磁盘io测试工具fio

**

fio

**（Flexible I/O Tester）是一种用于性能测试和基准测试的工具，专门用于评估和测量存储系统（如硬盘、固态硬盘、网络存储等）在不同负载条件下的输入/输出（I/O）性能。它是一个非常灵活和强大的工具，具有以下几个主要功能和特点：

主要功能

1. 多种 I/O 模式：fio 支持多种 I/O 操作模式，包括顺序读、顺序写、随机读、随机写，以及混合读写模式。用户可以根据需求选择合适的模式进行性能测试。
2. 灵活的块大小和io深度设置： 用户可以指定不同的块大小（例如 4KB、64KB、1MB 等）和 I/O 深度（即并发发出的 I/O 请求数），以模拟不同环境下的工作负载。
3. 多线程和多进程支持：fio 支持通过多线程或多进程来增加负载，从而评估存储设备在高并发情况下的性能。
4. 丰富的报告功能： 测试结果以易于理解的格式输出，提供带宽（吞吐量）、IOPS（每秒输入输出次数）、延迟（响应时间）等关键指标的详细统计信息。
5. 使用场景广泛： 可以用于测量服务器、数据库、云存储、虚拟化环境，以及任何涉及存储设备的应用。
6. 可编程性和自动化： 测试任务可以通过配置文件进行定义，支持自动化测试，以满足多种测试需求。

使用场景

• 性能基准测试：评估新硬件或存储设备的性能。
• 性能分析：了解在特定条件下存储系统的表现。
• 容量规划：帮助确定系统满足未来工作负载需求的能力。
• 故障排查：识别和解决存储系统性能瓶颈。

测试

./fio --filename=./fio.out --direct=1 --rw=randwrite --bs=64k --size=1G --runtime=1000 --lockmem=128M --name=iotest

./fio --filename=./fio.out --direct=1 --rw=randwrite --bs=64k --size=1G --runtime=1000，--lockmem=128M --name=iotest
iotest: (g=0): rw=randwrite, bs=(R) 64.0KiB-64.0KiB, (W) 64.0KiB-64.0KiB, (T) 64.0KiB-64.0KiB, ioengine=psync, iodepth=1
fio-3.37-124-gbcd4
Starting 1 process
Jobs: 1 (f=1): [w(1)][100.0%][w=112MiB/s][w=1793 IOPS][eta 00m:00s]
iotest: (groupid=0, jobs=1): err= 0: pid=1295536: Sun Jan 21 16:00:22 2024
  write: IOPS=1786, BW=112MiB/s (117MB/s)(1024MiB/9173msec); 0 zone resets
    clat (usec): min=361, max=42406, avg=555.05, stdev=2113.31
     lat (usec): min=362, max=42408, avg=557.12, stdev=2113.30
    clat percentiles (usec):
     |  1.00th=[  379],  5.00th=[  388], 10.00th=[  392], 20.00th=[  396],
     | 30.00th=[  404], 40.00th=[  408], 50.00th=[  412], 60.00th=[  416],
     | 70.00th=[  424], 80.00th=[  433], 90.00th=[  445], 95.00th=[  465],
     | 99.00th=[  627], 99.50th=[ 1336], 99.90th=[38011], 99.95th=[38536],
     | 99.99th=[40633]
   bw (  KiB/s): min=106624, max=120064, per=99.79%, avg=114069.33, stdev=4277.00, samples=18
   iops        : min= 1666, max= 1876, avg=1782.33, stdev=66.83, samples=18
  lat (usec)   : 500=97.80%, 750=1.43%, 1000=0.23%
  lat (msec)   : 2=0.08%, 4=0.02%, 10=0.01%, 50=0.42%
  cpu          : usr=1.43%, sys=5.24%, ctx=17109, majf=0, minf=9
  IO depths    : 1=100.0%, 2=0.0%, 4=0.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, >=64=0.0%
     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%
     issued rwts: total=0,16384,0,0 short=0,0,0,0 dropped=0,0,0,0
     latency   : target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=1

Run status group 0 (all jobs):
  WRITE: bw=112MiB/s (117MB/s), 112MiB/s-112MiB/s (117MB/s-117MB/s), io=1024MiB (1074MB), run=9173-9173msec

Disk stats (read/write):
  vblkdev34: ios=0/16286, sectors=0/2084264, merge=0/2, ticks=0/8654, in_queue=8657, util=99.01%

测试结果解释

1. 命令行参数

./fio --filename=./fio.out --direct=1 --rw=randwrite --bs=64k --size=1G --runtime=1000 --lockmem=128M --name=iotest

• --filename=./fio.out：指定输出文件名为 fio.out。
• --direct=1：使用直接IO，不经过操作系统缓存。
• --rw=randwrite：进行随机写入操作。
• --bs=64k：块大小为64KB。
• --size=1G：测试数据总大小为1GB。
• --runtime=1000：运行时间为1000秒。
• --lockmem=128M：锁定128MB的内存以用于IO操作，以避免干扰其他进程。
• --name=iotest：指定作业的名称为 iotest。

2. 作业配置

iotest: (g=0): rw=randwrite, bs=(R) 64.0KiB-64.0KiB, (W) 64.0KiB-64.0KiB, (T) 64.0KiB-64.0KiB, ioengine=psync, iodepth=1
fio-3.37-124-gbcd4

• iotest: (g=0): 当前测试作业的说明，g=0 表示作业组编号为0。
• rw=randwrite：操作模式为随机写入。
• bs=(R) 64.0KiB-64.0KiB, (W) 64.0KiB-64.0KiB, (T) 64.0KiB-64.0KiB：读、写和总共的块大小均为64KB。
• ioengine=psync：使用同步IO引擎工作。
• iodepth=1：IO深度为1，意味着只有一个IO请求可以并行地发出。

