文档介绍：AIX 5L 磁盘性能优化: 第 1 部分
磁盘 I/O 概述和长期监视工具(sar、nmon 和 topas)
级别: 中级
Ken Milberg, UNIX 顾问、技术作家和网站专家, Future Tech
2007 年 9 月 06 日
了解更多关于直接 I/O、并发 I/O、异步 I/O 的内容,以及每种 I/O 实现方法的最佳实践。本系列教程共有三篇文章,介绍了关于 AIX® 磁盘和 I/O 子系统的内容,重点关注于在优化磁盘 I/O 性能时的各种挑战。尽管磁盘优化很可能没有 CPU 或者内存优化那么激动人心,但它是优化服务器性能的关键部分。事实上,其中部分原因是因为磁盘 I/O 是最薄弱的子系统环节,与任何其他子系统相比,您可以执行更多的操作以提高磁盘 I/O 性能。
引言
磁盘 I/O 优化的关键部分涉及到在构建您的系统之前实现相关的最佳实践。因为当您已经启动并处于运行状态时,很难再对数据进行移动,所以在规划您的磁盘和 I/O 子系统环境时,需要在第一次就正确地完成这项任务,这一点是非常重要的。这包括物理体系结构、逻辑磁盘排列,以及逻辑卷和文件系统配置。
当系统管理员听到可能出现了磁盘争用的问题时,他或她首先将会求助 iostat。iostat 等同于使用 vmstat 提供有关内存的报告,它是获得有关您的 I/O 子系统的当前运行情况概述的一种快速而原始的方法。尽管运行 iostat 并不是一种完全不合理的“膝跳反应”,但是很早就应该着手考虑磁盘 I/O 的问题,而不是等到必须进行优化工作的时候。如果从一开始就没有正确地为您的环境配置磁盘,那么任何优化工作都无法提供帮助。而且,有一点非常重要,需要了解磁盘 I/O 的详细信息,以及它与 AIX® 及您的 System p™硬件之间的关系。
就磁盘 I/O 优化而言,特定的 AIX 工具和实用工具比通用的 UNIX® 命令和工具能够提供更多的帮助,因为它们的任务就是帮助您优化本机 AIX 磁盘 I/O 子系统。本文定义和介绍了 AIX I/O 栈,并将其与磁盘性能的物理和逻辑方面关联起来。本文介绍了直接、并发和异步 I/O:它们是什么,如何启用它们,以及如何监视和优化它们。本文还介绍了一些长期监视工具,您应该使用它们来帮助优化您的系统。听到 iostat 并不是一种推荐的、帮助您长期收集统计数据的工具,您可能会感到奇怪。
最后,本文继续强调一点,无论您希望优化哪个子系统,始终应该将系统优化看作一个持续的过程。开始对系统进行监视的最佳时间是当您首次将系统应用到生产环境中并且正常运行时,而不是等到用户抱怨系统的性能非常糟糕的时候。您需要在系统正常运行的时候建立系统运行状态的基准,以便在可能不正常运行的情况下对数据进行分析。在对您的 I/O 子系统进行更改时,一次仅进行一项更改,以便能够准确地评估这项更改所带来的影响。为了评估其影响,您将使用本文中推荐的一种长期监视工具来捕获数据。
磁盘 I/O 概述
这个部分提供了磁盘 I/O 与 AIX 之间的关系的概述。本部分介绍了 I/O(设备驱动器和适配器)的物理方面、AIX I/O 栈,以及一些相关概念(如直接、并发和异步 I/O)。还介绍了 I/O 处理速率调整的概念,以及 iostat 的一些最新改进,以便帮助您监视 AIX 服务器。
您应该很清楚,对于运行任何程序来说,最慢的操作实际上是花费在检索磁盘中数据上的时间。这种情况主要是因为 I/O 的物理组件。实际的磁臂必须找到正确的柱面,控制部分需要访问正确的块,并且磁头必须等到这些块旋转到磁头下面。在对系统进行任何优化活动之前,首先应该了解您的 I/O 系统的物理体系结构,因为如果您所设计的 I/O 子系统非常糟糕,并且其中包含慢速磁盘,或者适配器的使用非常低效,那么任何优化工作都无法提供帮助。
图 1 清楚地阐释了物理 I/O 组件与逻辑磁盘及其应用程序 I/O 之间非常紧密地关联在一起。这正是通常将其称为 AIX I/O 栈的原因。
图 1. AIX I/O 栈
在进行优化工作时,您需要了解所有的层次,因为它们分别以不同的方式对性能产生影响。在第一次设置您的系统时,对于磁盘的配置,可以从底层(物理层)开始,然后是设备层、逻辑卷、文件系统、文件和应用程序。规划您的物理存储环境是非常重要的,这一点无论怎样强调都不为过。这涉及到确定磁盘的数量、类型(速度)、大小和吞吐量。关于存储技术需要注意的一项重要挑战是,尽管磁盘存储功能得到了极大的改进,但是磁盘的旋转速度却没有太大的提高。您必须清楚这样的一个事实,RAM 访问仅需要 540 个 CPU 周期,而磁盘访问则需要花费 20,000,000 个 CPU 周期。很明显,系统中最薄弱的环节就