[转帖]FIO 存储性能压测

一、 FIO简介

FIO 是一个多线程IO生成工具，可以生成多种IO模式（随机、顺序、读、写四大类），用来测试磁盘设备的性能。GFIO是FIO的图形监测工具，它提供了图形界面的参数配置，和性能监测图像。

在github上的链接为 https://github.com/axboe/fio

二、 FIO安装

1. yum安装

yum -y install fio.x86_64

2. 源码安装

• Best Open Source Mac Software Development Software 2023 下载FIO安装包 fio-2.1.10.tar.gz
• 安装libaio-devel依赖包（如果是先编译了fioz，发现报错才装libaio-devel的，需要先用make clean清理编译文件后再重新编译安装FIO ）

yum -y install libaio* gcc wget make

• 安装gfio：基于gdk实现，是其图形界面版（可选）

yum -y install libgtk2.0-dev

• 解压FIO压缩包，进入FIO目录编译安装

./configure --enable-gfio #如果希望不支持gfio，只需去掉后面的--enable-gfio参数





make





make install

• 设置环境变量

vi .bash_profile





 





PATH=$PATH:$HOME/bin:/usr/local/bin





 





source .bash_profile

三、 常用参数

filename=/dev/emcpowerb　支持文件系统或者裸设备，-filename=/dev/sda2或-filename=/dev/sdb





direct=1                 测试过程绕过机器自带的buffer，使测试结果更真实





rw=randwread             测试随机读的I/O





rw=randwrite             测试随机写的I/O





rw=randrw                测试随机混合写和读的I/O





rw=read                  测试顺序读的I/O





rw=write                 测试顺序写的I/O





rw=rw                    测试顺序混合写和读的I/O





bs=4k                    单次io的块文件大小为4k





bsrange=512-2048         同上，提定数据块的大小范围





size=5g                  本次的测试文件大小为5g，以每次4k的io进行测试





numjobs=30               本次的测试线程为30





runtime=1000             测试时间为1000秒，如果不写则一直将5g文件分4k每次写完为止





ioengine=psync           io引擎使用pync方式，如果要使用libaio引擎，需要yum install libaio-devel包





rwmixwrite=30            在混合读写的模式下，写占30%





group_reporting          关于显示结果的，汇总每个进程的信息





此外





lockmem=1g               只使用1g内存进行测试





zero_buffers             用0初始化系统buffer





nrfiles=8                每个进程生成文件的数量

四、 常用测试场景

1. 命令行测试

• 100%随机，100%读，4K

fio -filename=/dev/emcpowerb -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=randread -ioengine=psync -bs=4k -size=1000G -numjobs=50 -runtime=180 -group_reporting -name=rand_100read_4k

• 100%随机，100%写，4K

fio -filename=/dev/emcpowerb -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=randwrite -ioengine=psync -bs=4k -size=1000G -numjobs=50 -runtime=180 -group_reporting -name=rand_100write_4k

• 100%顺序，100%读，4K

fio -filename=/dev/emcpowerb -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=read -ioengine=psync -bs=4k -size=1000G -numjobs=50 -runtime=180 -group_reporting -name=sqe_100read_4k

• 100%顺序，100%写，4K

fio -filename=/dev/emcpowerb -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=write -ioengine=psync -bs=4k -size=1000G -numjobs=50 -runtime=180 -group_reporting -name=sqe_100write_4k

• 100%随机，70%读，30%写 4K

fio -filename=/dev/emcpowerb -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=randrw -rwmixread=70 -ioengine=psync -bs=4k -size=1000G -numjobs=50 -runtime=180 -group_reporting -name=randrw_70read_4k

2. 参数文件测试

FIO提供了不同场景的压测参数文件，修改其中配置然后直接执行即可。https://github.com/axboe/fio/tree/master/examples

fio examples/ssd-test.fio

上面这个参数文件用于测试ssd性能，参数文件内容如下：

其中每一个[]代表一个测试分组，会为每组分别进行测试（比如下面有5组）。

# Do some important numbers on SSD drives, to gauge what kind of





# performance you might get out of them.





#





# Sequential read and write speeds are tested, these are expected to be





# high. Random reads should also be fast, random writes are where crap





# drives are usually separated from the good drives.





#





# This uses a queue depth of 4. New SATA SSD's will support up to 32





# in flight commands, so it may also be interesting to increase the queue





# depth and compare. Note that most real-life usage will not see that





# large of a queue depth, so 4 is more representative of normal use.





#





[global]





bs=4k





ioengine=libaio





iodepth=4





size=10g





direct=1





runtime=60





directory=/mount-point-of-ssd





filename=ssd.test.file





 





