怎樣監(jiān)測Linux進(jìn)程的實(shí)時(shí)IO情況

怎樣監(jiān)測Linux進(jìn)程的實(shí)時(shí)IO情況，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個(gè)難題，下面小編將為大家詳細(xì)講解，有這方面需求的人可以來學(xué)習(xí)下，希望你能有所收獲。

Linux Kernel 2.6.20 以上的內(nèi)核支持進(jìn)程 IO 統(tǒng)計(jì)，可以用類似 iotop 這樣的工具來監(jiān)測每個(gè)進(jìn)程對 IO 操作的情況，就像用 top 來實(shí)時(shí)查看進(jìn)程內(nèi)存、CPU 等占用情況那樣。但是對于 2.6.20 以下的 Linux 內(nèi)核版本就沒那么幸運(yùn)了。筆者寫了一個(gè)簡單的 Python 腳本用來在 linux kernel < 2.6.20 下打印進(jìn)程 IO 狀況。
Kernel < 2.6.20
這個(gè)腳本的想法很簡單，把 dmesg 的結(jié)果重定向到一個(gè)文件后再解析出來，每隔1秒鐘打印一次進(jìn)程 IO 讀寫的統(tǒng)計(jì)信息，執(zhí)行這個(gè)腳本需要 root：
1. #!/usr/bin/python 
2. # Monitoring per-process disk I/O activity 
3. # written by http://www.vpsee.com   
4. 
5. import sys, os, time, signal, re 
6. 
7. class DiskIO: 
8.     def __init__(self, pname=None, pid=None, reads=0, writes=0): 
9.         self.pname = pname 
10.         self.pid = pid 
11.         self.reads = 0 
12.         self.writes = 0 
13. 
14. def main(): 
15.     argc = len(sys.argv) 
16.     if argc != 1: 
17.         print "usage: ./iotop" 
18.         sys.exit(0) 
19. 
20.     if os.getuid() != 0: 
21.         print "must be run as root" 
22.         sys.exit(0) 
23. 
24.     signal.signal(signal.SIGINT, signal_handler) 
25.     os.system('echo 1 > /proc/sys/vm/block_dump') 
26.     print "TASK              PID       READ      WRITE" 
27.     while True: 
28.         os.system('dmesg -c > /tmp/diskio.log') 
29.         l = [] 
30.         f = open('/tmp/diskio.log', 'r') 
31.         line = f.readline() 
32.         while line: 
33.             m = re.match(\ 
34.                 '^(\S+)\((\d+)\): (READ|WRITE) block (\d+) on (\S+)', line) 
35.             if m != None: 
36.                 if not l: 
37.                     l.append(DiskIO(m.group(1), m.group(2))) 
38.                     line = f.readline() 
39.                     continue 
40.                 found = False 
41.                 for item in l: 
42.                     if item.pid == m.group(2): 
43.                         found = True 
44.                         if m.group(3) == "READ": 
45.                             item.reads = item.reads + 1 
46.                         elif m.group(3) == "WRITE": 
47.                             item.writes = item.writes + 1 
48.                 if not found: 
49.                     l.append(DiskIO(m.group(1), m.group(2))) 
50.             line = f.readline() 
51.         time.sleep(1) 
52.         for item in l: 
53.             print "%-10s %10s %10d %10d" % \ 
54.                 (item.pname, item.pid, item.reads, item.writes) 
55. 
56. def signal_handler(signal, frame): 
57.     os.system('echo 0 > /proc/sys/vm/block_dump') 
58.     sys.exit(0) 
59. 
60. if __name__=="__main__": 
61.     main() 
62. 
Kernel >= 2.6.20
如果想用 iotop 來實(shí)時(shí)查看進(jìn)程 IO 活動(dòng)狀況的話，需要下載和升級新內(nèi)核（2.6.20 或以上版本）。編譯新內(nèi)核時(shí)需要打開 TASK_DELAY_ACCT 和 TASK_IO_ACCOUNTING 選項(xiàng)。解壓內(nèi)核后進(jìn)入配置界面：
# tar jxvf linux-2.6.30.5.tar.bz2
# mv linux-2.6.30.5 /usr/src/
# cd /usr/src/linux-2.6.30.5


