[发明专利]一种基于磁盘的IO耗时监控方法、系统、存储介质及设备

说明书

本发明提供了一种基于磁盘的IO耗时监控方法、系统、存储介质及设备，方法包括：响应于监测到文件系统生成IO请求，通过监控程序对IO请求对应的数据读写至磁盘的总过程进行监控，总过程依次包括系统内核处理过程、IO调度程序处理过程以及硬件处理过程；在监控过程中分别获得系统内核处理过程、IO调度程序处理过程以及硬件处理过程的IO耗时，并分别判断各项IO耗时是否超过对应的预设阈值；响应于若干项IO耗时超过对应的预设阈值，发出相应的告警信息。本发明通过监控系统内核处理过程、IO调度程序处理过程以及硬件处理过程，并通过监测其IO耗时来确定IO耗时高时具体是哪个过程出了问题，以便于采取对应的修复措施，确保磁盘IO的读写性能正常。

技术领域

本发明涉及存储技术领域，尤其涉及一种基于磁盘的IO耗时监控方法、系统、存储介质及设备。

背景技术

在服务器工作过程中，当磁盘出现IO(数据输入Input/输出Output)耗时高导致性能下降时，可能的原因有系统内核的问题、IO调度策略的问题，也可能有磁盘相关硬件方面的问题。

在系统内核方面，可能会由于处理器占用率过高、内存不足、中断处理超时等导致的IO任务积压，或处理器、PCIE(peripheral component interconnect express，一种高速串行计算机扩展总线标准)、操作系统相关的节能设置，或内核BUG(故障)、磁盘相关驱动BUG等方面的原因，导致磁盘性能差或无法正常读写。

在IO调度策略方面，由于IO调度策略的作用是管理块设备的请求队列，它决定队列中的请求排列顺序，以及在什么时刻派发请求到磁盘设备，目的是减少磁盘的寻址时间，提高全局吞吐量。主要分为预测IO调度程序、完全公正排队IO调度程序、最终期限IO调度程序、空操作IO调度程序等。对于不同的磁盘类型，使用不同的IO调度程序，会达到不同的IO性能，比如，对于固态硬盘使用最终期限IO调度程序的性能会更高，而机械硬盘应使用完全公正排队IO调度程序的性能会更好，若使用了不合适的IO调度程序，会影响磁盘的IO性能。

在磁盘相关硬件方面，虽然磁盘的容量和性能随着技术发展不断进步，但在磁盘的使用过程中，机械硬盘的坏道和固态硬盘的坏块是不可避免的。机械硬盘的坏道大多由震动、冲击或异常断电等原因引发，硬盘在通电工作时，由于高速运转的盘片与磁头之间距离非常小，轻微的震动或挤压有可能造成对盘片表面磁性记录材质的损坏，从而产生坏道；固态硬盘虽然没有机械活动部件，不存在物理坏道的问题，但固态硬盘的闪存颗粒有擦写次数以及坏块的问题，对特定存储单元反复擦写将会加速坏块的产生。当磁盘出现坏道或坏块之后，在对应位置的数据可能出现读写困难、磁头或存储单元反复重试读写的问题，将会影响数据IO的性能，造成对应的磁盘性能异常的问题；并且如果不及时修复或隔离，随着磁盘坏块或坏道的不断积累扩散，它会对磁盘容量产生破坏性的影响，甚至可能会导致磁盘无法读写或失效。

在发现磁盘IO异常，处理磁盘的IO性能问题时，通常会采用系统监控工具iostat及blktrace来分析。iostat工具不能区分出系统软件和硬件的耗时情况，无法作为评估硬件性能的指标。而blktrace工具虽然能记录所监控的时间区间内，每个IO经历的各个阶段的时间戳及耗时百分比，但它只能体现文件系统块(block)的耗时，不能体现读写物理磁盘扇区(sector)的耗时情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于磁盘的IO耗时监控方法、系统、存储介质及设备，用以对磁盘的IO耗时进行具体且全面地监控。

基于上述目的，本发明提供了一种基于磁盘的IO耗时监控方法，包括以下步骤：

响应于监测到文件系统生成IO请求，通过监控程序对IO请求对应的数据读写至磁盘的总过程进行监控，总过程依次包括系统内核处理过程、IO调度程序处理过程以及硬件处理过程；

在监控过程中分别获得系统内核处理过程、IO调度程序处理过程以及硬件处理过程的IO耗时，并分别判断各项IO耗时是否超过对应的预设阈值；