，VM 其实跟 IO 没有必然联系。它是处于文件系统和磁盘（存储）中间的一层。VM 屏蔽了底层磁盘对上层文件系统的影响 。当磁盘空间不足时，对文件系统来说没有任何影响，VM 则可以实现动态扩展。另外， VM 也可以把多个磁盘合并成一个磁盘，对文件系统呈现统一的地址空间。
在物理IO层，对应上图的 Device Driver 、IO Channel 和 Disk Device，数据最终会放在这里，因此，效率、数据安全、容灾是这层需要考虑的问题。而提高存储的性能，则可以直接提高物理 IO 的性能。
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IO请求的两阶段
IO请求的两个阶段可以分为资源等待阶段和使用资源的阶段。IO请求一般需要请求特殊的资源（如磁盘、RAM、文件），当资源被上一个使用者使用没有被释放时，IO请求就会被阻塞，直到能够使用这个资源，开始数据的接收和发送。
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常见的IO性能指标
下面是工具美眉整理的IO磁盘相关的性能指标：
指标 | 描述 |
tps | 每秒IO请求个数 |
rrqm/s | 每秒合并读操作的次数 |
wrqm/s | 每秒合并写操作的次数 |
r/s | 每秒读操作的次数 |
w/s | 每秒写操作的次数 |
rkB/s | 每秒读取的KB字节数 |
wkB/s | 每秒写入的KB字节数 |
avgrq-sz | 每个IO的平均扇区数，即所有请求的平均大小，以扇区（512字节）为单位 |
avgqu-sz | 平均I/O队列长度 |
r_await | 每个读操作平均所需要的时间，不仅包括硬盘设备读操作的时间，也包括在内核队列中的时间。 |
w_await | 每个写操平均所需要的时间，不仅包括硬盘设备写操作的时间，也包括在队列中等待的时间。 |
svctm | 平均每次设备I/O操作的服务时间 (毫秒) |
await | 平均每次设备I/O操作的等待时间 (毫秒) |
%util | 工作时间或者繁忙时间占总时间的百分比 |
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如何分析异常指标
svctm反应了磁盘的负载情况，如果该项大于15ms，并且util%接近100%，那就说明，磁盘现在是整个系统性能的瓶颈了。
await值的大小一般取决于svctm的值和I/O队列长度以及I/O请求模式，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，此时可以通过更换更快的硬盘来解决问题。
%util项的值也是衡量磁盘I/O的一个重要指标，如果%util接近100%，表示磁盘产生的I/O请求太多，I/O系统已经满负荷的在工作，该磁盘可能存在瓶颈。
在某些场景下，我们需要找到占用IO特别大的进程，然后关闭它，需要知道PID或者进程名称，这就需要用到iotop。iotop是一个检测Linux系统进程IO的工具。
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