[转帖]文件系统读写性能fio测试方法及参数详解

简介

Fio 是一个 I/O 工具，用来对硬件进行压力测试和验证，磁盘IO是检查磁盘性能的重要指标，可以按照负载情况分成照顺序读写，随机读写两大类。

Fio支持13种不同的I/O引擎，包括：sync, mmap, libaio, posixaio, SG v3, splice, null, network, syslet, guasi, solarisaio , I/O priorities (for newer Linux kernels), rate I/O, forked or threaded jobs, 等等。

fio-2.1.10百度网盘下载链接:
链接：https://pan.baidu.com/s/1d_ho1Q1uN_0Kaq3N01OLWw?pwd=4z4r
提取码：4z4r

本文以银河麒麟操作系统为例。

测试方法

1.安装libaio：（注意：顺序不能反，一定要先安装libaio，再编译）
桌面版本：

apt-get -y install libaio1 libaio-dev
 
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服务器版本：

yum install libaio libaio-devel
 
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2.解压fio工具包，执行命令：

tar xvf fio-2.1.10-fix.tar.gz
 
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3.解压后进入目录

cd fio-2.1.10
 
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4.对应架构，编译

./configure
make && make install
 
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5.执行测试命令（示例）

fio -filename=/data/test -direct=1 -iodepth 32 -thread -rw=read -ioengine=libaio -bs=4k -size=5G -numjobs=8 -group_reporting -runtime=120 -time_base -name=/home/fio.result >> /home/fio.result
 
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6.第5步执行完后，更改-rw的参数分别为：write、randwrite、randread；跑完后再更改-bs=参数为1M；-rw=参数分别为read、write、randwrite、randread再跑一遍；
共测试8组，对比测试数据。

7.测试完成后可查看/home/fio.result文件看结果：

cat /home/fio.result
 
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参数说明

1.filename=/data/test 测试文件名称，通常选择需要测试的盘的data目录；
2. direct=1 是否使用directIO，测试过程绕过OS自带的buffer。Linux读写的时候，内核维护了缓存，数据先写到缓存，后面再后台写到SSD。读的时候也优先读缓存里的数据。这样速度可以加快，但是一旦掉电缓存里的数据就没了。所以有一种模式叫做directIO，跳过缓存，直接读写SSD，使测试结果更真实；
3. rw=read 测试顺序读的I/O；
4. rw=write 测试顺序写的I/O；
5. rw=randread 测试随机读的I/O；
6. rw=write rw=randwrite 测试随机写的I/O；
7. rw=write rw=randrw 测试随机混合读和写的I/O；
8. bs=4k 单次io的块文件大小为4k；
9. size=5G 本次的测试文件大小为5g，以每次4k的io进行测试；
10. numjobs=8 测试线程为8；（需要根据测试的cpu线程数做对应修改）
11. name=job1 一个任务的名字，重复了也没关系；
12. thread 使用pthread_create创建线程，另一种是fork创建进程。进程的开销比线程要大，一般都采用thread测试；
13. group_reporting 关于显示结果的，汇总每个进程的信息；
14. runtime=120 测试时间为120秒，如果不写则一直将5g文件分4k每次写完为止；
15. time_based 如果设置的话，即使file已被完全读写或写完，也要执行完runtime规定的时间，它是通过循环执行相同的负载来实现的；
16. ioengine=libaio 指定io引擎使用libaio方式。
libaio：Linux本地异步I/O。请注意，Linux可能只支持具有非缓冲I/O的排队行为（设置为“direct=1”或“buffered=0”）；
17. iodepth=32 队列的深度为32。
同步的IO：一次只能发出一个IO请求，等待内核完成才返回，这样对于单个线程iodepth总是小于1。（电梯算法：假如一部电梯一次只能搭乘一人，那么每个人一但乘上电梯，就能快速达到目的地（响应时间），但需要耗费较长的等待时间（队列长度）。虽然响应时间较短，但系统的吞吐量很小。）
异步情况下：一次提交一批，然后等待一批的完成，减少交互的次数，会更有效率。加大磁盘队列深度就是让磁盘不断工作，减少磁盘的空闲时间。（电梯算法：32个人等电梯，一次上满32人，只需等一次电梯即可）。

Linux系统查看默认队列深度方法：
lsscis系统默认是未安装的，需要安装一下

apt-get install lsscis
 
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然后执行：lsscsi -l

lsscsi -l
 
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[0:0:0:0]    disk    DGC      VRAID            0533  /dev/sda
state=running  queue_depth=31 scsi_level=5 type=0 device_blocked=0 timeout=30
 
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可看到，该队列深度为31。

测试结果分析

当fio完成的时候（或是通过ctrl-c终止的时候），将会打印每一个线程的数据，每个group的数据，和磁盘数据。
本次顺序读测试结果如下图所示：

各项参数说明
io 执行了多少M的IO
bw 平均IO带宽
iops IOPS 即I/O per second，即每秒进行读写（I/O）操作的次数，是衡量磁盘性能的主要指标之一。
runt 线程运行时间（单位毫秒）
slat 提交延迟
clat 完成延迟
lat 响应时间
cpu 利用率
IO depths io队列
IO submit 单个IO提交要提交的IO数
IO complete 与上面的提交编号一样，但改为填写
IO issued 发出的读/写请求数，以及短请求数。
IO latencies IO延迟的分布
下面的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.
in_queue 花费在队列上的总共时间.
util 磁盘利用率

总结

我们一般主要看iops、bw、util的值，数值越高则性能越好。也可参考硬盘厂商提供的理论值，我们的测试数据达到厂商提供的数据90%以上，则测试结果较好。

文章知识点与官方知识档案匹配，可进一步学习相关知识

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