DISK 100% BUSY，谁造成的？

iostat等命令看到的是系统级的统计，比如下例中我们看到/dev/sdb很忙，如果要追查是哪个进程导致的I/O繁忙，应该怎么办？

# iostat -xd
...
Device: rrqm/s wrqm/s r/s w/s rkB/s wkB/s avgrq-sz avgqu-sz await r_await w_await svctm %util
sda 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
sdb 0.00 0.00 6781.67 0.00 3390.83 0.00 1.00 0.85 0.13 0.13 0.00 0.13 85.03
dm-0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
dm-1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
dm-2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
...

进程的内核数据结构中包含了I/O数量的统计：

struct task_struct {
...
struct task_io_accounting ioac;
...
};

可以直接在 /proc/<pid>/io 中看到：

# cat /proc/3088/io
rchar: 125119 //在read(),pread(),readv(),sendfile等系统调用中读取的字节数
wchar: 632 //在write(),pwrite(),writev(),sendfile等系统调用中写入的字节数
syscr: 111 //调用read(),pread(),readv(),sendfile等系统调用的次数
syscw: 79 //调用write(),pwrite(),writev(),sendfile等系统调用的次数
read_bytes: 425984 //进程读取的物理I/O字节数，包括mmap pagein，在submit_bio()中统计的
write_bytes: 0 //进程写出的物理I/O字节数，包括mmap pageout，在submit_bio()中统计的
cancelled_write_bytes: 0 //如果进程截短了cache中的文件，事实上就减少了原本要发生的写I/O

我们关心的是实际发生的物理I/O，从上面的注释可知，应该关注 read_bytes 和 write_bytes。请注意这都是历史累计值，从进程开始执行之初就一直累加。如果要观察动态变化情况，可以使用 pidstat 命令，它就是利用了/proc/<pid>/io 中的原始数据计算单位时间内的增量：

# pidstat -d 2 2
Linux 3.10.0-229.14.1.el7.x86_64 (bj71s060) 11/16/2016 _x86_64_ (2 CPU)
12:30:15 PM UID PID kB_rd/s kB_wr/s kB_ccwr/s Command
12:30:17 PM 0 14772 3362.25 0.00 0.00 dd

12:30:17 PM UID PID kB_rd/s kB_wr/s kB_ccwr/s Command
12:30:19 PM 0 14772 3371.25 0.00 0.00 dd

另外还有一个常用的命令 iotop 也可以观察进程的动态I/O：

Actual DISK READ: 3.31 M/s | Actual DISK WRITE: 0.00 B/s
TID PRIO USER DISK READ DISK WRITE SWAPIN IO> COMMAND
14772 be/4 root 3.31 M/s 0.00 B/s 0.00 % 61.99 % dd if=/de~lag=direct
1 be/4 root 0.00 B/s 0.00 B/s 0.00 % 0.00 % systemd -~rialize 24
2 be/4 root 0.00 B/s 0.00 B/s 0.00 % 0.00 % [kthreadd]
...

pidstat 和 iotop 也有不足之处，它们无法具体到某个硬盘设备，如果系统中有很多硬盘设备，都在忙，而我们只想看某一个特定的硬盘的I/O来自哪些进程，这两个命令就帮不上忙了。怎么办呢？可以用上万能工具SystemTap。比如：我们希望找出访问/dev/sdb的进程，可以用下列脚本，它的原理是对submit_bio下探针：

#! /usr/bin/env stap
global device_of_interest
probe begin {
device_of_interest = $1
printf ("device of interest: 0x%x\n", device_of_interest)
}

probe kernel.function("submit_bio")
{
dev = $bio->bi_bdev->bd_dev
if (dev == device_of_interest)
printf ("[%s](%d) dev:0x%x rw:%d size:%d\n",
execname(), pid(), dev, $rw, $bio->bi_size)
}

这个脚本需要在命令行参数中指定需要监控的硬盘设备号，得到这个设备号的方法如下：

# ll /dev/sdb
brw-rw----. 1 root disk 8, 16 Oct 24 15:52 /dev/sdb

Major number(12-bit): 8 i.e. 0x8
Minor number(20-bit): 16 i.e. 0x00010
合在一起得到设备号： 0x800010

执行脚本，我们看到：

# ./dev_task_io.stp 0x800010
device of interest: 0x800010
[dd](31202) dev:0x800010 rw:0 size:512
[dd](31202) dev:0x800010 rw:0 size:512
[dd](31202) dev:0x800010 rw:0 size:512
[dd](31202) dev:0x800010 rw:0 size:512
...

结果很令人满意，我们看到是进程号为31202的dd命令在对/dev/sdb进行读操作。

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