Linux中如何使用Fio來測評硬盤性能

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Fio簡介：

Fio（Flexible I/O Tester） 是一款由 Jens Axboe 開發的用于測評和壓力/硬件驗證的自由開源的軟件。

它支持 19 種不同類型的 I/O 引擎 (sync、mmap、libaio、posixaio、SG v3、splice、null、network、 syslet、guasi、solarisaio，以及更多)， I/O 優先級（針對較新的 Linux 內核），I/O 速度，fork 的任務或線程任務等等。它能夠在塊設備和文件上工作。

Fio 接受一種非常簡單易于理解的文本格式的任務描述。軟件默認包含了幾個示例任務文件。 Fio 展示了所有類型的 I/O 性能信息，包括完整的 IO 延遲和百分比。

它被廣泛的應用在非常多的地方，包括測評、QA，以及驗證用途。它支持 Linux 、FreeBSD 、NetBSD、 OpenBSD、 OS X、 OpenSolaris、 AIX、 HP-UX、 Android 以及 Windows。

在這個教程，我們將使用 Ubuntu 16 ，你需要擁有這臺電腦的 sudo 或 root 權限。我們將完整的進行安裝和 Fio 的使用。

使用源碼安裝 Fio

我們要去克隆 GitHub 上的倉庫。安裝所需的依賴，然后我們將會從源碼構建應用。首先，確保我們安裝了 Git 。

  sudo apt-get install git

CentOS 用戶可以執行下述命令：

  sudo yum install git

現在，我們切換到 /opt 目錄，并從 Github 上克隆倉庫：

  cd /optgit clone https://github.com/axboe/fio

你應該會看到下面這樣的輸出：

  Cloning into 'fio'...remote: Counting objects: 24819, done.remote: Compressing objects: 100% (44/44), done.remote: Total 24819 (delta 39), reused 62 (delta 32), pack-reused 24743Receiving objects: 100% (24819/24819), 16.07 MiB | 0 bytes/s, done.Resolving deltas: 100% (16251/16251), done.Checking connectivity... done.

現在，我們通過在 /opt 目錄下輸入下方的命令切換到 Fio 的代碼目錄：

  cd fio

***，我們可以使用下面的命令來使用 make 從源碼構建軟件：

  # ./configure# make# make install

在 Ubuntu 上安裝 Fio

對于 Ubuntu 和 Debian 來說， Fio 已經在主倉庫內。你可以很容易的使用類似 yum 和 apt-get 的標準包管理器來安裝 Fio。

對于 Ubuntu 和 Debian ，你只需要簡單的執行下述命令：

  sudo apt-get install fio

對于 CentOS/Redhat 你只需要簡單執行下述命令。

在 CentOS ，你可能在你能安裝 Fio 前需要去安裝 EPEL 倉庫到你的系統中。你可以通過執行下述命令來安裝它：

  sudo yum install epel-release -y

你可以執行下述命令來安裝 Fio：

  sudo yum install fio -y

使用 Fio 進行磁盤性能測試

現在 Fio 已經安裝到了你的系統中。現在是時候看一些如何使用 Fio 的例子了。我們將進行隨機寫、讀和讀寫測試。

執行隨機寫測試

執行下面的命令來開始。這個命令將要同一時間執行兩個進程，寫入共計 4GB（ 4 個任務 x 512MB = 2GB） 文件：

1. ...

2. fio-2.2.10

3. Starting 2 processes

4. 
   

5. randwrite: (groupid=0, jobs=2): err= 0: pid=7271: Sat Aug 5 13:28:44 2017

6. write: io=1024.0MB, bw=2485.5MB/s, iops=636271, runt= 412msec

7. slat (usec): min=1, max=268, avg= 1.79, stdev= 1.01

8. clat (usec): min=0, max=13, avg= 0.20, stdev= 0.40

9. lat (usec): min=1, max=268, avg= 2.03, stdev= 1.01

10. clat percentiles (usec):

11. | 1.00th=[ 0], 5.00th=[ 0], 10.00th=[ 0], 20.00th=[ 0],

12. | 30.00th=[ 0], 40.00th=[ 0], 50.00th=[ 0], 60.00th=[ 0],

13. | 70.00th=[ 0], 80.00th=[ 1], 90.00th=[ 1], 95.00th=[ 1],

14. | 99.00th=[ 1], 99.50th=[ 1], 99.90th=[ 1], 99.95th=[ 1],

15. | 99.99th=[ 1]

16. lat (usec) : 2=99.99%, 4=0.01%, 10=0.01%, 20=0.01%

17. cpu : usr=15.14%, sys=84.00%, ctx=8, majf=0, minf=26

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

19. submit : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%

20. complete : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%

21. issued : total=r=0/w=262144/d=0, short=r=0/w=0/d=0, drop=r=0/w=0/d=0

22. latency : target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=1

23. 
    

24. Run status group 0 (all jobs):

25. WRITE: io=1024.0MB, aggrb=2485.5MB/s, minb=2485.5MB/s, maxb=2485.5MB/s, mint=412msec, maxt=412msec

26. 
    

27. Disk stats (read/write):

28. sda: ios=0/0, merge=0/0, ticks=0/0, in_queue=0, util=0.00%

執行隨機讀測試

我們將要執行一個隨機讀測試，我們將會嘗試讀取一個隨機的 2GB 文件。

1. sudo fio --name=randread --ioengine=libaio --iodepth=16 --rw=randread --bs=4k --direct=0 --size=512M --numjobs=4 --runtime=240 --group_reporting

你應該會看到下面這樣的輸出：

1. ...

