Documentation/iostats.txt

   1 I/O statistics fields
   2 ---------------
   3
   4 Last modified Sep 30, 2003
   5
   6 Since 2.4.20 (and some versions before, with patches), and 2.5.45,
   7 more extensive disk statistics have been introduced to help measure disk
   8 activity. Tools such as sar and iostat typically interpret these and do
   9 the work for you, but in case you are interested in creating your own
  10 tools, the fields are explained here.
  11
  12 In 2.4 now, the information is found as additional fields in
  13 /proc/partitions.  In 2.6, the same information is found in two
  14 places: one is in the file /proc/diskstats, and the other is within
  15 the sysfs file system, which must be mounted in order to obtain
  16 the information. Throughout this document we'll assume that sysfs
  17 is mounted on /sys, although of course it may be mounted anywhere.
  18 Both /proc/diskstats and sysfs use the same source for the information
  19 and so should not differ.
  20
  21 Here are examples of these different formats:
  22
  23 2.4:
  24    3     0   39082680 hda 446216 784926 9550688 4382310 424847 312726 5922052 19310380 0 3376340 23705160
  25    3     1    9221278 hda1 35486 0 35496 38030 0 0 0 0 0 38030 38030
  26
  27
  28 2.6 sysfs:
  29    446216 784926 9550688 4382310 424847 312726 5922052 19310380 0 3376340 23705160
  30    35486    38030    38030    38030
  31
  32 2.6 diskstats:
  33    3    0   hda 446216 784926 9550688 4382310 424847 312726 5922052 19310380 0 3376340 23705160
  34    3    1   hda1 35486 38030 38030 38030
  35
  36 On 2.4 you might execute "grep 'hda ' /proc/partitions". On 2.6, you have
  37 a choice of "cat /sys/block/hda/stat" or "grep 'hda ' /proc/diskstats".
  38 The advantage of one over the other is that the sysfs choice works well
  39 if you are watching a known, small set of disks.  /proc/diskstats may
  40 be a better choice if you are watching a large number of disks because
  41 you'll avoid the overhead of 50, 100, or 500 or more opens/closes with
  42 each snapshot of your disk statistics.
  43
  44 In 2.4, the statistics fields are those after the device name. In
  45 the above example, the first field of statistics would be 446216.
  46 By contrast, in 2.6 if you look at /sys/block/hda/stat, you'll
  47 find just the eleven fields, beginning with 446216.  If you look at
  48 /proc/diskstats, the eleven fields will be preceded by the major and
  49 minor device numbers, and device name.  Each of these formats provide
  50 eleven fields of statistics, each meaning exactly the same things.
  51 All fields except field 9 are cumulative since boot.  Field 9 should
  52 go to zero as I/Os complete; all others only increase.  Yes, these are
  53 32 bit unsigned numbers, and on a very busy or long-lived system they
  54 may wrap. Applications should be prepared to deal with that; unless
  55 your observations are measured in large numbers of minutes or hours,
  56 they should not wrap twice before you notice them.
  57
  58 Each set of stats only applies to the indicated device; if you want
  59 system-wide stats you'll have to find all the devices and sum them all up.
  60
  61 Field  1 -- # of reads completed
  62     This is the total number of reads completed successfully.
  63 Field  2 -- # of reads merged, field 6 -- # of writes merged
  64     Reads and writes which are adjacent to each other may be merged for
  65     efficiency.  Thus two 4K reads may become one 8K read before it is
  66     ultimately handed to the disk, and so it will be counted (and queued)
  67     as only one I/O.  This field lets you know how often this was done.
  68 Field  3 -- # of sectors read
  69     This is the total number of sectors read successfully.
  70 Field  4 -- # of milliseconds spent reading
  71     This is the total number of milliseconds spent by all reads (as
  72     measured from __make_request() to end_that_request_last()).
  73 Field  5 -- # of writes completed
  74     This is the total number of writes completed successfully.
  75 Field  7 -- # of sectors written
  76     This is the total number of sectors written successfully.
  77 Field  8 -- # of milliseconds spent writing
  78     This is the total number of milliseconds spent by all writes (as
  79     measured from __make_request() to end_that_request_last()).
