掌握fio：Linux存储性能测试利器


fio (Flexible I/O Tester) 是 Linux 下最强大、最常用的存储性能基准测试和压力测试工具。它功能极其灵活，可以模拟各种真实的 I/O 负载。

以下是使用 
fio 进行高级测试的详细指南。

为什么选择 fio？

精准控制：可以精确控制 I/O 引擎、块大小、队列深度、读写模式、线程/进程数等。

避免缓存影响：可以直接测试磁盘的真实 I/O 能力，绕过操作系统缓存。

丰富的结果：提供详细的性能数据（IOPS、带宽、延迟、CPU 使用率）和延迟百分比（如 clat 的 99.00%、99.99%）。

多平台支持：在嵌入式设备、服务器、PC 上均可使用。

---

安装 fio

sudo apt update && sudo apt install fio

---

核心概念和常用参数


fio 的参数可以在命令行中直接指定，但更常见的做法是写入一个 
.fio 配置文件，然后让 
fio 读取这个文件。

参数类别	参数	说明	示例
全局设置	name	任务名称	name=emmc_read_test
	filename	测试的目标设备或文件	filename=/dev/mmcblk0p1
	size	每个作业处理的数据总量	size=1G
	runtime	测试运行时间（秒）	runtime=300 (5分钟)
	time_based	即使完成  size 也继续运行直到  runtime	time_based=1
	group_reporting	汇总所有线程的测试结果	group_reporting=1
I/O 类型	rw	读写模式	rw=randread,  rw=write,  rw=randrw
	rwmixread	在混合读写中，读请求所占百分比	rwmixread=70 (70%读, 30%写)
	bs	块大小，这是最重要的参数之一	bs=4k,  bs=1M,  bs=4k,64k
队列设置	iodepth	I/O 队列深度，决定并发度	iodepth=1 (同步),  iodepth=32 (高并发)
	numjobs	并发运行的作业数（线程/进程）	numjobs=4 (模拟4个客户端)
引擎与缓存	ioengine	发起 I/O 的方式，通常用  libaio	ioengine=libaio (异步I/O)
	direct	是否使用直接 I/O (绕过缓存，必须为1)	direct=1
	buffered	是否使用缓冲 I/O	buffered=0 (通常与direct=1互斥)
结果输出	output	将结果输出到文件	output=/tmp/fio_result.log
	write_bw_log	写入带宽日志	write_bw_log=testname
	write_lat_log	写入延迟日志	write_lat_log=testname
	write_iops_log	写入IOPS日志	write_iops_log=testname

---

高级测试配置文件示例

你可以将以下内容保存为 
emmc_test.fio 文件，然后运行 
fio emmc_test.fio。

示例 1：4K 随机读写 (测试 IOPS 和延迟)

这是最经典的数据库、虚拟机、系统启动等高负载场景测试。

ini

[global]
ioengine=libaio
iodepth=32
direct=1
size=1G
runtime=120
time_based=1
group_reporting=1
filename=/dev/mmcblk0p1  # 请修改为你的eMMC分区！

[4k_randread]
name=4k_random_read_test
bs=4k
rw=randread
numjobs=4

[4k_randwrite]
name=4k_random_write_test
bs=4k
rw=randwrite
numjobs=4

示例 2：顺序读写 (测试最大吞吐量/带宽)

测试大文件连续读写的速度，适用于视频、备份等场景。

ini

[global]
ioengine=libaio
iodepth=16
direct=1
runtime=60
time_based=1
group_reporting=1
filename=/dev/mmcblk0p1

[seq_read]
name=sequential_read_test
bs=1M
rw=read

[seq_write]
name=sequential_write_test
bs=1M
rw=write

示例 3：混合随机读写 (模拟真实应用负载)

模拟一个同时有读有写的真实应用场景（如文件服务器）。

ini

[global]
ioengine=libaio
iodepth=32
direct=1
runtime=180
time_based=1
group_reporting=1
filename=/dev/mmcblk0p1

[mixed_io]
name=70read_30write_mixed
bs=4k
rw=randrw
rwmixread=70
numjobs=4

示例 4：高压力稳定性与延迟测试

长时间运行，观察性能是否稳定，并获取高百分位延迟数据。

ini

[global]
ioengine=libaio
iodepth=64
direct=1
runtime=3600  # 运行1小时
time_based=1
group_reporting=1
filename=/dev/mmcblk0p1

[stress_test]
name=long_stress_test
bs=4k
rw=randrw
rwmixread=50
numjobs=8

---

如何运行与解读结果

运行测试：

# 使用配置文件
sudo fio emmc_test.fio

# 或者直接在命令行指定所有参数（可读性差，但方便快速测试）
sudo fio --name=quick_test --filename=/dev/mmcblk0p1 --rw=randread --bs=4k --iodepth=32 --direct=1 --runtime=60 --time_based --group_reporting

解读关键结果：
测试完成后，
fio 会输出一份详细报告。关注以下部分：

IOPS：
iops=XXXX 对于随机读写，这个值越高越好。

带宽 (BW)：
bw=XXXX KiB/s 对于顺序读写，这个值越接近理论带宽越好。

延迟 (lat)：


clat (完成延迟)：从提交到完成的时间。这是最重要的延迟指标。


lat (提交延迟)：从发起请求到提交的时间。

查看其 平均值 (avg)、最大值 (max) 和百分比值 (如 99.00%, 99.99%)。99.99% 的延迟值对于评估系统稳定性至关重要。

CPU 使用率：
cpu： usr=XX.XX%, sys=XX.XX%, ctx=XXXX, majf=XXXX。高的 
sys (系统CPU) 可能意味着驱动或内核开销大。

高级技巧

生成图形化报告：使用 
fio2gnuplot 工具可以将 
fio 生成的 
*_bw.log、
*_lat.log 日志文件绘制成曲线图，直观展示性能变化。

bash

fio --name=test --filename=/dev/sda ... --write_bw_log=bw_log --write_iops_log=iops_log
# 然后使用 fio2gnuplot 处理生成的 bw_log_bw.1.log 等文件

测试不同队列深度：通过改变 
iodepth (1, 8, 16, 32, 64) 和 
numjobs (1, 2, 4, 8)，可以绘制出 IOPS/延迟 随并发度变化的曲线，找到设备的性能拐点。

通过组合这些测试，你可以全面了解 eMMC 存储在不同负载条件下的峰值性能、稳定性和延迟表现，从而准确评估其是否满足你的应用需求。