Linux IO性能测试工具: FIO之初见

0. 前言

对于存储系统，人们最为关注“三高”问题： 高性能，高可扩展性，高可靠性。尝尝会听到某司宣称自己的存储系统能够达到6个9（99.9999%99.9999\%），其指存储系统十分可靠，在一年中最多出现十几秒的宕机时间； 而对于高可扩展性，主要是指系统对存储设备（硬盘，闪存）数量增加的支持。而高性能则是指IOPS高，响应延迟低。

说远了，我们回到主题，为了测试系统IO性能的高低，在实际开发中，需要使用IO性能测试工具进行测试。今天在这里介绍一款测试工具“FIO”，它功能十分强大，能够对测试环境进行精密的配置，当然，可配置参数多，也导致想完全掌握有难度。不过，我们先来初见FIO的真面目。

1. Fio简介

简单来说，Fio是用来测试系统IO性能的工具，它的强大之处在与提供了一套测试框架，能够支持多线程多进程的IO测试，用户只需进行参数的配置，便能够方便地定制不同的IO行为(顺序读写，随机读写等)，并对其性能进行监测。其作者Jens Axboe是linux内核IO部分的maintainer。而gfio则是Fio的图形监测工具，它提供了图形界面的参数配置，和性能监测图像。

2. Fio安装

Fio的安装，根据其在github上的项目安装说明，进行操作即可。

特别说明：

2.1 异步IO引擎

为了使用异步IO引擎，需要安装libaio-dev

[code]sudo apt-get install libaio-dev

2.2 安装步骤

gfio是基于gdk实现，因此需要首先安装gdk，官方文档说，gdk版本要求在2.18及其以上，但没有找到如何安装2.0以上的版本，目前使用下面的命令安装通过了，并且能够运行gfio。

[code]sudo apt-get install libgtk2.0-dev

接下来就可以正式安装Fio了。

源代码下载

[code]git clone git://git.kernel.dk/fio.git

运行configure

[code]./configure  --enable-gfio

注：如果希望不支持

gfio

，只需去掉后面的

--enable-gfio

参数

make

make install

经过这几步，Fio的安装已经全部完成，为了测试是否安装成功，这里使用examples中的例子进行测试：

[code]fio  examples/ssd-test.fio

修正出现的错误：目录设置问题

[code]fio: /mount-point-of-ssd is not a directory
fio: failed parsing directory=/mount-point-of-ssd
fio: job global dropped

修改后，如果成功执行，说明FIO安装成功。

3. 运行参数配置

Fio的运行参数配置支持“命令行模式”或者“Job File模式”，简单来讲，前者是将所有配置参数写在一个配置文件当中，然后使用

fio config_file

方式运行；而另外一种是以命令的形式进行设置。

3.1 配置实例

命令行

[code]fio  --name=first_job --ioengine=libaio --iodepth=4 \
     --size=10m       --bs=4k          --rw=write   \
     --direct=1       --filename=/devdata/1.txt

命令行模式，以 “ - - ”+参数名+“=”的方式，对参数进行配置。具体参数的意义见后面介绍。

Job File

[code][global]
    ioengine=libaio
    iodepth=4
    size=10m
    bs=4k
    rw=write
    direct=1
    filename=/devdata/1.txt
[first_job]

说明：

配置文件划分为多个区域，每个区域的参数设置均作用于其下方的区域。

“global”区域进行全局的参数配置。

非特定名字的区域(first_job)则被视为一个运行任务。

运行结果：

3.2 配置参数解释

Fio的配置参数高达上百种，要完全了解每个参数，实属不易，在这里，我只介绍几个重要的参数。

通过

fio --cmdhelp

命令，我们可以查看所有参数的意义，比如，查看“bs”的意义：

[code]$fio --cmdhelp | grep bs
  bs           : Block size unit
  bsrange      : Set block size range (in more detail than bs)
  bssplit      : Set a specific mix of block sizes
  bs_unaligned : Don't sector align IO buffer sizes
  numjobs      : Duplicate this job this many times
  exitall      : Terminate all jobs when one exits

可以得知：“bs”表示块大小。

在github的HOWTO文档中，作者对所有的配置参数做了详细的解释，当遇到不熟悉的参数时，可以进行查阅。

[code]bs      :  设置IO请求的块大小,可以给出上下限
           支持对read，write，trim分别进行设置，以逗号隔开
           比如：bs=1k-2k,3k-4k,5k-6k
size    :  文件请求的大小，控制job结束
rw      :  控制读写类型:  read/write/rw/randread/randwrite/randrw
direct  :  1表示绕过buffer，直接作用于设备
ioengine:  io引擎：libaio(异步IO)，syslet等 
iodepth :  异步IO情况下，IO队列的长度
runtime :  执行时间限制，控制job结束
filename:  输出文件或者设备名，eg：/dev/sba

参考资料

Fio github主页– fio源代码及文档

GTK安装参考文档–GTK安装参考文档

FIO优秀文章–关于FIO使用的介绍