I/O管理及监控命令

一：磁盘原理（简单理解）
    1、盘片以每分钟数千转到上万转的速度在高速旋转，15K，10K，7.5K，5.2K，RPM
    2、磁头就能对盘片上的指定位置进行数据的读写操作
    3、磁头磁化磁盘记录数据
    4、从外到里存储；外快内慢
    5、以扇区为单位存储
    6、破碎文件读取多个扇区，时间长
    7、柱面：所有盘面上的同一磁道构成一个圆柱，一个磁道写满数据后，就在同一柱面的下一个盘面来写，一个柱面写满后，才移到下一个扇区开始写数据
    
二：磁盘读写
    1、随机访问
        本次IO所给出的扇区地址和上传IO给出扇区地址相差比较大，这样的话磁头在两次IO操作之间需要作比较大的移动动作才能重新开始读/写数据
    
    2、连续访问
        单次IO给出的扇区地址与上次IO结束的扇区地址一致或者是接近的话，那磁头就能很快的开始这次IO操作
        
    3、顺序IO模式
        磁盘控制器可能会一次对磁盘组发出一连串的IO命令，如果磁盘组一次只能执行一个IO命令
        
    4、并发IO模式
        当磁盘组能同时执行多个IO命令时，称为并发IO。并发IO只能发生在由多个磁盘组成的磁盘组上，单块磁盘只能一次处理一个IO命令
        
三：磁盘KPI
    IOPS：IO系统每秒所执行IO操作的次数
    
    可以将碎片整理到一起，节省寻找的时间
    IO time =Seek Time + 60 sec/Rotational Speed/2 + IO Chunk Size/Transfer Rate
    
    IOPS = 1/IO Time = 1/(Seek Time + 60 sec/Rotational Speed/2 + IO Chunk Size/Transfer Rate)
    
四：IOPS计算
    RPM（rpm=round per minute转/每分钟）
    转速：7.2K RPM
    Avg寻道时间：5ms
    平均旋转延时：（60s/7.2K）*1/2=4.17ms(最坏情况转一圈才开始读数据，乘1/2是把读写分开取二分之一)
    单位IO：比如最大传输速度50M
    8K的块，传输时间=8/50=0.156ms
    IOPS=1/(5ms+_4.17ms+0.156ms)=107次
    
五：传输速度/吞吐率
    Transfer Rate = IOPS * IO Chunk Size(块大小)
    
    IPOS=1000
    Chunk Size=8K
    TR=1000*8K/s
    
六：IO延时
    1、瓶颈表现-----IO延时
    2、磁盘IO延时：也称为IO响应时间，是指内核对磁盘发出一个读或者写的IO命令，到内核接受到回应的时间，IO响应时间包括IO操作在磁盘处理的时间和IO操作在IO等待队列中所花费的等待时间。
    
    
    3、单个IO时间：单个IO时间仅仅指的是IO操作在磁盘内部处理的时间，而IO响应时间还要包括IO操作在IO等待对别中所花费的等待时间。
    
    4、Avg Queue Length
    
七：windows监控----perfmon
    1、C:\WINDOWS\SYSTEM32目录下
    2、windows下的IO性能
    
八：Linux--IOSTAT
    1、iostat 硬盘读写性能，#查看tps和吞吐量信息
    
        -d：显示某块具体硬盘，这里没有给出硬盘路径几乎是默认全部了
        -k：以KB为单位显示
        5：统计间隔为5秒
        2：共统计2次
        tps：每秒IO次数
        kB_read/s:每秒从设备读取的数据量
        kB_wrtn/s:每秒向设备写入的数据量
        kB_read:读取的总数据量
        kB_wrtn:写入的总数据量
        note：读写单位kilobytes
    
    2、iostat -x  （查看设备使用率（%util）、响应时间（await））
        rrqm/s：每秒这个设备相关的读取请求有多少被合并（请求相同block时，请求合并）
        wrqm/s：每秒这个设备相关的写入请求有多少被合并
        r/s：每秒读取请求数（rio）
        w/s：每秒写入请求数（wio）
        resc/s：每秒读扇区数（rsect）
        wsec/s：每秒写扇区数（wsect）
        rkB/s：每秒读取的数据量，单位K字节
        wkB/s：每秒写入的数据量，单位K字节
        avgrq-sz：平均每次设备I/O操作的数据大小（扇区），（rsect+wsect）*扇区大小/（rio+wio）
        avgqu-sz：平均I/O队列长度（重点关注）
        await：平均每次设备I/O操作的等待时间（毫秒）（重点关注）
        svctm：平均每次设备I/O操作的服务时间（毫秒）svctm越接近于await则说明等待时间少（重点关注）
        %util：Disk Time/总时间，表示了设备的繁忙程度，80%表示设备已经很忙了（如果多磁盘另算，一体不能代表全局）（重点关注）
        
    3、iostat常用命令
        1、iostat -c参数：查看CPU状态信息
        2、iostat -t参数：磁盘状态统计信息
            1、Blk_read/s：每秒读多少块
            2、Blk_read/s：开机到现在读了多少块
            3、Blk_wrtn/s：每秒写了多少块
            4、Blk_wrtn：开机到现在写了多少块
            
九：磁盘速度改进
    目前改进磁盘存取速度的方式主要有两种：
        1、磁盘快取控制：他将从磁盘读取的数据存在快取内存中以减少磁盘存取的次数，数据的读写都在快取内存中进行，大幅增加存取的速度，如要读取的数据不再快取内存中，或要写数据到磁盘时，才做磁盘的存取动作。这种方式在单工环境如dos之下，对大量数据的存取有很好的性能（量小且频繁的存取则不然），但在多工环境之下（因为要不停的做数据交换的动作）或数据库的存取（因为每一记录都很小）就不能显示其性能。这种方式没有任何的安全保障。
        
        2、使用磁盘陈列的技术。磁盘阵列是把多个磁盘组成一个陈列，当做单一的磁盘使用，它将数据以分段的方式存储在不同的磁盘中，存取数据时，陈列中的相关磁盘一起动作，大幅减低数据的存取时间，同时有更佳的空间利用率。磁盘阵列所利用的不同的技术，称为RAID level，不同的level针对不同的系统及应用，以解决安全的问题。
        
        3、RAIDO
            RAIDO将数据条带化将连续的数据分散在多个磁盘上进行存取，系统发出的IO命令（不管读IO还是写IO都一样），就可以在磁盘上被并行的执行，每个磁盘单独执行自己的那一部分要求，这样的并行的IO操纵能大大的增强整个存储系统的性能。假设一个RAIDO阵列有n（n>=2）个磁盘组成，每个磁盘的随机读写的IO能力都达到120的话，那么整个磁盘阵列的IO能力将是120*n。同时如果这个阵列总线的传输能力允许的情况下，RAIDO的吞吐量也将是单个磁盘的N倍
            
            优点：快速，大容量
            缺点：无备份安全性差（可以分别都存同样的，读只读个个的一部分）