[seq-read]





rw=read





stonewall





 





[rand-read]





rw=randread





stonewall





 





[seq-write]





rw=write





stonewall





 





[rand-write]





rw=randwrite





stonewall

下面是一个模拟MySQL数据库的压测配置文件

# QPS: 40000（10 cores)





# Dataset: 200G





# R/W: 8/2





# ThreadPool Num: 64





#  IO ThreadNum: 32





 





[global]





runtime=86400





time_based





group_reporting





directory=/your_dir





ioscheduler=deadline





refill_buffers





 





[mysql-binlog]





filename=test-mysql-bin.log





bsrange=512-1024





ioengine=sync





rw=write





size=24G





sync=1





rw=write





overwrite=1





fsync=100





rate_iops=64





invalidate=1





numjobs=64





 





[innodb-data]





filename=test-innodb.dat





bs=16K





ioengine=psync





rw=randrw





size=200G





direct=1





rwmixread=80





numjobs=32





 





thinktime=600





thinktime_spin=200





thinktime_blocks=2





 





[innodb-trxlog]





filename=test-innodb.log





bsrange=512-2048





ioengine=sync





rw=write





size=2G





fsync=1





overwrite=1





rate_iops=64





invalidate=1





numjobs=64

五、 测试结果解读

测试输出结果如下

fio -ioengine=libaio -bs=4k -direct=1 -thread -rw=read -filename=/dev/sda -name="BS 4KB read test" -iodepth=16 -runtime=60





 





#输出





BS 4KB read test: (g=0): rw=write, bs=1M-1M/1M-1M/1M-1M, ioengine=libaio, iodepth=16





fio-2.8





Starting 1 process





Jobs: 1 (f=1): [W(1)] [100.0% done] [0KB/68198KB/0KB /s] [0/66/0 iops] [eta 00m:00s]





test: (groupid=0, jobs=1): err= 0: pid=4676: Thu Apr  7 17:22:37 2016





  write: io=20075MB, bw=68464KB/s, iops=66, runt=300255msec           #执行多少IO，平均带宽，线程运行时间





    slat (usec): min=51, max=5732, avg=291.11, stdev=262.47           #提交延迟





    clat (usec): min=1, max=2235.8K, avg=239043.28, stdev=153384.41   #完成延迟





     lat (usec): min=367, max=2235.9K, avg=239337.72, stdev=153389.57 #响应时间





    clat percentiles (usec):





     |  1.00th=[  221],  5.00th=[  442], 10.00th=[ 1004], 20.00th=[108032],





     | 30.00th=[228352], 40.00th=[248832], 50.00th=[257024], 60.00th=[268288],





     | 70.00th=[280576], 80.00th=[301056], 90.00th=[342016], 95.00th=[477184],





     | 99.00th=[806912], 99.50th=[864256], 99.90th=[1122304], 99.95th=[1171456],





     | 99.99th=[1646592]





    bw (KB/s): min=  170, max=204800, per=100.00%, avg=68755.07, stdev=27034.84





    lat (usec) : 2=0.01%, 4=0.13%, 50=0.06%, 100=0.26%, 250=1.04%





    lat (usec) : 500=4.53%, 750=2.61%, 1000=1.33%





    lat (msec) : 2=1.18%, 4=0.15%, 10=0.77%, 20=0.77%, 50=1.50%





    lat (msec) : 100=4.43%, 250=23.48%, 500=53.23%, 750=3.09%, 1000=1.30%





    lat (msec) : 2000=0.19%, >=2000=0.01%





  cpu          : usr=0.03%, sys=2.11%, ctx=19066, majf=0, minf=7





  IO depths    : 1=0.1%, 2=0.1%, 4=0.1%, 8=0.1%, 16=103.8%, 32=0.0%, >=64=0.0%   #io队列





     submit    : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%  #单个IO提交要提交的IO数





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





     issued    : total=r=0/w=20060/d=0, short=r=0/w=0/d=0, drop=r=0/w=0/d=0





     latency   : target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=16    #IO完延迟的分布





 





Run status group 0 (all jobs):





  WRITE: io=20075MB, aggrb=68464KB/s(group总带宽), minb=68464KB/s(最小平均带宽), maxb=68464KB/s(最大平均带宽), mint=300255msec(group中线程的最短运行时间), maxt=300255msec(group中线程的最长运行时间)





