IOPS(Input/Output Per Second)即每秒磁盘的读写次数，是衡量磁盘性能的主要指标之一。IOPS是指单位时间内系统能处理的I/O请求数量，一般以每秒处理的I/O请求数量为单位，I/O请求通常为读或写数据操作请求。

想要知道磁盘的IOPS有多高，可以使用fio工具测试！

FIO是测试IOPS的非常好的工具，用来对磁盘进行压力测试和验证。磁盘IO是检查磁盘性能的重要指标，可以按照负载情况分成照顺序读写，随机读写两大类。FIO是一个可以产生很多线程或进程并执行用户指定的特定类型I/O操作的工具，FIO的典型用途是编写和模拟的I/O负载匹配的作业文件。也就是说FIO 是一个多线程io生成工具，可以生成多种IO模式，用来测试磁盘设备的性能（也包含文件系统：如针对网络文件系统 NFS 的IO测试）。

Fio(Flexible I/O Tester)是一款由Jens Axboe开发的用于测评和压力/硬件验证的自由开源的软件。它支持[sync、mmap、libaio、posixaio、SG v3、splice、null、network、 syslet、guasi、solarisaio] 等19 种不同类型的 I/O 引擎测试。Fio 接受一种非常简单易于理解的文本格式的任务描述。软件默认包含了几个示例任务文件。 Fio 展示了所有类型的 I/O 性能信息，包括完整的 IO 延迟和百分比。

磁盘测试工具 FIO 安装和使用方法

fio可以通过源码安装、rpm包安装以及yum安装；

• 源码安装方式

官网地址：http://freecode.com/projects/fio/
github 地址：https://github.com/axboe/fio

wget https://github.com/axboe/fio/archive/refs/tags/fio-3.14.tar.gz
tar -zxvf fio-3.14.tar.gz
./configure
make
make install

• rpm包安装

官网地址：https://pkgs.org/download/fio

rpm 包：http://mirror.centos.org/centos/7/os/x86_64/Packages/fio-3.7-2.el7.x86_64.rpm

wget http://mirror.centos.org/centos/7/os/x86_64/Packages/fio-3.7-2.el7.x86_64.rpm
yum install libaio-devel
yum install libibverbs -y
yum install libpmem -y
yum install librados2 -y
yum install librbd1
rpm -ivh fio-3.7-2.el7.x86_64.rpm

• yum安装：

yum install fio

fio使用参数说明

-filename=/dev/sdb1    /*测试文件名称，通常选择需要测试的盘的data目录。*/
-filename /*定义测试文件（设备）的名称。此处选择文件，则代表测试文件系统的性能，
例如：- filename=/opt/fiotest/fiotest.txt；
此处选择设备名称，则代表测试裸盘的性能，例：-filename=/dev/vdb1。
如果在已经分区、并创建文件系统，且已写入数据的磁盘上进行性能测试，
请注意filename选择指定文件，以避免覆盖文件系统和原有数据。*/

-direct=1 /*定义是否使用direct IO，可选值如下：值为0，表示使用buffered IO；
值为1，表示使用 direct IO,测试过程绕过机器自带的buffer。使测试结果更真实。*/

-ioengine=libaio   /*libaio指的是异步模式，如果是同步就要用sync。
    vsync - 使用 readv / writev，主要是会将相邻的 I/O 进行合并 
    psync - 对应的 pread / pwrite，增量同步，一般sync是全量的
    pvsync / pvsync2 - 对应的 preadv / pwritev，以及 preadv2 / p writev2
定义fio如何下发IO请求，通常有同步IO和异步IO：
同步IO一次只能发出一个IO请求， 等待内核完成后才返回。
这样对于单个线程IO队列深度总是小于1，但是可以透过多个线程并发执行来解决。
通常会用16~32个线程同时工作把IO队列深度塞满。
异步IO则通常使用libaio这样的方式一次提交一批                         
IO 请求，然后等待一批的完成，减少交互的次数，会更有效率*/

-iodepth=64 /*定义测试时的IO队列深度，默认为1。
此处定义的队列深度是指每个线程的队列深度， 
如果有多个线程测试，意味着每个线程都是此处定义的队列深度。
fio总的IO并发数 =iodepth * numjobs*/

-rw=randwrite  /*定义测试时的读写策略，
可选值如下：
随机读：randread，
随机写：randwrite，
顺序读： read，
顺序写：write，
混合随机读写：randrw-bs=4k /*定义IO的块大小(block size)，
单位是k、K、m和M等，默认IO块大小为4 KB*/

-size=100M  /*定义测试IO操作的数据量，若未指定runtime这类参数，
fio会将指定大小的数据量全部 读/写完成，然后才停止测试。
该参数的值，可以是带单位的数字，比如size=10G，
表示读/写的数据量为10GB；也可是百分数，比如size=20%，
表示读/写的数据量占该设备总文件的20%的空间。
建议测试数据量为内存两倍大，尽量避免缓存影响。*/

-numjobs=4 /*每个job（任务）开1个线程，这里用了几，
后面每个用-name指定的任务就开几个线程测试。
所以最终线程数=任务数（几个name=jobx）*  numjobs。 */

