FIO 存储性能压测

一、 FIO简介

FIO 是一个多线程IO生成工具，可以生成多种IO模式（随机、顺序、读、写四大类），用来测试磁盘设备的性能。GFIO是FIO的图形监测工具，它提供了图形界面的参数配置，和性能监测图像。

在github上的链接为 https://github.com/axboe/fio

二、 FIO安装

1. yum安装

yum -y install fio.x86_64

2. 源码安装

Best Open Source Mac Software Development Software 2023 下载FIO安装包 fio-2.1.10.tar.gz
安装libaio-devel依赖包（如果是先编译了fioz，发现报错才装libaio-devel的，需要先用make clean清理编译文件后再重新编译安装FIO ）

yum -y install libaio* gcc wget make

安装gfio：基于gdk实现，是其图形界面版（可选）

yum -y install libgtk2.0-dev

./configure --enable-gfio #如果希望不支持gfio，只需去掉后面的--enable-gfio参数
make
make install

设置环境变量

vi .bash_profilePATH=$PATH:$HOME/bin:/usr/local/binsource .bash_profile

三、常用参数

filename=/dev/emcpowerb　支持文件系统或者裸设备，-filename=/dev/sda2或-filename=/dev/sdb
direct=1                 测试过程绕过机器自带的buffer，使测试结果更真实
rw=randwread             测试随机读的I/O
rw=randwrite             测试随机写的I/O
rw=randrw                测试随机混合写和读的I/O
rw=read                  测试顺序读的I/O
rw=write                 测试顺序写的I/O
rw=rw                    测试顺序混合写和读的I/O
bs=4k                    单次io的块文件大小为4k
bsrange=512-2048         同上，提定数据块的大小范围
size=5g                  本次的测试文件大小为5g，以每次4k的io进行测试
numjobs=30               本次的测试线程为30
runtime=1000             测试时间为1000秒，如果不写则一直将5g文件分4k每次写完为止
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            在混合读写的模式下，写占30%
group_reporting          关于显示结果的，汇总每个进程的信息
此外
lockmem=1g               只使用1g内存进行测试
zero_buffers             用0初始化系统buffer
nrfiles=8                每个进程生成文件的数量

四、常用测试场景

1. 命令行测试

100%随机，100%读，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%随机，100%写，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%顺序，100%读，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%顺序，100%写，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%随机，70%读，30%写 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

2. 参数文件测试

FIO提供了不同场景的压测参数文件，修改其中配置然后直接执行即可。https://github.com/axboe/fio/tree/master/examples

fio examples/ssd-test.fio

上面这个参数文件用于测试ssd性能，参数文件内容如下：

其中每一个[]代表一个测试分组，会为每组分别进行测试（比如下面有5组）。

# Do some important numbers on SSD drives, to gauge what kind of
# performance you might get out of them.
#
# Sequential read and write speeds are tested, these are expected to be
# high. Random reads should also be fast, random writes are where crap
# drives are usually separated from the good drives.
#
# This uses a queue depth of 4. New SATA SSD's will support up to 32
# in flight commands, so it may also be interesting to increase the queue
# depth and compare. Note that most real-life usage will not see that
# large of a queue depth, so 4 is more representative of normal use.
#
[global]
bs=4k
ioengine=libaio
iodepth=4
size=10g
direct=1
runtime=60
directory=/mount-point-of-ssd
filename=ssd.test.file[seq-read]
rw=read
stonewall[rand-read]
rw=randread
stonewall[seq-write]
rw=write
stonewall[rand-write]
rw=randwrite
stonewall

下面是一个模拟MySQL数据库的压测配置文件

# QPS: 40000（10 cores)
# Dataset: 200G
# R/W: 8/2
# ThreadPool Num: 64
#  IO ThreadNum: 32[global]
runtime=86400
time_based
group_reporting
directory=/your_dir
ioscheduler=deadline
refill_buffers[mysql-binlog]
filename=test-mysql-bin.log
bsrange=512-1024
ioengine=sync
rw=write
size=24G
sync=1
rw=write
overwrite=1
fsync=100
rate_iops=64
invalidate=1
numjobs=64[innodb-data]
filename=test-innodb.dat
bs=16K
ioengine=psync
rw=randrw
size=200G
direct=1
rwmixread=80
numjobs=32thinktime=600
thinktime_spin=200
thinktime_blocks=2[innodb-trxlog]
filename=test-innodb.log
bsrange=512-2048
ioengine=sync
rw=write
size=2G
fsync=1
overwrite=1
rate_iops=64
invalidate=1
numjobs=64

