监测Linux进程的实时IO读写情况

Linux Kernel 2.6.20 以上的内核支持进程 IO 统计,可以用类似 iotop 这样的工具来监测每个进程对 IO 操作的情况,就像用 top 来实时查看进程内存、CPU 等占用情况那样。但是对于 2.6.20 以下的 Linux 内核版本就没那么幸运了。笔者写了一个简单的 Python 脚本用来在 linux kernel < 2.6.20 下打印进程 IO 状况。

Kernel < 2.6.20

这个脚本的想法很简单,把 dmesg 的结果重定向到一个文件后再解析出来,每隔1秒钟打印一次进程 IO 读写的统计信息,执行这个脚本需要 root:

  1. #!/usr/bin/python
  2. # Monitoring per-process disk I/O activity
  3. # written by http://www.vpsee.com 
  4. import sys, os, time, signal, re
  5. class DiskIO:
  6.     def __init__(self, pname=None, pid=None, reads=0, writes=0):
  7.         self.pname = pname
  8.         self.pid = pid
  9.         self.reads = 0
  10.         self.writes = 0
  11. def main():
  12.     argc = len(sys.argv)
  13.     if argc != 1:
  14.         print "usage: ./iotop"
  15.         sys.exit(0)
  16.     if os.getuid() != 0:
  17.         print "must be run as root"
  18.         sys.exit(0)
  19.     signal.signal(signal.SIGINT, signal_handler)
  20.     os.system(echo 1 > /proc/sys/vm/block_dump)
  21.     print "TASK              PID       READ      WRITE"
  22.     while True:
  23.         os.system(dmesg -c > /tmp/diskio.log)
  24.         l = []
  25.         f = open(/tmp/diskio.logr)
  26.         line = f.readline()
  27.         while line:
  28.             m = re.match(\
  29.                 ^(\S+)\((\d+)\): (READ|WRITE) block (\d+) on (\S+), line)
  30.             if m != None:
  31.                 if not l:
  32.                     l.append(DiskIO(m.group(1), m.group(2)))
  33.                     line = f.readline()
  34.                     continue
  35.                 found = False
  36.                 for item in l:
  37.                     if item.pid == m.group(2):
  38.                         found = True
  39.                         if m.group(3) == "READ":
  40.                             item.reads = item.reads + 1
  41.                         elif m.group(3) == "WRITE":
  42.                             item.writes = item.writes + 1
  43.                 if not found:
  44.                     l.append(DiskIO(m.group(1), m.group(2)))
  45.             line = f.readline()
  46.         time.sleep(1)
  47.         for item in l:
  48.             print "%-10s %10s %10d %10d" % \
  49.                 (item.pname, item.pid, item.reads, item.writes)
  50. def signal_handler(signal, frame):
  51.     os.system(echo 0 > /proc/sys/vm/block_dump)
  52.     sys.exit(0)
  53. if __name__=="__main__":
  54.     main()

Kernel >= 2.6.20

如果想用 iotop 来实时查看进程 IO 活动状况的话,需要下载和升级新内核(2.6.20 或以上版本)。编译新内核时需要打开 TASK_DELAY_ACCT 和 TASK_IO_ACCOUNTING 选项。解压内核后进入配置界面:

# 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

选择 Kernel hacking –> Collect scheduler debugging info 和 Collect scheduler statistics,保存内核后编译内核:

# make; make modules; make modules_install; make install

修改 grub,确认能正确启动新内核:

# vi /boot/grub/menu.lst

出了新内核外,iotop 还需要 Python 2.5 或以上才能运行,所以如果当前 Python 是 2.4 的话需要下载和安装最新的 Python 包。这里使用源代码编译安装:

# tar jxvf Python-2.6.2.tar.bz2
# cd Python-2.6.2
# ./configure
# make; make install

别忘了下载 setuptools:

# mv setuptools-0.6c9-py2.6.egg.sh setuptools-0.6c9-py2.6.egg
# sh setuptools-0.6c9-py2.6.egg

有网友对以上脚本提出问题,问到 WRITE 为什么会出现是 0 的情况,这是个好问题,笔者在这里好好解释一下。首先看看我们怎么样才能实时监测不同进程的 IO 活动状况。

block_dump

Linux 内核里提供了一个 block_dump 参数用来把 block 读写(WRITE/READ)状况 dump 到日志里,这样可以通过 dmesg 命令来查看,具体操作步骤是:

# sysctl vm.block_dump=1
or
# echo 1 > /proc/sys/vm/block_dump

然后就可以通过 dmesg 就可以观察到各个进程 IO 活动的状况了:

# 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

问题

一位细心的网友提到这样一个问题:为什么会有 WRITE block 0 的情况出现呢?笔者跟踪了一段时间,发现确实有 WRITE 0 的情况出现,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

原来我们把 WRITE block 0,WRITE block 16, WRITE block 104 这里面包含的数字理解错了,这些数字不是代表写了多少 blocks,是代表写到哪个 block,为了寻找真相,笔者追到 Linux 2.6.18 内核代码里,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.         BIO_BUG_ON(!bio->bi_size);
  5.         BIO_BUG_ON(!bio->bi_io_vec);
  6.         bio->bi_rw |= rw;
  7.         if (rw & WRITE)
  8.                 count_vm_events(PGPGOUT, count);
  9.         else
  10.                 count_vm_events(PGPGIN, count);
  11.         if (unlikely(block_dump)) {
  12.                 char b[BDEVNAME_SIZE];
  13.                 printk(KERN_DEBUG "%s(%d): %s block %Lu on %s\n",
  14.                         current->comm, current->pid,
  15.                         (rw & WRITE) ? "WRITE" : "READ",
  16.                         (unsigned long long)bio->bi_sector,
  17.                         bdevname(bio->bi_bdev,b));
  18.         }
  19.         generic_make_request(bio);
  20. }

很明显从上面代码可以看出 WRITE block 0 on sdb1,这里的 0 是 bio->bi_sector,是写到哪个 sector,不是 WRITE 了多少 blocks 的意思。还有,如果 block 设备被分成多个区的话,这个 bi_sector(sector number)是从这个分区开始计数,比如 block 0 on sdb1 就是 sdb1 分区上的第0个 sector 开始。

from http://www.236z.com/html/30/29/35/2010/07/26/111804.html




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