# make menuconfig
選擇 Kernel hacking –> Collect scheduler debugging info 和 Collect scheduler statistics，保存內(nèi)核后編譯內(nèi)核：
# make; make modules; make modules_install; make install
修改 grub，確認(rèn)能正確啟動(dòng)新內(nèi)核：
# vi /boot/grub/menu.lst
出了新內(nèi)核外，iotop 還需要 Python 2.5 或以上才能運(yùn)行，所以如果當(dāng)前 Python 是 2.4 的話需要下載和安裝最新的 Python 包。這里使用源代碼編譯安裝：
# tar jxvf Python-2.6.2.tar.bz2
# cd Python-2.6.2
# ./configure
# make; make install
別忘了下載 setuptools：
# mv setuptools-0.6c9-py2.6.egg.sh setuptools-0.6c9-py2.6.egg
# sh setuptools-0.6c9-py2.6.egg
有網(wǎng)友對以上腳本提出問題，問到 WRITE 為什么會(huì)出現(xiàn)是 0 的情況，這是個(gè)好問題，筆者在這里好好解釋一下。首先看看我們怎么樣才能實(shí)時(shí)監(jiān)測不同進(jìn)程的 IO 活動(dòng)狀況。
block_dump
Linux 內(nèi)核里提供了一個(gè) block_dump 參數(shù)用來把 block 讀寫（WRITE/READ）狀況 dump 到日志里，這樣可以通過 dmesg 命令來查看，具體操作步驟是：
# sysctl vm.block_dump=1
or
# echo 1 > /proc/sys/vm/block_dump
然后就可以通過 dmesg 就可以觀察到各個(gè)進(jìn)程 IO 活動(dòng)的狀況了：
# dmesg -c
kjournald(542): WRITE block 222528 on dm-0
kjournald(542): WRITE block 222552 on dm-0
bash(18498): dirtied inode 5892488 (ld-linux-x86-64.so.2) on dm-0
bash(18498): dirtied inode 5892482 (ld-2.5.so) on dm-0
dmesg(18498): dirtied inode 11262038 (ld.so.cache) on dm-0
dmesg(18498): dirtied inode 5892496 (libc.so.6) on dm-0
dmesg(18498): dirtied inode 5892489 (libc-2.5.so) on dm-0
問題
一位細(xì)心的網(wǎng)友提到這樣一個(gè)問題：為什么會(huì)有 WRITE block 0 的情況出現(xiàn)呢？筆者跟蹤了一段時(shí)間，發(fā)現(xiàn)確實(shí)有 WRITE 0 的情況出現(xiàn)，比如：
# dmesg -c
...
pdflush(23123): WRITE block 0 on sdb1
pdflush(23123): WRITE block 16 on sdb1
pdflush(23123): WRITE block 104 on sdb1
pdflush(23123): WRITE block 40884480 on sdb1
...
答案
原來我們把 WRITE block 0，WRITE block 16, WRITE block 104 這里面包含的數(shù)字理解錯(cuò)了，這些數(shù)字不是代表寫了多少 blocks，是代表寫到哪個(gè) block，為了尋找真相，筆者追到 Linux 2.6.18 內(nèi)核代碼里，在 ll_rw_blk.c 里找到了答案：
$ vi linux-2.6.18/block/ll_rw_blk.c
1. void submit_bio(int rw, struct bio *bio) 
2. { 
3.         int count = bio_sectors(bio); 
4. 
5.         BIO_BUG_ON(!bio->bi_size); 
6.         BIO_BUG_ON(!bio->bi_io_vec); 
7.         bio->bi_rw |= rw; 
8.         if (rw & WRITE) 
9.                 count_vm_events(PGPGOUT, count); 
10.         else 
11.                 count_vm_events(PGPGIN, count); 
12. 
13.         if (unlikely(block_dump)) { 
14.                 char b[BDEVNAME_SIZE]; 
15.                 printk(KERN_DEBUG "%s(%d): %s block %Lu on %s\n", 
16.                         current->comm, current->pid, 
17.                         (rw & WRITE) ? "WRITE" : "READ", 
18.                         (unsigned long long)bio->bi_sector, 
19.                         bdevname(bio->bi_bdev,b)); 
20.         } 
21. 
22.         generic_make_request(bio); 
23. } 
很明顯從上面代碼可以看出 WRITE block 0 on sdb1，這里的 0 是 bio->bi_sector，是寫到哪個(gè) sector，不是 WRITE 了多少 blocks 的意思。還有，如果 block 設(shè)備被分成多個(gè)區(qū)的話，這個(gè) bi_sector（sector number）是從這個(gè)分區(qū)開始計(jì)數(shù)，比如 block 0 on sdb1 就是 sdb1 分區(qū)上的第0個(gè) sector 開始。

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