Ubuntu 磁盘 I/O 监控完全指南
Ubuntu 磁盘 I/O 监控完全指南
在 Ubuntu 中监控磁盘 I/O 性能有多种工具和方法，下面是最全面的解决方案：
🔧 1. 使用 iostat（实时监控）
安装 sysstat 包
sudo apt update
sudo apt install sysstat
基本用法
# 显示所有磁盘的 I/O 统计
iostat -dx 1# 每2秒刷新，显示5次
iostat -dx 2 5
输出解释
Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await r_await w_await svctm %util
vda 0.00 0.00 0.00 16.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.25 0.00 0.25 0.25 0.40
vdb 0.00 17.00 79.00 101.00 14416.00 3908.00 203.60 10.98 66.12 73.04 60.70 5.52 99.30
dm-0 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
dm-1 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
dm-2 0.00 0.00 79.00 108.00 14416.00 3716.00 193.93 11.39 65.81 73.04 60.52 5.31 99.30
- %util：磁盘利用率（接近100%表示饱和）
- await：平均 I/O 响应时间（ms）
- rkB/s, wkB/s：读写速度（KB/s）
- avgqu-sz：平均队列长度
1. vdb 设备分析（主要问题设备）
关键问题点：
- %util = 99.30%：磁盘利用率接近100%，表明磁盘已完全饱和
- avgqu-sz = 10.98：平均队列长度超过10，表示大量 I/O 请求在排队
- await = 66.12ms：平均 I/O 响应时间过高（理想值应 < 10ms）
- r_await = 73.04ms：读操作延迟特别高
- svctm = 5.52ms：实际服务时间较长（SSD 应 < 1ms，HDD < 10ms）
dm-2 设备分析（LVM/设备映射层）
与 vdb 几乎相同的指标，表明 dm-2 是 vdb 的映射设备
同样显示 99.3% 的利用率和高延迟
🔍 问题诊断
- 磁盘饱和：vdb 和 dm-2 的 %util 持续在 99.3%，表明磁盘已成为系统瓶颈
- 读操作问题：读延迟 (73ms) 显著高于写延迟 (60ms)，读操作是主要瓶颈
- 高队列深度：平均队列长度 >10，表明 I/O 请求积压严重
- 可能的硬件问题：
如果是 SSD：svctm 5.52ms 过高，可能磁盘磨损或配置问题
如果是 HDD：属于正常范围，但性能不足
🚀 优化建议
# 检查磁盘类型
sudo hdparm -I /dev/vdb | grep "Model"# 如果是HDD：
sudo apt install ioping
sudo ioping -c 10 /dev/vdb # 测试延迟# 建议方案：
# - 升级为SSD（NVMe最佳）
# - 增加磁盘数量，使用RAID 0/10
# - 添加更多内存作为缓存
📊 2. 使用 iotop（进程级监控）
安装
sudo apt install iotop
使用
# 实时监控进程 I/O
sudo iotop# 只显示有 I/O 的进程
sudo iotop -o# 按 I/O 排序
sudo iotop -o -P
输出示例
Total DISK READ: 0.00 B/s | Total DISK WRITE: 0.00 B/sTID PRIO USER DISK READ DISK WRITE SWAPIN IO> COMMAND1234 be/4 root 0.00 B/s 0.00 B/s 0.00 % 0.00 % [kworker/u8:2]
📈 3. 使用 vmstat（系统级监控）
# 每1秒刷新，显示10次
vmstat 1 10# 带磁盘统计
vmstat -d 1
关键指标
- bi：块设备接收的块数（读）
- bo：块设备发送的块数（写）
🛠 4. 使用 dstat（多功能监控）
安装
sudo apt install dstat
使用
# 综合监控（CPU、磁盘、网络等）
dstat -cdlmnpsy# 只监控磁盘
dstat -d# 按进程监控
dstat --top-bio
📋 5. 查看 /proc 文件系统
实时 I/O 统计
cat /proc/diskstats
每个设备的详细统计
cat /sys/block/sda/stat
📉 6. 使用 sar（历史数据分析）
配置数据收集
sudo nano /etc/default/sysstat
# 修改 ENABLED="true"
sudo systemctl enable sysstat
sudo systemctl start sysstat
查看历史数据
# 查看今天的磁盘报告
sar -d# 查看特定日期（2025年10月10日）
sar -d -f /var/log/sysstat/sa10
📊 7. 图形化工具
1. GNOME 系统监视器
gnome-system-monitor
- 在"资源"选项卡查看磁盘活动
2. KSysGuard (KDE)
ksysguard
3. Netdata（实时仪表盘）
# 安装
bash <(curl -Ss https://my-netdata.io/kickstart.sh)# 访问
http://localhost:19999
🔍 8. 高级诊断工具
1. blktrace（块级跟踪）
sudo apt install blktrace
sudo blktrace -d /dev/sda -o - | blkparse -i -
2. ioping（延迟测试）
sudo apt install ioping
sudo ioping -c 10 /dev/sda
3. fio（压力测试）
sudo apt install fio
fio --name=test --ioengine=libaio --iodepth=16 --rw=randread --bs=4k --direct=1 --size=1G --numjobs=4
📌 常用命令速查表
| 命令 | 功能 | 示例 |
|---|---|---|
iostat -dx 1 | 实时磁盘统计 | iostat -dx 1 |
iotop -o | 实时进程 I/O | sudo iotop -o |
vmstat 1 | 系统资源概览 | vmstat 1 |
dstat -d | 磁盘活动监控 | dstat -d |
sar -d | 历史磁盘报告 | sar -d |
hdparm -tT | 磁盘速度测试 | sudo hdparm -tT /dev/sda |
💡 性能分析技巧
-
识别瓶颈：
- 如果 %util > 80%，磁盘是瓶颈
- 如果 await > 10ms，可能存在 I/O 延迟问题
-
优化建议：
# 使用 noatime 挂载选项 sudo nano /etc/fstab # 修改为: /dev/sda1 / ext4 defaults,noatime 0 1# 调整 I/O 调度器 echo deadline | sudo tee /sys/block/sda/queue/scheduler# 增加预读 echo 1024 | sudo tee /sys/block/sda/queue/read_ahead_kb -
监控脚本示例：
#!/bin/bash # 监控磁盘 I/O 并记录到文件 while true; doecho "===== $(date) =====" >> disk_io.logiostat -dx 1 1 >> disk_io.logiotop -botqq -n 1 >> disk_io.logsleep 5 done
📊 性能指标解读指南
| 指标 | 正常范围 | 警告阈值 | 危险阈值 | 含义 |
|---|---|---|---|---|
| %util | < 60% | 60-80% | > 80% | 磁盘利用率 |
| await | < 10ms | 10-20ms | > 20ms | 平均 I/O 响应时间 |
| avgqu-sz | < 1 | 1-2 | > 2 | 平均队列长度 |
| rkB/s + wkB/s | - | - | - | 总吞吐量 |
| svctm | < 5ms | 5-10ms | > 10ms | 平均服务时间 |
📝 总结
- 实时监控：使用
iostat和iotop - 历史分析：使用
sar查看历史数据 - 进程级诊断：
iotop或dstat --top-bio - 深度分析：使用
blktrace进行块级跟踪 - 图形界面：GNOME 系统监视器或 Netdata
通过这些工具的组合使用，您可以全面了解 Ubuntu 系统的磁盘 I/O 性能，及时发现并解决性能瓶颈问题。