第 33 章 影响 I/O 和文件系统性能的因素
存储和文件系统性能的适当设置高度依赖于存储目的。
I/O 和文件系统性能可能会受到以下任意因素的影响：
- 数据写入或读取特征
- 顺序或随机
- buffered 或 Direct IO
- 数据与底层 geometry 保持一致
- 块大小
- 文件系统大小
- 日志大小和位置
- 记录访问时间
- 确保数据可靠性
- 预抓取数据
- 预分配磁盘空间
- 文件碎片
- 资源争用
33.1. 监控和诊断 I/O 和文件系统问题的工具
以下工具包括在 Red Hat Enterprise Linux 8 中用于监控系统性能并诊断与 I/O、文件系统及其配置相关的性能问题：
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vmstat工具报告整个系统的进程、内存、分页、块 I/O、中断和 CPU 活动。它可帮助管理员确定 I/O 子系统是否负责任何性能问题。如果使用vmstat进行分析显示，I/O 子系统负责降低性能，管理员可以使用iostat工具来确定负责的 I/O 设备。 -
iostat报告您系统中的 I/O 设备负载。它由sysstat软件包提供。 -
blktrace提供有关 I/O 子系统花费时间的详细信息。比较实用程序blkparse读取来自blktrace的原始输出，并生成由blktrace记录的输入和输出操作的人类可读摘要。 btt分析blktrace输出并显示 I/O 堆栈各个区域所花费的时间，从而更轻松地发现 I/O 子系统中的瓶颈。该实用程序作为blktrace软件包的一部分提供。由blktrace机制跟踪并由btt分析的一些重要事件有：-
I/O 事件队列 (
Q) -
I/O 的发送至驱动程序事件 (
D) -
完成 I/O 事件 (
C)
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I/O 事件队列 (
-
iowatcher可以使用blktrace输出来随着时间的推移图形 I/O。它关注磁盘 I/O 的逻辑块地址 (LBA) 、每秒吞吐量每秒的吞吐量、每秒寻道数数、I/O 操作数。这有助于识别何时达到设备的操作每秒限值。 BPF Compiler Collection（BCC）是一个库，可帮助创建扩展的 Berkeley Packet Filter（
eBPF）程序。eBPF程序在事件中触发，如磁盘 I/O、TCP 连接和进程创建。BCC 工具安装在/usr/share/bcc/tools/目录中。以下bcc-tools可帮助分析性能：-
biolatency总结了块设备 I/O（磁盘 I/O）中延迟的问题。这允许研究发行版，包括用于设备缓存命中以及缓存未命中的两种模式，以及延迟延迟。 -
biosnoop是基本的块 I/O 追踪工具，用于显示每个 I/O 事件以及发出的进程 ID，以及 I/O 延迟。使用这个工具，您可以调查磁盘 I/O 性能问题。 -
biotop用于内核中的块 i/o 操作。 -
filelife工具跟踪stat()系统调用。 -
fileslower跟踪文件同步的读写速度比较慢。 -
filetop按进程显示文件读取和写入。 ext4slower、nfsslower和xfsslower是显示文件系统操作比特定阈值慢的工具，默认值为10ms。如需更多信息，请参阅使用 BPF Compiler Collection 分析系统性能。
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bpftace是用于分析性能问题的eBPF追踪语言。它还提供类似 BCC 的 trace 工具，用于调查 I/O 性能问题。 以下
SystemTap脚本在诊断存储或文件系统性能问题可能很有用：-
disktop.stp：每 5 秒检查一次读取或写入磁盘的状态，并在该期间输出前 10 个条目。 -
iotime.stp: 显示读和写操作上花费的时间长度，以及读取和写入的字节数。 -
traceio.stp：根据所观察到的累积 I/O 流量打印前十大可执行文件。 -
traceio2.stp: 将可执行名称和进程标识符作为读写操作发生。 -
Inodewatch.stp：每次对指定主设备或次要设备中的指定内节点进行读或写时，均会打印可执行文件名称和进程标识符。 -
inodewatch2.stp：每次在指定主设备或次要设备上更改属性时，均会打印可执行文件名称、进程标识符和属性。
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其他资源
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vmstat (8) 、iostat (1) 、blktrace (8) 、blkparse (1) 、btt (1) 、bpftrace和iowatcher (1)man page - 使用 BPF Compiler Collection 分析系统性能
