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iostat
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监视系统输入输出设备和CPU的使用情况
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## 补充说明
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**iostat命令** 被用于监视系统输入输出设备和CPU的使用情况。它的特点是汇报磁盘活动统计情况，同时也会汇报出CPU使用情况。同vmstat一样，iostat也有一个弱点，就是它不能对某个进程进行深入分析，仅对系统的整体情况进行分析。
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iowait 指在一个采样周期内有百分之几的时间是属于以下情况：CPU处于空闲状态并且至少有一个未完成的磁盘IO请求。
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## 安装 iostat
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iostat包含在**sysstat**包内。如果你没有，你首先需要安装它。
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在 RedHat / CentOS / Fedora
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```bash
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yum install sysstat
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```
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在 Debian / Ubuntu / Linux Mint
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```bash
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sudo apt-get install sysstat
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```
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## 语法
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```bash
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iostat(选项)(参数)
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```
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### 选项
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```bash
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# iostat --help
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Usage: iostat [ options ] [ <interval> [ <count> ] ]
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Options are:
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[ -c ] [ -d ] [ -h ] [ -k | -m ] [ -N ] [ -s ] [ -t ] [ -V ] [ -x ] [ -y ] [ -z ]
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[ -j { ID | LABEL | PATH | UUID | ... } ] [ --human ] [ -o JSON ]
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[ [ -H ] -g <group_name> ] [ -p [ <device> [,...] | ALL ] ]
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```
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参数说明：
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```
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-c 输出CPU统计信息。不能与-d参数同时使用。
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-d 输出设备和分区的I/O统计信息。不能与-c参数同时使用。(默认的参数是-d)。
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-h 让人类更容易阅读设备使用情况报告。--human使用此选项隐式启用。
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-k 用“kbytes/秒”代替“块/秒”显示统计信息。
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-m 用“mbytes/秒”代替“块/秒”显示统计信息。
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-t 打印显示的每份报告的时间。
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-V 显示版本号并退出。
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-x 显示扩展统计信息。不能与参数-p同时使用。
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-y 如果在给定时间间隔内显示多条记录，则省略自系统启动以来的第一份统计报告。
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-z 告诉 iostat 忽略在样本期间没有活动的设备的输出。
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-j 显示持久的设备名称。选项ID、LABEL等指定持久名称的类型。
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--human 以人类可读格式打印大小(例如1.0k, 1.2M等)。使用此选项显示的单位取代与度量相关的任何其他默认单位(例如千字节，扇区…)。
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-o 以JSON (Javascript Object Notation)格式显示统计数据。JSON输出字段顺序未定义，未来可能会添加新字段。
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-H 该选项必须与-g一起使用，表示只显示组的全局统计信息，而不显示组中单个设备的统计信息。
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-p 选项显示系统使用的块设备及其所有分区的统计信息。如果在命令行中输入一个设备名，那么将显示该设备及其所有分区的统计信息。最后，ALL关键字表示必须显示系统定义的所有块设备和分区的统计信息，包括那些从未使用过的设备和分区。如果在此选项之前定义了选项-j，则可以使用所选的持久名称类型指定在命令行上输入的设备。
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```
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### 参数
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interval 刷新时间间隔
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count 刷新次数
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## 运行示例
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### 示例1
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```bash
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# iostat
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Linux 4.18.0-477.13.1.el8_8.x86_64 (node1) 08/28/2024 _x86_64_ (2 CPU)
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avg-cpu: %user %nice %system %iowait %steal %idle
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3.30 0.01 1.90 0.12 0.00 94.68
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Device tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn
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vda 7.85 84.22 36.59 1081853831 470049100
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```
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第一部分包含了CPU报告
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| 性能指标 | 含义 |
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| %user | 显示在用户级(应用程序)执行时发生的CPU利用率百分比。 |
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| %nice | 显示在具有nice优先级的用户级别执行时发生的CPU利用率百分比。 |
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| %system | 显示在系统级(内核)执行时发生的CPU利用率百分比。 |
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| %iowait | 显示在系统有未完成的磁盘I/O请求期间CPU空闲的时间百分比。 |
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| %steal | 显示虚拟机监控程序为另一个虚拟处理器提供服务时，一个或多个虚拟CPU在非自愿等待上花费的时间百分比。 |
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| %idle | 显示CPU空闲且系统没有未完成的磁盘I/O请求的时间百分比。 |
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第二部分包含了设备利用率报告
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| 性能指标 | 含义 |
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| --- | --- |
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| Device | 此列给出了 /dev 目录中列出的设备（或分区）名称。 |
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| tps | 表示每秒向设备发出的传输次数。传输是对设备的 I/O 请求。多个逻辑请求可合并为对设备的一个 I/O 请求。传输大小不确定。 |
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| kB_read/s | 表示每秒从设备读取的数据量，以块数（千字节、兆字节）表示。块相当于扇区，因此大小为 512 字节。 |
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| kB_wrtn/s | 表示写入设备的数据量，以每秒块数（千字节、兆字节）表示。 |
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| kB_read | 读取的数据块总数（千字节、兆字节）。 |
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| kB_wrtn | 写入的数据块总数（千字节、兆字节）。 |