 





Disk stats (read/write):





  sda: ios=23/41769(所有group总共执行的IO数), merge=0/149(总共发生的IO合并数), ticks=706/9102766(Number of ticks we kept the disk busy), in_queue=9105836(花费在队列上的总共时间), util=100.00%(磁盘利用率)

输出参数介绍（详情参考 Fio Output Explained）

• io=执行了多少M的IO
• bw=平均IO带宽（吞吐量）
• iops=IOPS
• runt=线程运行时间
• slat=提交延迟，提交该IO请求到kernel所花的时间（不包括kernel处理的时间）
• clat=完成延迟, 提交该IO请求到kernel后，处理所花的时间
• lat=响应时间
• bw=带宽
• cpu=利用率
• IO depths=io队列
• IO submit=单个IO提交要提交的IO数
• IO complete=Like the above submit number, but for completions instead.
• IO issued=The number of read/write requests issued, and how many of them were short.
• IO latencies=IO完延迟的分布
• io=总共执行了多少size的IO
• aggrb=group总带宽
• minb=最小平均带宽
• maxb=最大平均带宽
• mint=group中线程的最短运行时间
• maxt=group中线程的最长运行时间
• ios=所有group总共执行的IO数
• merge=总共发生的IO合并数
• ticks=Number of ticks we kept the disk busy
• io_queue=花费在队列上的总共时间
• util=磁盘利用率

六、 测试建议

• 使用顺序IO和较大的blocksize测试吞吐量和延迟
• 使用随机IO和较小的blocksize测试IOPS和延迟
• 在配置numjobs和iodeph前，建议深入了解应用采用的是同步IO还是异步IO（是多进程并发IO还是一次提交一批IO请求）

备注

• 磁盘的 IOPS，也就是在一秒内，磁盘进行多少次 I/O 读写。
• 磁盘的吞吐量，也就是每秒磁盘 I/O 的流量，即磁盘写入加上读出的数据的大小。
• 每秒 I/O 吞吐量＝ IOPS* 平均 I/O SIZE。

七、 简单自动压测脚本

#!/bin/sh





# fiotest.sh





# bs=4k,1M  size=100M,1G  type=read,randread,write,randrw,rw  各压测三次，取平均值





 





bs_list=(4k 1M)





size_list=(100M 1G)





type_list=(read randread write randrw rw)





 





for v_bs in {0..1} #bs_list





do





 





	for v_size in {0..1} #size_list





	do





 





		for v_type in {0..4} #type_list





		do





 





			for v_runtime in {0..2} #runtime





			do





 





				logfile=fio_${bs_list[$v_bs]}_${size_list[$v_size]}_${type_list[$v_type]}_$v_runtime.txt





 





				echo -e "test $v_runtime started\n" > $logfile





				echo -e "started time `date`\n" >> $logfile





 





				fio --filename=/data/testfile1 --direct=1 --bs=${bs_list[$v_bs]} --size=${size_list[$v_size]} --rw=${type_list[$v_type]} --ioengine=libaio --iodepth=128 --numjobs=1 --time_based --group_reporting --runtime=60 --name=$logfile >> $logfile





 





				echo -e "\nfinished time `date`" >> $logfile





				echo -e "\ntest $v_runtime finished" >> $logfile





 





				sleep 5





 





			done #runtime





 





			sleep 60





 





		done #type_list





 





	done #size_list





 





done #bs_list

八、 输出结果解析命令

我们一般记录框里的值

读IO提交延迟

cat fio_* |grep -A 3 read |grep clat > read.tmp

写IO提交延迟

cat fio_* |grep -A 3 write |grep clat > write.tmp

带宽与iops

读

cat fio_* |grep bw|grep iops|grep read > r_iops.tmp

写

cat fio_* |grep bw|grep iops|grep write > w_iops.tmp

直方图信息（记录最大比例）

cat -n fio_* | grep 'lat (' | grep -v min > histos.tmp

参考

FIO使用说明_半遮雨的博客-CSDN博客_fio util结果100%

https://github.com/axboe/fio

IO测试工具之fio详解 - raykuan - 博客园

Fio模拟Mysql服务器IO压力脚本 | 系统技术非业余研究

磁盘性能评价指标—IOPS和吞吐量_风云龙儿的博客-CSDN博客_海波龙磁盘吞吐量多少

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