目前主流的第三方IO測試工具有fio、iometer和Orion，這三種工具各有千秋。

fio在Linux系統下使用比較方便，iometer在window系統下使用比較方便，Orion是oracle的IO測試軟件，可在沒有安裝oracle數據庫的情況下模擬oracle數據庫場景的讀寫。

如下是在Linux系統上采用fio工具來對SAN存儲進行的IO測試。

1、安裝fio

在fio官網下載fio-2.1.10.tar文件，解壓后./configure、make、make install之后就可以使用fio了。

2、fio參數解釋

可以使用fio -help查看每個參數，具體的參數左右可以在官網查看how to文檔，如下為幾個常見的參數描述

filename=/dev/emcpowerb　支持文件系統或者裸設備，-filename=/dev/sda2或-filename=/dev/sdb direct=1 測試過程繞過機器自帶的buffer，使測試結果更真實 rw=randwread 測試隨機讀的I/O rw=randwrite 測試隨機寫的I/O rw=randrw 測試隨機混合寫和讀的I/O rw=read 測試順序讀的I/O rw=write 測試順序寫的I/O rw=rw 測試順序混合寫和讀的I/O bs=4k 單次io的塊文件大小為4k bsrange=512-2048 同上，提定數據塊的大小范圍 size=5g 本次的測試文件大小為5g，以每次4k的io進行測試 numjobs=30 本次的測試線程為30 runtime=1000 測試時間為1000秒，如果不寫則一直將5g文件分4k每次寫完為止 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 在混合讀寫的模式下，寫占30% group_reporting 關于顯示結果的，匯總每個進程的信息 此外 lockmem=1g 只使用1g內存進行測試 zero_buffers 用0初始化系統buffer nrfiles=8 每個進程生成文件的數量

3、fio測試場景及生成報告詳解

測試場景：

100%隨機，100%讀， 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%隨機，100%寫， 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%順序，100%讀 ，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%順序，100%寫 ，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%隨機，70%讀，30%寫 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

結果報告查看：

[root@rac01-node02]# fio -filename=/dev/sdc4 -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_local randrw_70read_4k_local: (g=0): rw=randrw, bs=4K-4K/4K-4K/4K-4K, ioengine=psync, iodepth=1 ... fio-2.1.10 Starting 50 threads Jobs: 21 (f=21): [____m____m_m___m____mmm__mmm__mm_m_mmm_m__m__m_m_m] [3.4% done] [7004KB/2768KB/0KB /s] [1751/692/0 iops] [eta 01h:27m:00s] randrw_70read_4k_local: (groupid=0, jobs=50): err= 0: pid=13710: Wed May 31 10:23:31 2017read : io=1394.2MB, bw=7926.4KB/s, iops=1981, runt=180113msecclat (usec): min=39, max=567873, avg=24323.79, stdev=25645.98lat (usec): min=39, max=567874, avg=24324.23, stdev=25645.98clat percentiles (msec):| 1.00th=[ 3], 5.00th=[ 5], 10.00th=[ 6], 20.00th=[ 7],| 30.00th=[ 9], 40.00th=[ 12], 50.00th=[ 16], 60.00th=[ 21],| 70.00th=[ 27], 80.00th=[ 38], 90.00th=[ 56], 95.00th=[ 75],| 99.00th=[ 124], 99.50th=[ 147], 99.90th=[ 208], 99.95th=[ 235],| 99.99th=[ 314]bw (KB /s): min= 15, max= 537, per=2.00%, avg=158.68, stdev=38.08write: io=615280KB, bw=3416.8KB/s, iops=854, runt=180113msecclat (usec): min=167, max=162537, avg=2054.79, stdev=7665.24lat (usec): min=167, max=162537, avg=2055.38, stdev=7665.23clat percentiles (usec):| 1.00th=[ 201], 5.00th=[ 227], 10.00th=[ 249], 20.00th=[ 378],| 30.00th=[ 548], 40.00th=[ 692], 50.00th=[ 844], 60.00th=[ 996],| 70.00th=[ 1160], 80.00th=[ 1304], 90.00th=[ 1720], 95.00th=[ 3856],| 99.00th=[40192], 99.50th=[58624], 99.90th=[98816], 99.95th=[123392],| 99.99th=[148480]bw (KB /s): min= 6, max= 251, per=2.00%, avg=68.16, stdev=29.18lat (usec) : 50=0.01%, 100=0.03%, 250=3.15%, 500=5.00%, 750=5.09%lat (usec) : 1000=4.87%lat (msec) : 2=9.64%, 4=4.06%, 10=21.42%, 20=18.08%, 50=19.91%lat (msec) : 100=7.24%, 250=1.47%, 500=0.03%, 750=0.01%cpu : usr=0.07%, sys=0.21%, ctx=522490, majf=0, minf=7IO depths : 1=100.0%, 2=0.0%, 4=0.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, >=64=0.0%submit : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%complete : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%issued : total=r=356911/w=153820/d=0, short=r=0/w=0/d=0latency : target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=1Run status group 0 (all jobs):READ: io=1394.2MB, aggrb=7926KB/s, minb=7926KB/s, maxb=7926KB/s, mint=180113msec, maxt=180113msecWRITE: io=615280KB, aggrb=3416KB/s, minb=3416KB/s, maxb=3416KB/s, mint=180113msec, maxt=180113msecDisk stats (read/write):sdc: ios=356874/153927, merge=0/10, ticks=8668598/310288, in_queue=8978582, util=99.99%