3. 启动作业

Starting 1 process
Jobs: 1 (f=1): [w(1)][100.0%][w=112MiB/s][w=1793 IOPS][eta 00m:00s]

• Starting 1 process：开始运行1个进程。
• Jobs: 1 (f=1)：表示正在运行的作业数为1，f=1 表示当前处理的作业数。
• [w(1)][100.0%]：当前为写操作，进度为100%。
• [w=112MiB/s]：写入速率为112MB/s。
• [w=1793 IOPS]：每秒输入输出操作次数为1793次。
• [eta 00m:00s]：预计到达时间，当前已完成，因此为0。

4. 结果概览

iotest: (groupid=0, jobs=1): err= 0: pid=1295536: Sun Jan 21 16:00:22 2024

• 显示作业状态，包括 groupid=0，作业数量为1。
• err=0 表示没有发生错误，pid=1295536 是进程ID。
• Sun Jan 21 16:00:22 2024 显示测试的时间戳。

5. 写入统计数据

write: IOPS=1786, BW=112MiB/s (117MB/s)(1024MiB/9173msec); 0 zone resets

• IOPS：1786，表示写入的输入/输出操作次数每秒。
• BW：带宽为112MB/s（117MB/s），总的写入的字节量为1024MB，在9173毫秒内完成。
• 0 zone resets表示未发生任何区域重置。

6. 延迟统计

clat (usec): min=361, max=42406, avg=555.05, stdev=2113.31

• **clat (completion latency)**：完成延迟 - 最小延迟：361微秒- 最大延迟：42406微秒- 平均延迟：555.05微秒- 标准差：2113.31微秒

lat (usec): min=362, max=42408, avg=557.12, stdev=2113.30

• **lat (latency)**：总延迟（包括调度延迟和完成延迟）： - 最小、最大、平均和标准差，分别是362微秒、42408微秒、557.12微秒和2113.30微秒。

延迟百分位数

clat percentiles (usec):
 |  1.00th=[  379],  5.00th=[  388], 10.00th=[  392], 20.00th=[  396],
 | 30.00th=[  404], 40.00th=[  408], 50.00th=[  412], 60.00th=[  416],
 | 70.00th=[  424], 80.00th=[  433], 90.00th=[  445], 95.00th=[  465],
 | 99.00th=[  627], 99.50th=[ 1336], 99.90th=[38011], 99.95th=[38536],
 | 99.99th=[40633]

• 显示在不同百分位数下的完成延迟，提供了关于延迟分布的详细信息。例如，99.99%的操作的完成延迟不超过40633微秒。

7. 带宽统计

bw (  KiB/s): min=106624, max=120064, per=99.79%, avg=114069.33, stdev=4277.00, samples=18

• 显示每秒的带宽。 - 最小带宽：106624 KiB/s- 最大带宽：120064 KiB/s- 平均带宽：114069.33 KiB/s- 标准差：4277.00 KiB/s- 样本数：18

8. IO操作统计

iops        : min= 1666, max= 1876, avg=1782.33, stdev=66.83, samples=18

• 显示IOPS统计信息（输入/输出次数每秒）： - 最小IOPS：1666- 最大IOPS：1876- 平均IOPS：1782.33- 标准差：66.83- 样本数：18

9. 延迟分布

  lat (usec)   : 500=97.80%, 750=1.43%, 1000=0.23%
  lat (msec)   : 2=0.08%, 4=0.02%, 10=0.01%, 50=0.42%

• 延迟的分布情况： - 97.80%的延迟在500微秒以内- 1.43%的延迟在500-750微秒以内- 0.23%的延迟在750-1000微秒以内- 表示以毫秒为单位的延迟分布。

10. CPU使用情况

  cpu          : usr=1.43%, sys=5.24%, ctx=17109, majf=0, minf=9

• CPU使用情况： - 用户空间使用率：1.43%- 内核空间使用率：5.24%- 上下文切换次数：17109- 磁盘页面交换的重大页面数：0- 磁盘页面交换的次要页面数：9

11. IO深度统计

  IO depths    : 1=100.0%, 2=0.0%, 4=0.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, >=64=0.0%

• 统计每个IO深度级别（即可以并行处理的IO请求数）下的操作百分比，显示100%发生在IO深度为1的情况。

12. 提交与完成统计

     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%

• 提交和完成的IO请求数的统计，也是按照IO深度级别来统计。

13. 总体运行状态

Run status group 0 (all jobs):
  WRITE: bw=112MiB/s (117MB/s), 112MiB/s-112MiB/s (117MB/s-117MB/s), io=1024MiB (1074MB), run=9173-9173msec

• 写入速率、总IO量及运行时间等的总结。

14. 磁盘统计信息

Disk stats (read/write):
  vblkdev34: ios=0/16286, sectors=0/2084264, merge=0/2, ticks=0/8654, in_queue=8657, util=99.01%

• vblkdev34: 表示虚拟块设备的统计信息。 - ios=0/16286：读和写的IO操作数，读取为0，写入为16286。- sectors=0/2084264：读取和写入的扇区数，读取为0，写入为2084264。- merge=0/2：合并的IO操作数。- ticks=0/8654：处理这些IO操作所消耗的系统时钟滴答数。- in_queue=8657：在IO队列中的总请求数。- util=99.01%：设备使用率，表示设备在95%时间里被繁忙占用。

总结

这段输出详细展示了

fio

工具在指定参数下的随机写性能测试结果，涵盖了IO速率、延迟、CPU使用率、IO深度等统计数据，帮助用户了解其存储设备在执行随机写操作时的性能表现。