Что такое Fio (Flexible I/O Tester)

Fio (Flexible I/O Tester) — это утилита для тестирования и измерения производительности ввода-вывода системы (I/O performance) на платформе Linux. Разработанная для имитации разнообразных нагрузок на файловую систему, fio широко используется системными администраторами, разработчиками и специалистами по тестированию производительности для анализа и оптимизации характеристик различных хранилищ данных.

Для чего применяется fio?

1. Тестирование производительности дисковых систем: fio может быть использована для тестирования как традиционных жестких дисков (HDD), так и современных твердотельных накопителей (SSD).

2. Имитация различных сценариев работы: Утилита позволяет настроить различные параметры, такие как размер блока, очередь ввода-вывода, чтение и запись, что делает возможным имитацию разнообразных рабочих нагрузок.

3. Стресс-тестирование систем: fio может использоваться для проверки устойчивости и надёжности систем хранения данных под высокой нагрузкой.

4. Измерение производительности сетевых систем хранения данных: fio эффективно работает не только с локальными дисками, но и с сетевыми устройствами хранения, такими как SAN и NAS.

5. Многообразие Эмуляций Нагрузки: Fio поддерживает до 12 видов эмуляции нагрузки, включая sync, mmap, libaio, posixaio, SG v3, splice, null, network, syslet и другие. Это обеспечивает гибкость в выборе метода, наиболее подходящего для конкретного типа анализа производительности.

6. Управление Приоритетами Ввода/Вывода: Утилита позволяет настраивать приоритеты ввода-вывода, что важно для тестирования производительности в многозадачных средах.

7. Работа в Prefork и Многопоточном Режиме: Fio может работать как в prefork (создание дочерних процессов до начала теста), так и в многопоточном режиме, что делает её подходящей для тестирования систем с различной архитектурой.

Как использовать fio для тестирования скорости работы диска?

Очень частой проблемой, является попытка понять «насколько быстрый сервер?» Среди всех тестов наиболее жалко выглядят попытки оценить производительность дисковой подсистемы: Практические рецепты fio: Как правильно мерять производительность диска.
iops - количество операций ввода-вывода в секунду

Для тестирования скорости работы диска с помощью fio, необходимо выполнить следующие шаги:

1. Установка fio: На большинстве дистрибутивов Linux fio может быть установлена через пакетный менеджер. Например, в Debian или Ubuntu это делается командой

apt install fio

2. Создание конфигурационного файла: Хотя fio может быть запущена с параметрами непосредственно в командной строке, использование конфигурационного файла упрощает управление тестами. В файле можно указать параметры, такие как путь к тестируемому устройству, размер блока, тип операции (чтение, запись), продолжительность теста и другие. Выполните команду fio [конфигурационный файл], чтобы начать тест. Пример конфигурационного файла fio может выглядеть так:

[readtest]
blocksize=4k
filename=/dev/sda
rw=randread
direct=1
buffered=0
ioengine=libaio
iodepth=32

При измерении скорости на NVMe дисках следует указывать параметр блока –bs=128k Устройство AHCI ограничено одной очередью глубиной 32, в то время как NVMe поддерживает 64К (65536) очередей с глубиной 65536 каждая тем самым достигается высокая параллельность операции на NVMe устройствах. Это одна из причин, почем использовать утилиты на них dd и hdparm бесполезно и для измерения реальной скорости необходимо измерять скорость блоками 32k, 64k, 128k. Линейное и случайное чтение в норме должны быть почти одинаковыми. То же касается и записи данных.

3. Запуск теста случайных операций на чтение/запись. При запуске такого теста, будет создан файл размером 4Gb. Затем утилита fio выполнит чтение/запись блока 4Kb (размер блока по умолчанию) с разделением на 75/25% по количеству операций чтения и записи и замерит производительность, ключ iodepth при этом позволяет процессу получить приоритет над другими создав глубину очереди, после теста удаляем тестовый файл с диска.

fio --ioengine=libaio --direct=1 --name=fiotest --filename=testfio --iodepth=32 --size=4G --rwmixread=75 --readwrite=randrw ; rm -f testfio

4. Тест линейных операций на чтение/запись будет отличаться одним ключем –readwrite

fio --ioengine=libaio --direct=1 --name=fiotest --filename=testfio --iodepth=32 --size=4G --rwmixread=75 --readwrite=rw ; rm -f testfio

После завершения теста fio предоставит отчёт, в котором будут указаны ключевые метрики производительности, такие как скорость чтения и записи, количество операций ввода-вывода в секунду (IOPS) и время отклика.

Заключение

Fio — это мощный инструмент для тестирования и анализа производительности дисков на системах Linux. Его гибкость и возможность моделировать различные сценарии работы делают его неотъемлемым инструментом для IT-специалистов. В отличие от более простой утилиты dd, которая также может использоваться для базового тестирования производительности дисков, fio предоставляет более широкие возможности для настройки тестов и более детальный анализ результатов. Это делает fio более предпочтительным выбором для тщательного анализа производительности систем хранения данных. Правильное использование fio может помочь оптимизировать производительность систем хранения данных, VPS, устранить узкие места в производительности и повысить общую эффективность работы систем.