io=執行了多少M的IO

bw=平均IO帶寬
iops=IOPS
runt=線程運行時間
slat=提交延遲
clat=完成延遲
lat=響應時間
bw=帶寬
cpu=利用率
IO depths=io隊列
IO submit=單個IO提交要提交的IO數
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完延遲的分布

io=總共執行了多少size的IO
aggrb=group總帶寬
minb=最小.平均帶寬.
maxb=最大平均帶寬.
mint=group中線程的最短運行時間.
maxt=group中線程的最長運行時間.

ios=所有group總共執行的IO數.
merge=總共發生的IO合并數.
ticks=Number of ticks we kept the disk busy.
io_queue=花費在隊列上的總共時間.
util=磁盤利用率

4、擴展之IO隊列深度

在某個時刻,有N個inflight的IO請求,包括在隊列中的IO請求、磁盤正在處理的IO請求。N就是隊列深度。
加大硬盤隊列深度就是讓硬盤不斷工作，減少硬盤的空閑時間。
加大隊列深度 -> 提高利用率 -> 獲得IOPS和MBPS峰值 ->注意響應時間在可接受的范圍內，
增加隊列深度的辦法有很多，使用異步IO，同時發起多個IO請求，相當于隊列中有多個IO請求，多線程發起同步IO請求，相當于隊列中有多個IO請求。
增大應用IO大小，到達底層之后，會變成多個IO請求，相當于隊列中有多個IO請求 隊列深度增加了。
隊列深度增加了，IO在隊列的等待時間也會增加，導致IO響應時間變大，這需要權衡。

為何要對磁盤I/O進行并行處理呢？主要目的是提升應用程序的性能。這一點對于多物理磁盤組成的虛擬磁盤（或LUN）顯得尤為重要。
如果一次提交一個I/O，雖然響應時間較短，但系統的吞吐量很小。
相比較而言，一次提交多個I/O既縮短了磁頭移動距離（通過電梯算法），同時也能夠提升IOPS。
假如一部電梯一次只能搭乘一人，那么每個人一但乘上電梯，就能快速達到目的地（響應時間），但需要耗費較長的等待時間（隊列長度）。
因此一次向磁盤系統提交多個I/O能夠平衡吞吐量和整體響應時間。

Linux系統查看默認隊列深度：

[root@qsdb ~]# lsscsi -l [0:0:0:0] disk DGC VRAID 0533 /dev/sda state=running queue_depth=30 scsi_level=5 type=0 device_blocked=0 timeout=30 [0:0:1:0] disk DGC VRAID 0533 /dev/sdb state=running queue_depth=30 scsi_level=5 type=0 device_blocked=0 timeout=30 [2:0:0:0] disk DGC VRAID 0533 /dev/sdd state=running queue_depth=30 scsi_level=5 type=0 device_blocked=0 timeout=30 [2:0:1:0] disk DGC VRAID 0533 /dev/sde state=running queue_depth=30 scsi_level=5 type=0 device_blocked=0 timeout=30 [4:2:0:0] disk IBM ServeRAID M5210 4.27 /dev/sdc state=running queue_depth=256 scsi_level=6 type=0 device_blocked=0 timeout=90 [9:0:0:0] cd/dvd Lenovo SATA ODD 81Y3677 IB00 /dev/sr0 state=running queue_depth=1 scsi_level=6 type=5 device_blocked=0 timeout=30