-runtime /*定义测试时间。如果未配置，则持续将size指定的文件大小，
以每次bs值为分块大小读/ 写完。*/

-group_reporting /*定义测试结果显示模式，
group_reporting 表示汇总每个进程的统计信息，而非以不同 job汇总展示信息。*/


-thread    /*使用pthread_create创建线程，另一种是fork创建进程。
进程的开销比线程要大，一般都采用thread测试。*/

-name=job1 /*定义测试任务名称。*/

–output TestResult.log /*日志输出到TestResult.log。*/

-lockmem=1g /*只使用1g内存进行测试。 */

-zero_buffers /*用0初始化系统buffer。*/

-nrfiles=8  /*每个进程生成文件的数量。*/

-bs=4k   /*单次io的块文件大小为4k*/

-numjobs=10    /*本次测试的线程数是10*/

-size=5G     /*每个线程读写的数据量是5GB*/

常用命令

• 顺序读

fio -filename=/dev/sda -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=read 
  -ioengine=psync -bs=16k -size=200G -numjobs=30 -runtime=1000 
    -group_reporting -name=test001

• 顺序写

fio -filename=/dev/sda -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=write 
  -ioengine=psync -bs=16k -size=200G -numjobs=30 -runtime=1000 
    -group_reporting -name=test001

• 随机读

fio -filename=/dev/sda -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=randread
  -ioengine=psync -bs=16k -size=200G -numjobs=30 -runtime=1000 
    -group_reporting -name=test001

• 随机写

fio -filename=/dev/sda -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=randwrite 
  -ioengine=psync -bs=16k -size=200G -numjobs=30 -runtime=1000 
    -group_reporting -name=test001

• 随机混合读写

fio -filename=/dev/sda -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=randrw -rwmixread=70 
  -ioengine=psync -bs=16k -size=200G -numjobs=30 -runtime=100 
    -group_reporting -name=mytest -ioscheduler=noop

• 磁盘读写常用测试点

1.  Read=100% Ramdon=100% rw=randread (100%随机读)
2.  Read=100% Sequence=100% rw=read （100%顺序读）
3.  Write=100% Sequence=100% rw=write （100%顺序写）
4.  Write=100% Ramdon=100% rw=randwrite （100%随机写）
5.  Read=70% Sequence=100% rw=rw, rwmixread=70, rwmixwrite=30（70%顺序读，30%顺序写）
6.  Read=70% Ramdon=100% rw=randrw, rwmixread=70, rwmixwrite=30(70%随机读，30%随机写) 

8C16G虚拟机测试

4k随机读写，70%读+30%写，30个并发, 文件系统测试
fio -direct=1 -iodepth=1 -thread -rw=randrw -rwmixread=70 -ioengine=libaio 
  -bs=4k -size=4G -numjobs=30 -runtime=60 -group_reporting 
    -filename=/data/test001.txt -name=test001

虚拟机磁盘IOPS读为677，写为277，无怪乎系统性能不高了，磁盘制约了系统响应！

24C64G物理机测试

4k随机读写，70%读+30%写，30个并发, 文件系统测试
fio -direct=1 -iodepth=1 -thread -rw=randrw -rwmixread=70 -ioengine=libaio 
  -bs=4k -size=4G -numjobs=30 -runtime=60 -group_reporting 
    -filename=/data/test001.txt -name=test001

物理机磁盘IOPS读为1097，写为473，性能高出虚拟机一大截！

物理机测试裸盘性能结果

输出报告分析

下面是每个执行的数据方向的I/O统计数据信息的代表值含义

• read/write： 读/写的IO操作（还有一个trim没用过）
• salt： 提交延迟，这是提交I/O所花费的时间（min:最小值，max:最大值，avg:平均值，stdev:标准偏差）
• chat： 完成延迟，表示从提交到完成I/O部分的时间
• lat： 相应时间，表示从fio创建I/O单元到完成I/O操作的时间
• bw： 带宽统计
• iops： IOPS统计
• lat(nsec/usec/msec)： I/O完成延迟的分布。这是从I/O离开fio到它完成的时间。与上面单独的读/写/修剪部分不同，这里和其余部分的数据适用于报告组的所有I/ o。10=0.01%意味着0.01%的I/O在250us以下完成。250=0.02%意味着0.02%的I/O需要10到250us才能完成。
• cpu： cpu使用率
• IO depths： I/O深度在作业生命周期中的分布
• IO submit： 在一个提交调用中提交了多少个I/O。每一个分录表示该数额及其以下，直到上一分录为止——例如，4=100%意味着我们每次提交0到4个I/O调用
• IO complete： 和上边的submit一样，不过这个是完成了多少个
• IO issued rwt： 发出的read/write/trim请求的数量，以及其中有多少请求被缩短或删除
• IO latency： 满足指定延迟目标所需的I/O深度

下面是Run status group 0 (all jobs) 全部任务汇总信息的代表值含义：

• bw： 总带宽以及最小和最大带宽
• io： 该组中所有线程执行的累计I/O
• run： 这组线程中最小和最长的运行时。

最后是Linux中特有的磁盘状态统计信息的代表值含义：

• ios： 所有组的I/ o个数
• merge： I/O调度器执行的总合并数
• ticks： 使磁盘繁忙的滴答数（仅供参考，原文是Number of ticks we kept the disk busy）
• in_queue： 在磁盘队列中花费的总时间
• util： 磁盘利用率。值为100%意味着我们保留了磁盘，如果一直很忙，那么50%的时间磁盘就会闲置一半的时间。