iostat 详解指南
简介
iostat (Input/Output Statistics) 是 Linux/Unix 系统中用于监控系统 I/O 设备负载的重要工具，属于 sysstat 软件包的一部分。它能够实时显示 CPU 使用率和磁盘 I/O 统计信息，帮助系统管理员识别性能瓶颈。
主要作用
- 监控磁盘 I/O 性能：分析磁盘读写速度、IOPS、队列长度等关键指标
- 识别性能瓶颈：发现磁盘 I/O 是否成为系统性能瓶颈
- 容量规划：为存储系统扩容提供数据支撑
- 故障诊断：定位磁盘相关的性能问题
- 趋势分析：通过持续监控了解系统 I/O 模式变化
基本语法
iostat [选项] [间隔时间] [采样次数]重要参数详解
CPU 相关参数
| 参数 | 含义 | 实际作用 |
|---|---|---|
%user | 用户态 CPU 使用率 | 反映应用程序计算密集度 |
%nice | 低优先级进程 CPU 使用率 | 显示后台任务对系统的影响 |
%system | 内核态 CPU 使用率 | 反映系统调用和中断处理开销 |
%iowait | 等待 I/O 完成的 CPU 时间百分比 | 关键指标：高值表示磁盘瓶颈 |
%steal | 虚拟化环境中被其他虚拟机占用的 CPU 时间 | 虚拟化性能监控 |
%idle | CPU 空闲时间百分比 | 系统整体负载评估 |
磁盘 I/O 关键参数
| 参数 | 含义 | 实际作用 | 重要程度 |
|---|---|---|---|
Device | 设备名称 | 标识监控的存储设备 | - |
tps | 每秒传输次数 | 衡量磁盘忙碌程度，包括读写操作 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
kB_read/s | 每秒读取的千字节数 | 评估读密集型应用的磁盘压力 | ⭐⭐⭐⭐ |
kB_wrtn/s | 每秒写入的千字节数 | 评估写密集型应用的磁盘压力 | ⭐⭐⭐⭐ |
kB_read | 累计读取的千字节数 | 长期读取量统计 | ⭐⭐ |
kB_wrtn | 累计写入的千字节数 | 长期写入量统计 | ⭐⭐ |
扩展参数（使用 -x 选项）
| 参数 | 含义 | 实际作用 | 重要程度 |
|---|---|---|---|
r/s | 每秒读请求数 | 读操作频率分析 | ⭐⭐⭐⭐ |
w/s | 每秒写请求数 | 写操作频率分析 | ⭐⭐⭐⭐ |
rkB/s | 每秒读取千字节数 | 读取带宽监控 | ⭐⭐⭐⭐ |
wkB/s | 每秒写入千字节数 | 写入带宽监控 | ⭐⭐⭐⭐ |
rrqm/s | 每秒合并的读请求数 | I/O 调度器效率评估 | ⭐⭐⭐ |
wrqm/s | 每秒合并的写请求数 | I/O 调度器效率评估 | ⭐⭐⭐ |
%rrqm | 读请求合并百分比 | 顺序读操作比例 | ⭐⭐⭐ |
%wrqm | 写请求合并百分比 | 顺序写操作比例 | ⭐⭐⭐ |
r_await | 平均读请求等待时间（毫秒） | 读操作性能关键指标 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
w_await | 平均写请求等待时间（毫秒） | 写操作性能关键指标 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
aqu-sz | 平均队列长度 | 磁盘繁忙程度指标 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
rareq-sz | 平均读请求大小（扇区） | I/O 模式分析 | ⭐⭐⭐ |
wareq-sz | 平均写请求大小（扇区） | I/O 模式分析 | ⭐⭐⭐ |
svctm | 平均服务时间（毫秒） | 磁盘响应能力 | ⭐⭐⭐⭐ |
%util | 设备利用率百分比 | 最关键指标：接近100%表示磁盘饱和 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
常用命令示例
基本监控
# 显示一次统计信息
iostat
# 每 2 秒显示一次，共显示 5 次
iostat 2 5
# 只显示磁盘统计信息
iostat -d
# 只显示 CPU 统计信息
iostat -c详细监控
# 显示扩展统计信息
iostat -x
# 以 MB 为单位显示
iostat -m
# 显示设备利用率
iostat -x 1
# 监控特定设备
iostat -x sda 2高级应用
# 生成报告格式输出
iostat -t -x 2 10
# 监控所有设备的详细信息
iostat -x -d 1
# 结合其他工具使用
iostat 1 | grep -E "(Device|sda)"性能分析要点
关键性能指标阈值
- %iowait > 20%：可能存在 I/O 瓶颈
- %util > 80%：磁盘接近饱和，需要关注
- await > 20ms：响应时间较慢，影响性能
- aqu-sz > 2：队列积压严重，磁盘压力大
- tps：根据磁盘类型判断（HDD: 100-200, SSD: 1000+）
性能优化建议
-
高 %iowait
- 检查磁盘硬件状态
- 优化应用程序 I/O 模式
- 考虑使用更快的存储设备
-
高 %util 但低 tps
- 可能存在大量小 I/O 操作
- 优化应用程序减少随机访问
- 调整文件系统参数
-
高 await 时间
- 检查磁盘健康状况
- 优化 I/O 调度器设置
- 考虑 RAID 配置优化
实际应用场景
数据库性能监控
# 持续监控数据库服务器磁盘性能
iostat -x 1 | awk '/sda/ {printf "Time: %s, Util: %.2f%%, Await: %.2f ms\n", strftime("%H:%M:%S"), $10, $9}'Web 服务器日志分析
# 监控日志磁盘写入性能
iostat -x 1 | grep -E "(Device|log)"虚拟化环境监控
# 监控虚拟机磁盘性能
iostat -x 2 | grep -v "^$"注意事项
- 统计数据的时效性：首次运行显示的是系统启动以来的平均值
- 采样间隔选择：间隔太短可能影响系统性能，太长可能错过瞬时问题
- 结合其他工具：建议与 iotop、dstat 等工具配合使用
- 虚拟化环境：虚拟机中的统计可能不完全准确
- SSD vs HDD：不同类型存储设备的性能基准不同
iostat 是系统性能监控的核心工具之一，掌握其关键参数的含义和应用场景，对于系统性能优化和故障诊断至关重要。