使用dd命令設置bs=2M進行測試：

dd if=/dev/zero of=/dev/sdd bs=2M count=1000 oflag=direct

記錄了1000+0 的讀入 記錄了1000+0 的寫出 2097152000字節(2.1 GB)已復制，10.6663 秒，197 MB/秒

Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util sdd 0.00 0.00 0.00 380.60 0.00 389734.40 1024.00 2.39 6.28 2.56 97.42

可以看到2MB的IO到達底層之后，會變成多個512KB的IO，平均隊列長度為2.39，這個硬盤的利用率是97%，MBPS達到了197MB/s。
(為什么會變成512KB的IO，你可以去使用Google去查一下內核參數 max_sectors_kb的意義和使用方法 )也就是說增加隊列深度，是可以測試出硬盤的峰值的。

5、Linux系統中查看IO命令iostat詳解

[root@rac01-node01 /]# iostat -xd 3 Linux 3.8.13-16.2.1.el6uek.x86_64 (rac01-node01) 05/27/2017 _x86_64_ (40 CPU) Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rsec/s wsec/s avgrq-sz avgqu-sz await svctm %util sda 0.05 0.75 2.50 0.50 76.59 69.83 48.96 0.00 1.17 0.47 0.14 scd0 0.00 0.00 0.02 0.00 0.11 0.00 5.25 0.00 21.37 20.94 0.05 dm-0 0.00 0.00 2.40 1.24 75.88 69.83 40.00 0.01 1.38 0.38 0.14 dm-1 0.00 0.00 0.02 0.00 0.14 0.00 8.00 0.00 0.65 0.39 0.00 sdc 0.00 0.00 0.01 0.00 0.11 0.00 10.20 0.00 0.28 0.28 0.00 sdb 0.00 0.00 0.01 0.00 0.11 0.00 10.20 0.00 0.15 0.15 0.00 sdd 0.00 0.00 0.01 0.00 0.11 0.00 10.20 0.00 0.25 0.25 0.00 sde 0.00 0.00 0.01 0.00 0.11 0.00 10.20 0.00 0.14 0.14 0.00

輸出參數描述：

rrqms：每秒這個設備相關的讀取請求有多少被Merge了（當系統調用需要讀取數據的時候，VFS將請求發到各個FS，如果FS發現不同的讀取請求讀取的是相同Block的數據，FS會將這個請求合并Merge） wrqm/s：每秒這個設備相關的寫入請求有多少被Merge了。 rsec/s：The number of sectors read from the device per second. wsec/s：The number of sectors written to the device per second. rKB/s：The number of kilobytes read from the device per second. wKB/s：The number of kilobytes written to the device per second. avgrq-sz：平均請求扇區的大小,The average size (in sectors) of the requests that were issued to the device. avgqu-sz：是平均請求隊列的長度。毫無疑問，隊列長度越短越好,The average queue length of the requests that were issued to the device. await：每一個IO請求的處理的平均時間（單位是微秒毫秒）。這里可以理解為IO的響應時間，一般地系統IO響應時間應該低于5ms，如果大于10ms就比較大了。
這個時間包括了隊列時間和服務時間，也就是說，一般情況下，await大于svctm，它們的差值越小，則說明隊列時間越短，反之差值越大，隊列時間越長，說明系統出了問題。 svctm：表示平均每次設備I/O操作的服務時間（以毫秒為單位）。如果svctm的值與await很接近，表示幾乎沒有I/O等待，磁盤性能很好。
如果await的值遠高于svctm的值，則表示I/O隊列等待太長，系統上運行的應用程序將變慢。 %util： 在統計時間內所有處理IO時間，除以總共統計時間。例如，如果統計間隔1秒，該設備有0.8秒在處理IO，而0.2秒閑置，那么該設備的%util = 0.8/1 = 80%，
所以該參數暗示了設備的繁忙程度，一般地，如果該參數是100%表示磁盤設備已經接近滿負荷運行了（當然如果是多磁盤，即使%util是100%，因為磁盤的并發能力，所以磁盤使用未必就到了瓶頸）。

轉載于:https://www.cnblogs.com/zixia/p/9233564.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的IO测试工具之fio详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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