FIO性能测试中磁盘利用率统计导致的启动延迟问题分析

在Linux环境下使用FIO进行存储性能测试时，用户可能会遇到测试启动阶段出现异常延迟的情况。本文将以一个典型的多路径设备测试场景为例，深入分析问题根源并提供解决方案。

问题现象

用户在使用FIO 3.35版本对Red Hat 9.5系统中的多路径设备（/dev/dm-*）进行性能测试时发现：

• 当测试单个设备时，测试正常启动且运行时间为3分钟
• 当扩展到90个设备并行测试时，测试启动阶段出现长达4分钟的延迟
• 通过调试日志发现，FIO在启动阶段反复检查/sys/block/dm-*/slaves路径下的stat文件状态

技术分析

多路径设备特性

多路径设备（Multipath Device）通过device mapper机制将多个物理路径聚合为一个逻辑设备。在示例中，每个/dev/dm-N设备实际上由多个物理设备（如sdkw、sdkx等）组成，通过轮询策略提供高可用性。

FIO磁盘利用率统计机制

FIO默认会收集磁盘利用率数据，这一功能通过以下方式实现：

1. 遍历测试设备的所有底层物理路径
2. 读取每个物理设备的/sys/block/*/stat统计信息
3. 计算汇总的磁盘利用率指标

对于多路径设备，这一过程会变得异常耗时，因为：

• 每个多路径设备可能包含4-8个物理路径
• 90个多路径设备意味着需要检查数百个物理设备
• 每次stat文件读取都涉及复杂的sysfs路径解析

解决方案

禁用磁盘利用率统计

在FIO配置文件中添加以下参数可彻底解决问题：

disk_util=0

替代方案

如果确实需要磁盘利用率数据，可以考虑：

1. 减少测试设备数量分批执行
2. 直接使用物理设备路径而非多路径设备
3. 升级到最新版FIO（某些版本对此有优化）

最佳实践建议

1. 对于大规模多路径设备测试，建议始终禁用磁盘利用率统计
2. 测试前精简配置文件，移除非必要参数
3. 对于复杂存储环境，先进行小规模测试验证配置
4. 考虑使用nice和prio参数控制测试进程优先级，减少对系统影响

总结

FIO的磁盘利用率统计功能在复杂存储拓扑中可能成为性能瓶颈。通过理解底层机制和合理配置，可以有效解决测试启动延迟问题，确保性能测试结果准确反映真实的存储性能。对于企业级存储系统测试，建议结合具体存储架构特点优化FIO参数配置。