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理解 %IOWAIT (%WIO)

linuxprobe16
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发布于 2016/11/07 09:50
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%iowait 是 “sar -u” 等工具检查CPU使用率时显示的一个指标,在Linux上显示为 %iowait,在有的Unix版本上显示为 %wio,含义都是一样的,这个指标常常被误读,很多人把它当作I/O问题的征兆,我自己每隔一段时间就会遇到对 %iowait 紧张兮兮的客户,不得不费尽唇舌反复解释,事实上这个指标所含的信息量非常少,不能单独用来判断系统有没有I/O问题,在此我们详细探讨一下它真正的含义,先从man page上的解释开始:

09:35:06 AM     CPU     %user     %nice   %system   %iowait    %steal     %idle
09:35:07 AM     all      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00    100.00
09:35:08 AM     all      0.51      0.00      2.53     13.13      0.00     83.84
09:35:09 AM     all      1.54      0.00      7.69     39.49      0.00     51.28
09:35:10 AM     all      2.04      0.00      9.18     39.80      0.00     48.98
09:35:11 AM     all      1.02      0.00      7.65     40.31      0.00     51.02

下面是man page中的部分解释:

  • Linux:
%iowait
Percentage of time that the CPU or CPUs were idle during
which the system had an outstanding disk I/O request.
  1. HP-UX:
%wio
idle with some process waiting for I/O (only block I/O, raw
I/O, or VM pageins/swapins indicated).

Linux和HP-UX的man page分别从两个角度描述了这个指标:Linux着眼于I/O,强调的是仍有未完成的I/O请求;而HP-UX着眼于进程,强调的是仍有进程在等待I/O,二者所说的是同一件事的两个方面,如果合在一起就完整了,就是:至少有一个I/O请求尚未完成,有进程因为等待它而休眠,我们不妨采纳Linux的措辞,%iowait 表示在一个采样周期内有百分之几的时间属于以下情况:CPU空闲、并且有仍未完成的I/O请求。
对 %iowait 常见的误解有两个:

  • 是误以为 %iowait 表示CPU不能工作的时间
  1. 这种误解太低级了,%iowait 的首要条件就是CPU空闲,既然空闲当然就可以接受运行任务,只是因为没有进程可以运行,CPU才进入空闲状态的。那为什么没有进程可以运行呢?因为进程都处于休眠状态、在等待某个特定事件:比如等待定时器、或者来自网络的数据、或者键盘输入、或者等待I/O操作完成,等等。
  • 是误以为 %iowait 表示I/O有瓶颈问题
  1. 为什么人们会认为 %iowait 偏高是有I/O问题的迹象呢?他们的理由是:”%iowait 的第一个条件是CPU空闲,意即所有的进程都在休眠,第二个条件是仍有未完成的I/O请求,意味着进程休眠的原因是等待I/O,而 %iowait 升高则表明因等待I/O而休眠的进程数量更多了、或者进程因等待I/O而休眠的时间更长了。“ 听上去似乎很有道理,但是不对:首先 %iowait 确实表示CPU空闲、所有进程都在休眠,也确实有的进程在等待I/O,然而 %iowait 升高并不能证明等待I/O的进程数量增多了,也不能证明等待I/O的总时间增加了。

为什么呢?看看下面两张图就明白了:
理解 %IOWAIT (%WIO)理解 %IOWAIT (%WIO)
第一张图演示的是:在I/O完全一样的情况下,CPU忙闲状态的变化就能够影响 %iowait 的大小,图中我们看到,在CPU繁忙期间发生的I/O,无论有多少,%iowait 的值都是不受影响的(因为 %iowait 的第一个前提条件就是CPU必须空闲);当CPU繁忙程度下降时,有一部分I/O落入了CPU空闲的时间段内,这就导致了 %iowait 升高,可见,I/O并没有变化,%iowait 却升高了,原因仅仅是CPU的空闲时间增加了,请记住,系统中有成百上千的进程数,任何一个进程都可以引起CPU和I/O的变化,因为 %iowait、%idle、%user、%system 等这些指标都是全局性的,并不是特指某个进程。
理解 %IOWAIT (%WIO)理解 %IOWAIT (%WIO)
再看第二张图,它描述了另一种情形:假设CPU的繁忙状况保持不变的条件下,即使 %iowait 升高也不能说明I/O负载加重了,如果2个I/O请求依次提交、使得整个时段内始终有I/O在进行,那么 %iowait 是100%;如果3个I/O请求同时提交,因为系统有能力同时处理多个I/O,所以3个并发的I/O从开始到结束的时间与一个I/O一样,%iowait 的结果只有50%;2个I/O使 %iowait 达到了100%,3个I/O的 %iowait 却只有50%,显然 %iowait 的高低与I/O的多少没有必然关系,而是与I/O的并发度相关,所以,仅凭 %iowait 的上升不能得出I/O负载增加 的结论。

这就是为什么说 %iowait 所含的信息量非常少的原因,它是一个非常模糊的指标,如果看到 %iowait 升高,还需检查I/O量有没有明显增加,avserv/avwait/avque等指标有没有明显增大,应用有没有感觉变慢,如果都没有,就没什么好担心的。

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本文转载自:http://www.linuxprobe.com/understand-iowait.html

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