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### 示例2
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以更友好的显示方式显示 IO 信息，使用`-y`忽略第一份统计。并每隔 1 秒重新一次，共5次。
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```bash
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# iostat -hdy 1 5
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Linux 4.18.0-477.13.1.el8_8.x86_64 (node1) 08/28/2024 _x86_64_ (2 CPU)
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tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn Device
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64.00 288.0k 308.0k 288.0k 308.0k vda
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tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn Device
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12.00 0.0k 84.0k 0.0k 84.0k vda
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tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn Device
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15.00 0.0k 36.0k 0.0k 36.0k vda
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tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn Device
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28.00 0.0k 76.0k 0.0k 76.0k vda
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tps kB_read/s kB_wrtn/s kB_read kB_wrtn Device
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11.00 0.0k 100.0k 0.0k 100.0k vda
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```
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### 示例3
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```bash
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# iostat -xd 1
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Linux 4.18.0-477.13.1.el8_8.x86_64 (node1) 08/28/2024 _x86_64_ (2 CPU)
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Device r/s w/s rkB/s wkB/s rrqm/s wrqm/s %rrqm %wrqm r_await w_await aqu-sz rareq-sz wareq-sz svctm %util
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vda 4.64 3.21 84.14 36.59 0.28 1.07 5.64 25.01 5.86 8.23 0.05 18.12 11.41 0.44 0.34
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Device r/s w/s rkB/s wkB/s rrqm/s wrqm/s %rrqm %wrqm r_await w_await aqu-sz rareq-sz wareq-sz svctm %util
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vda 1.00 0.00 4.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 4.00 0.00 2.00 0.20
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Device r/s w/s rkB/s wkB/s rrqm/s wrqm/s %rrqm %wrqm r_await w_await aqu-sz rareq-sz wareq-sz svctm %util
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vda 0.00 37.00 0.00 395.50 0.00 10.00 0.00 21.28 0.00 0.92 0.03 0.00 10.69 0.11 0.40
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Device r/s w/s rkB/s wkB/s rrqm/s wrqm/s %rrqm %wrqm r_await w_await aqu-sz rareq-sz wareq-sz svctm %util
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vda 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
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Device r/s w/s rkB/s wkB/s rrqm/s wrqm/s %rrqm %wrqm r_await w_await aqu-sz rareq-sz wareq-sz svctm %util
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vda 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
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Device r/s w/s rkB/s wkB/s rrqm/s wrqm/s %rrqm %wrqm r_await w_await aqu-sz rareq-sz wareq-sz svctm %util
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vda 1.00 0.00 4.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 4.00 0.00 1.00 0.10
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```
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从这里你可以看到，iostat 提供了非常丰富的性能指标。第一列的 Device 表示磁盘设备的名字，其他各列指标，虽然数量较多，但是每个指标的含义都很重要。
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| 性能指标 | 含义 |
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| r/s | 设备每秒完成的读取请求数（合并后）。 |
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| w/s | 设备每秒完成的写入请求数（合并后）。 |
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| rkB/s | 每秒从设备读取的扇区数（千字节、兆字节）。 |
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| wkB/s | 每秒写入设备的扇区数（千字节、兆字节）。 |
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| rrqm/s | 每秒合并到设备的排队 I/O 请求数。 |
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| wrqm/s | 每秒合并到设备的写入请求数。 |
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| %rrqm | 在发送到设备之前合并在一起的读取请求的百分比。 |
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| %wrqm | 发送到设备前合并在一起的写入请求的百分比。 |
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| r_await | 向设备发出的读取请求获得服务的平均时间（毫秒）。这包括请求在队列中花费的时间和为请求提供服务的时间。 |
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| w_await | 向待服务设备发出写入请求的平均时间（毫秒）。这包括请求在队列中花费的时间和为请求提供服务的时间。 |
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| aqu-sz | 向设备发出的请求的平均队列长度。注意：在以前的版本中，该字段被称为 avgqu-sz。 |
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| rareq-sz | 向设备发出的读取请求的平均大小（千字节）。 |
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| wareq-sz | 向设备发出的写入请求的平均大小（千字节）。 |
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| svctm | 向设备发出的 I/O 请求的平均服务时间（毫秒）。警告！不要再相信这个字段了。 未来的 sysstat 版本将删除此字段。 |
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| %util | 向设备发出 I/O 请求所用时间的百分比（设备带宽利用率）。 对于串行服务请求的设备，当该值接近 100%，设备就会饱和。 但对于以并行方式提供请求的设备，如 RAID 阵列和现代固态硬盘，该数值并不能反映其性能极限。 |
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当 %iowait 升高，需要重点关注以下指标：
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- avgrq-sz: 向设备发出请求的平均大小（单位：扇区）
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- avgqu-sz: 向设备发出请求的队列平均长度。也是个做 IO 调优时需要注意的地方，这个就是直接每次操作的数据的大小，如果次数多，但数据拿的小的话，其实 IO 也会很小.如果数据拿的大，IO 的数据会高
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- r_await: 向服务设备发出读取请求的平均时间（单位：毫秒）。包括请求入队的时间以及设备处理请求的时间
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- w_await: 向服务设备发出写请求的平均时间（单位：毫秒）。包括请求入队的时间以及设备处理请求的时间
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- %util：一秒中有百分之多少的时间用于 I/O 操作，或者说一秒中有多少时间 I/O 队列是非空的。如果 %util 接近 100%，说明产生的I/O请求太多，I/O系统已经满负荷，该磁盘可能存在瓶颈
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- %svctm：平均每次设备 I/O 操作的服务时间 (毫秒)。一般要小于 await (因为同时等待的请求的等待时间被重复计算了)，svctm 的大小一般和磁盘性能有关，CPU/内存的负荷也会对其有影响，请求过多也会间接导致 svctm 的增加。await 的大小一般取决于服务时间(svctm) 以及 I/O 队列的长度和 I/O 请求的发出模式。如果 svctm 比较接近 await，说明 I/O 几乎没有等待时间；如果 await 远大于 svctm，说明 I/O 队列太长，应用得到的响应时间变慢，如果响应时间超过了用户可以容许的范围，这时可以考虑更换更快的磁盘，调整内核 elevator 算法，优化应用，或者升级 CPU
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