初探diskstats

内核很多重要子系统均通过proc文件的方式，将自身的一些统计信息输出，方便最终用户查看各子系统的运行状态，这些统计信息被称为metrics。 直接查看metrics并不能获取到有用的信息，一般都是由特定的应用程序(htop/sar/iostat等)每隔一段时间读取相关metrics，并进行相应计算，给出更具用户可读性的输出。 常见的metrics文件有：
• cpu调度统计信息的/proc/stat
• cpu负载统计信息的/proc/loadavg
通用块设备层也有一个重要的统计信息
• /proc/diskstats内核通过diskstats文件，将通用块设备层的一些重要指标以文件的形式呈现给用户

首先来看下diskstats里面都有些什么，下面截取的是一个diskstats文件内容：

虽然如上面提到的，这些数字看上去完全没有规律。不过若想研究内核通用块设备层的统计实现方式，还是得一个一个字段的分析。

# cat /proc/diskstats 
   2       0 fd0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
  11       0 sr0 18 0 2056 98 0 0 0 0 0 90 98
   8       0 sda 5941 81 508270 54421 2051 3068 49868 15639 0 13973 69944
   8       1 sda1 159 0 9916 304 11 2 68 28 0 292 332
   8       2 sda2 5751 81 495010 54034 2040 3066 49800 15611 0 13834 69529
 253       0 dm-0 5662 0 485850 54998 5106 0 49800 31524 0 13807 86522
 253       1 dm-1 90 0 4920 156 0 0 0 0 0 123 156

/proc/diskstats有11（从F4开始）个字段，以下内核文档解释了它们的含义https://www.kernel.org/doc/Documentation/iostats.txt，我重新表述了一下，注意除了字段#9（F12）之外都是累计值，从系统启动之后一直累加：
1. (rd_ios)读操作的次数。
2. (rd_merges)合并读操作的次数。如果两个读操作读取相邻的数据块时，可以被合并成一个，以提高效率。合并的操作通常是I/O scheduler（也叫elevator）负责的。
3. (rd_sectors)读取的扇区数量。
4. (rd_ticks)读操作消耗的时间（以毫秒为单位）。每个读操作从__make_request()开始计时，到end_that_request_last()为止，包括了在队列中等待的时间。
5. (wr_ios)写操作的次数。
6. (wr_merges)合并写操作的次数。
7. (wr_sectors)写入的扇区数量。
8. (wr_ticks)写操作消耗的时间（以毫秒为单位）。
9. (in_flight)当前未完成的I/O数量。在I/O请求进入队列时该值加1，在I/O结束时该值减1。
注意：是I/O请求进入队列时，而不是提交给硬盘设备时。
10. (io_ticks)该设备用于处理I/O的自然时间(wall-clock time)。
请注意io_ticks与rd_ticks(字段#4)和wr_ticks(字段#8)的区别，rd_ticks和wr_ticks是把每一个I/O所消耗的时间累加在一起，因为硬盘设备通常可以并行处理多个I/O，所以rd_ticks和wr_ticks往往会比自然时间大。而io_ticks表示该设备有I/O（即非空闲）的时间，不考虑I/O有多少，只考虑有没有。在实际计算时，字段#9(in_flight)不为零的时候io_ticks保持计时，字段#9(in_flight)为零的时候io_ticks停止计时。
11. (time_in_queue)对字段#10(io_ticks)的加权值。字段#10(io_ticks)是自然时间，不考虑当前有几个I/O，而time_in_queue是用当前的I/O数量（即字段#9 in-flight）乘以自然时间。虽然该字段的名称是time_in_queue，但并不真的只是在队列中的时间，其中还包含了硬盘处理I/O的时间。iostat在计算avgqu-sz时会用到这个字段。

以sda磁盘为例：
8 0 sda 5941 81 508270 54421 2051 3068 49868 15639 0 13973 69944

流程图
下图是Linux内核通用块设备层IO请求处理的完整流程，如图例所示，所有的统计相关处理均有用不同颜色标注。 在进行深入分析前，请大致浏览图片，对整个流程有一个大致印象。

 更详细的内容，请阅读：http://ykrocku.github.io/blog/2014/04/11/diskstats/

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