blktrace分析block layer性能

1. 基本概念
  blktrace是一個針對Linux內核中塊設備I/O層的跟蹤工具，用來收集磁盤IO信息中當IO進行到塊設備層（block層，因此叫blk trace）時的詳細信息（如IO請求提交，入隊，合併，完成等等一些列的信息）。經過使用這個工具，使用者能夠獲取I/O請求隊列的各類詳細的狀況，包括進行讀寫的進程名稱、進程號、執行時間、讀寫的物理塊號、塊大小等等，是一個Linux下分析I/O相關內容的很好的工具。
  blkparse是配合blktrace使用的分析工具。在Unix類系統設計中，有個理念叫一切皆文件。所以，咱們會發現不少系統性能信息其實來自於/proc/中的文件。這個目錄實際上是虛擬文件系統，cgroup也是相似的東西。這是一個頗有意思的方式讓Linux內核空間和用戶空間進行通訊。blktrace則是使用了另外一個虛擬文件系統，/sys/kernel/debug 。它經過這個文件於內核進行交互，並獲取信息。

2. 實現原理
  blktrace的採集位置是block層，也稱爲塊設備層。在io調度層上面。cgroup中blkio.throttle.*等限制也是在這個層（也有圖是把塊設備層畫在io調度層上一層）。圖中的pdflush就是操做系統page cache回寫的線程。

  blktrace測試的時候，會分配物理機上邏輯cpu個數個線程，而且每個線程綁定一個邏輯cpu來收集數據。而後，它會在/sys/kernel/debug（debugfs）中產生和每一個線程對應的文件，而後調用ioctl函數，產生系統調用和內核交互。內核就會往文件中寫入數據。

3. 使用方法
  sudo mount -t debugfs debugfs /sys/kernel/debug
  sudo blktrace /dev/sdb
  blkparse sdb -d sdb.bin >/dev/null
  btt -A -i sdb.bin

4. 字段說明
A
映射值對應設備 IO was remapped to a different device
B
IO反彈，因爲32位地址長度限制，因此須要copy數據到低位內存，這會有性能損耗。IO bounced
C
IO完成 IO completion
D
將IO發送給驅動 IO issued to driver
F
IO請求，前合併 IO front merged with request on queue
G
獲取 請求 Get request
I
IO插入請求隊列 IO inserted onto request queue
M
IO請求，後合併 IO back merged with request on queue
P
插上塊設備隊列（隊列插入機制） Plug request
Q
io被請求隊列處理代碼接管。 IO handled by request queue code
S
等待發送請求。 Sleep request
T
因爲超時而拔出設備隊列 Unplug due to timeout
U
拔出設備隊列 Unplug request
X
開始新的扇區 Split