2. fio-2.2.10

3. Starting 4 processes

4. randread: Laying out IO file(s) (1 file(s) / 512MB)

5. randread: Laying out IO file(s) (1 file(s) / 512MB)

6. randread: Laying out IO file(s) (1 file(s) / 512MB)

7. randread: Laying out IO file(s) (1 file(s) / 512MB)

8. Jobs: 4 (f=4): [r(4)] [100.0% done] [71800KB/0KB/0KB /s] [17.1K/0/0 iops] [eta 00m:00s]

9. randread: (groupid=0, jobs=4): err= 0: pid=7586: Sat Aug 5 13:30:52 2017

10. read : io=2048.0MB, bw=80719KB/s, iops=20179, runt= 25981msec

11. slat (usec): min=72, max=10008, avg=195.79, stdev=94.72

12. clat (usec): min=2, max=28811, avg=2971.96, stdev=760.33

13. lat (usec): min=185, max=29080, avg=3167.96, stdev=798.91

14. clat percentiles (usec):

15. | 1.00th=[ 2192], 5.00th=[ 2448], 10.00th=[ 2576], 20.00th=[ 2736],

16. | 30.00th=[ 2800], 40.00th=[ 2832], 50.00th=[ 2928], 60.00th=[ 3024],

17. | 70.00th=[ 3120], 80.00th=[ 3184], 90.00th=[ 3248], 95.00th=[ 3312],

18. | 99.00th=[ 3536], 99.50th=[ 6304], 99.90th=[15168], 99.95th=[18816],

19. | 99.99th=[22912]

20. bw (KB /s): min=17360, max=25144, per=25.05%, avg=20216.90, stdev=1605.65

21. lat (usec) : 4=0.01%, 10=0.01%, 250=0.01%, 500=0.01%, 750=0.01%

22. lat (usec) : 1000=0.01%

23. lat (msec) : 2=0.01%, 4=99.27%, 10=0.44%, 20=0.24%, 50=0.04%

24. cpu : usr=1.35%, sys=5.18%, ctx=524309, majf=0, minf=98

25. IO depths : 1=0.1%, 2=0.1%, 4=0.1%, 8=0.1%, 16=100.0%, 32=0.0%, >=64=0.0%

26. submit : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%

27. complete : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.1%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%

28. issued : total=r=524288/w=0/d=0, short=r=0/w=0/d=0, drop=r=0/w=0/d=0

29. latency : target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=16

30. 
    

31. Run status group 0 (all jobs):

32. READ: io=2048.0MB, aggrb=80718KB/s, minb=80718KB/s, maxb=80718KB/s, mint=25981msec, maxt=25981msec

33. 
    

34. Disk stats (read/write):

35. sda: ios=521587/871, merge=0/1142, ticks=96664/612, in_queue=97284, util=99.85%

***，我們想要展示一個簡單的隨機讀-寫測試來看一看 Fio 返回的輸出類型。

讀寫性能測試

下述命令將會測試 USB Pen 驅動器 (/dev/sdc1) 的隨機讀寫性能：

1. sudo fio --randrepeat=1 --ioengine=libaio --direct=1 --gtod_reduce=1 --name=test --filename=random_read_write.fio --bs=4k --iodepth=64 --size=4G --readwrite=randrw --rwmixread=75

下面的內容是我們從上面的命令得到的輸出：

1. fio-2.2.10

2. Starting 1 process

3. Jobs: 1 (f=1): [m(1)] [100.0% done] [217.8MB/74452KB/0KB /s] [55.8K/18.7K/0 iops] [eta 00m:00s]

4. test: (groupid=0, jobs=1): err= 0: pid=8475: Sat Aug 5 13:36:04 2017

5. read : io=3071.7MB, bw=219374KB/s, iops=54843, runt= 14338msec

6. write: io=1024.4MB, bw=73156KB/s, iops=18289, runt= 14338msec

7. cpu : usr=6.78%, sys=20.81%, ctx=1007218, majf=0, minf=9

8. IO depths : 1=0.1%, 2=0.1%, 4=0.1%, 8=0.1%, 16=0.1%, 32=0.1%, >=64=100.0%

9. submit : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%

10. complete : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.1%, >=64=0.0%

11. issued : total=r=786347/w=262229/d=0, short=r=0/w=0/d=0, drop=r=0/w=0/d=0

12. latency : target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=64

13. 
    

14. Run status group 0 (all jobs):

15. READ: io=3071.7MB, aggrb=219374KB/s, minb=219374KB/s, maxb=219374KB/s, mint=14338msec, maxt=14338msec

16. WRITE: io=1024.4MB, aggrb=73156KB/s, minb=73156KB/s, maxb=73156KB/s, mint=14338msec, maxt=14338msec

17. 
    

18. Disk stats (read/write):

19. sda: ios=774141/258944, merge=1463/899, ticks=748800/150316, in_queue=900720, util=99.35%

我們希望你能喜歡這個教程并且享受接下來的內容，Fio 是一個非常有用的工具，并且我們希望你能在你下一次 Debugging 活動中使用到它。

什么是Linux系統

Linux是一種免費使用和自由傳播的類UNIX操作系統，是一個基于POSIX的多用戶、多任務、支持多線程和多CPU的操作系統，使用Linux能運行主要的Unix工具軟件、應用程序和網絡協議。

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