  80 Field  9 -- # of I/Os currently in progress
  81     The only field that should go to zero. Incremented as requests are
  82     given to appropriate struct request_queue and decremented as they finish.
  83 Field 10 -- # of milliseconds spent doing I/Os
  84     This field increases so long as field 9 is nonzero.
  85 Field 11 -- weighted # of milliseconds spent doing I/Os
  86     This field is incremented at each I/O start, I/O completion, I/O
  87     merge, or read of these stats by the number of I/Os in progress
  88     (field 9) times the number of milliseconds spent doing I/O since the
  89     last update of this field.  This can provide an easy measure of both
  90     I/O completion time and the backlog that may be accumulating.
  91
  92
  93 To avoid introducing performance bottlenecks, no locks are held while
  94 modifying these counters.  This implies that minor inaccuracies may be
  95 introduced when changes collide, so (for instance) adding up all the
  96 read I/Os issued per partition should equal those made to the disks ...
  97 but due to the lack of locking it may only be very close.
  98
  99 In 2.6, there are counters for each cpu, which made the lack of locking
 100 almost a non-issue.  When the statistics are read, the per-cpu counters
 101 are summed (possibly overflowing the unsigned 32-bit variable they are
 102 summed to) and the result given to the user.  There is no convenient
 103 user interface for accessing the per-cpu counters themselves.
 104
 105 Disks vs Partitions
 106 -------------------
 107
 108 There were significant changes between 2.4 and 2.6 in the I/O subsystem.
 109 As a result, some statistic information disappeared. The translation from
 110 a disk address relative to a partition to the disk address relative to
 111 the host disk happens much earlier.  All merges and timings now happen
 112 at the disk level rather than at both the disk and partition level as
 113 in 2.4.  Consequently, you'll see a different statistics output on 2.6 for
 114 partitions from that for disks.  There are only *four* fields available
 115 for partitions on 2.6 machines.  This is reflected in the examples above.
 116
 117 Field  1 -- # of reads issued
 118     This is the total number of reads issued to this partition.
 119 Field  2 -- # of sectors read
 120     This is the total number of sectors requested to be read from this
 121     partition.
 122 Field  3 -- # of writes issued
 123     This is the total number of writes issued to this partition.
 124 Field  4 -- # of sectors written
 125     This is the total number of sectors requested to be written to
 126     this partition.
 127
 128 Note that since the address is translated to a disk-relative one, and no
 129 record of the partition-relative address is kept, the subsequent success
 130 or failure of the read cannot be attributed to the partition.  In other
 131 words, the number of reads for partitions is counted slightly before time
 132 of queuing for partitions, and at completion for whole disks.  This is
 133 a subtle distinction that is probably uninteresting for most cases.
 134
 135 More significant is the error induced by counting the numbers of
 136 reads/writes before merges for partitions and after for disks. Since a
 137 typical workload usually contains a lot of successive and adjacent requests,
 138 the number of reads/writes issued can be several times higher than the
 139 number of reads/writes completed.
 140
 141 In 2.6.25, the full statistic set is again available for partitions and
 142 disk and partition statistics are consistent again. Since we still don't
 143 keep record of the partition-relative address, an operation is attributed to
 144 the partition which contains the first sector of the request after the
 145 eventual merges. As requests can be merged across partition, this could lead
 146 to some (probably insignificant) inaccuracy.
 147
 148 Additional notes
 149 ----------------
 150
 151 In 2.6, sysfs is not mounted by default.  If your distribution of
 152 Linux hasn't added it already, here's the line you'll want to add to
 153 your /etc/fstab:
 154
 155 none /sys sysfs defaults 0 0
 156
 157
 158 In 2.6, all disk statistics were removed from /proc/stat.  In 2.4, they
 159 appear in both /proc/partitions and /proc/stat, although the ones in
 160 /proc/stat take a very different format from those in /proc/partitions
 161 (see proc(5), if your system has it.)
 162
 163 -- ricklind@us.ibm.com