五、测试结果解读

测试输出结果如下

fio -ioengine=libaio -bs=4k -direct=1 -thread -rw=read -filename=/dev/sda -name="BS 4KB read test" -iodepth=16 -runtime=60#输出
BS 4KB read test: (g=0): rw=write, bs=1M-1M/1M-1M/1M-1M, ioengine=libaio, iodepth=16
fio-2.8
Starting 1 process
Jobs: 1 (f=1): [W(1)] [100.0% done] [0KB/68198KB/0KB /s] [0/66/0 iops] [eta 00m:00s]
test: (groupid=0, jobs=1): err= 0: pid=4676: Thu Apr  7 17:22:37 2016write: io=20075MB, bw=68464KB/s, iops=66, runt=300255msec           #执行多少IO，平均带宽，线程运行时间slat (usec): min=51, max=5732, avg=291.11, stdev=262.47           #提交延迟clat (usec): min=1, max=2235.8K, avg=239043.28, stdev=153384.41   #完成延迟lat (usec): min=367, max=2235.9K, avg=239337.72, stdev=153389.57 #响应时间clat percentiles (usec):|  1.00th=[  221],  5.00th=[  442], 10.00th=[ 1004], 20.00th=[108032],| 30.00th=[228352], 40.00th=[248832], 50.00th=[257024], 60.00th=[268288],| 70.00th=[280576], 80.00th=[301056], 90.00th=[342016], 95.00th=[477184],| 99.00th=[806912], 99.50th=[864256], 99.90th=[1122304], 99.95th=[1171456],| 99.99th=[1646592]bw (KB/s): min=  170, max=204800, per=100.00%, avg=68755.07, stdev=27034.84lat (usec) : 2=0.01%, 4=0.13%, 50=0.06%, 100=0.26%, 250=1.04%lat (usec) : 500=4.53%, 750=2.61%, 1000=1.33%lat (msec) : 2=1.18%, 4=0.15%, 10=0.77%, 20=0.77%, 50=1.50%lat (msec) : 100=4.43%, 250=23.48%, 500=53.23%, 750=3.09%, 1000=1.30%lat (msec) : 2000=0.19%, >=2000=0.01%cpu          : usr=0.03%, sys=2.11%, ctx=19066, majf=0, minf=7IO depths    : 1=0.1%, 2=0.1%, 4=0.1%, 8=0.1%, 16=103.8%, 32=0.0%, >=64=0.0%   #io队列submit    : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%  #单个IO提交要提交的IO数complete  : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.1%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0%  issued    : total=r=0/w=20060/d=0, short=r=0/w=0/d=0, drop=r=0/w=0/d=0latency   : target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=16    #IO完延迟的分布Run status group 0 (all jobs):WRITE: io=20075MB, aggrb=68464KB/s(group总带宽), minb=68464KB/s(最小平均带宽), maxb=68464KB/s(最大平均带宽), mint=300255msec(group中线程的最短运行时间), maxt=300255msec(group中线程的最长运行时间)Disk stats (read/write):sda: ios=23/41769(所有group总共执行的IO数), merge=0/149(总共发生的IO合并数), ticks=706/9102766(Number of ticks we kept the disk busy), in_queue=9105836(花费在队列上的总共时间), util=100.00%(磁盘利用率)

输出参数介绍（详情参考 Fio Output Explained）

io=执行了多少M的IO
bw=平均IO带宽（吞吐量）
iops=IOPS
runt=线程运行时间
slat=提交延迟，提交该IO请求到kernel所花的时间（不包括kernel处理的时间）
clat=完成延迟, 提交该IO请求到kernel后，处理所花的时间
lat=响应时间
bw=带宽
cpu=利用率
IO depths=io队列
IO submit=单个IO提交要提交的IO数
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完延迟的分布
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
io_queue=花费在队列上的总共时间
util=磁盘利用率

六、测试建议

使用顺序IO和较大的blocksize测试吞吐量和延迟
使用随机IO和较小的blocksize测试IOPS和延迟
在配置numjobs和iodeph前，建议深入了解应用采用的是同步IO还是异步IO（是多进程并发IO还是一次提交一批IO请求）

备注

磁盘的 IOPS，也就是在一秒内，磁盘进行多少次 I/O 读写。
磁盘的吞吐量，也就是每秒磁盘 I/O 的流量，即磁盘写入加上读出的数据的大小。
每秒 I/O 吞吐量＝ IOPS* 平均 I/O SIZE。

七、简单自动压测脚本

#!/bin/sh
# fiotest.sh
# bs=4k,1M  size=100M,1G  type=read,randread,write,randrw,rw  各压测三次，取平均值bs_list=(4k 1M)
size_list=(100M 1G)
type_list=(read randread write randrw rw)for v_bs in {0..1} #bs_list
dofor v_size in {0..1} #size_listdofor v_type in {0..4} #type_listdofor v_runtime in {0..2} #runtimedologfile=fio_${bs_list[$v_bs]}_${size_list[$v_size]}_${type_list[$v_type]}_$v_runtime.txtecho -e "test $v_runtime started\n" > $logfileecho -e "started time `date`\n" >> $logfilefio --filename=/data/testfile1 --direct=1 --bs=${bs_list[$v_bs]} --size=${size_list[$v_size]} --rw=${type_list[$v_type]} --ioengine=libaio --iodepth=128 --numjobs=1 --time_based --group_reporting --runtime=60 --name=$logfile >> $logfileecho -e "\nfinished time `date`" >> $logfileecho -e "\ntest $v_runtime finished" >> $logfilesleep 5done #runtimesleep 60done #type_listdone #size_listdone #bs_list

八、输出结果解析命令

我们一般记录框里的值

读IO提交延迟

cat fio_* |grep -A 3 read |grep clat > read.tmp

写IO提交延迟

cat fio_* |grep -A 3 write |grep clat > write.tmp

带宽与iops

读

cat fio_* |grep bw|grep iops|grep read > r_iops.tmp

写

cat fio_* |grep bw|grep iops|grep write > w_iops.tmp

直方图信息（记录最大比例）

cat -n fio_* | grep 'lat (' | grep -v min > histos.tmp

参考

FIO使用说明_半遮雨的博客-CSDN博客_fio util结果100%

https://github.com/axboe/fio

IO测试工具之fio详解 - raykuan - 博客园

Fio模拟Mysql服务器IO压力脚本 | 系统技术非业余研究

磁盘性能评价指标—IOPS和吞吐量_风云龙儿的博客-CSDN博客_海波龙磁盘吞吐量多少