README

   1 fio
   2 ---
   3
   4 fio is a tool that will spawn a number of threads or processes doing a
   5 particular type of io action as specified by the user. fio takes a
   6 number of global parameters, each inherited by the thread unless
   7 otherwise parameters given to them overriding that setting is given.
   8 The typical use of fio is to write a job file matching the io load
   9 one wants to simulate.
  10
  11
  12 Source
  13 ------
  14
  15 fio resides in a git repo, the canonical place is:
  16
  17 git://brick.kernel.dk/data/git/fio.git
  18
  19 Snapshots are frequently generated and they include the git meta data as
  20 well. You can download them here:
  21
  22 http://brick.kernel.dk/snaps/
  23
  24 Pascal Bleser <guru@unixtech.be> has fio RPMs in his repository, you
  25 can find them here:
  26
  27 http://linux01.gwdg.de/~pbleser/rpm-navigation.php?cat=System/fio
  28
  29
  30 Building
  31 --------
  32
  33 Just type 'make' and 'make install'. If on FreeBSD, for now you have to
  34 specify the FreeBSD Makefile with -f, eg:
  35
  36 $ make -f Makefile.Freebsd && make -f Makefile.FreeBSD install
  37
  38 Likewise with OpenSolaris, use the Makefile.solaris to compile there.
  39 This might change in the future if I opt for an autoconf type setup.
  40
  41
  42 Command line
  43 ------------
  44
  45 $ fio
  46         -t <sec> Runtime in seconds
  47         -l Generate per-job latency logs
  48         -w Generate per-job bandwidth logs
  49         -o <file> Log output to file
  50         -m Minimal (terse) output
  51         -h Print help info
  52         -v Print version information and exit
  53
  54 Any parameters following the options will be assumed to be job files.
  55 You can add as many as you want, each job file will be regarded as a
  56 separate group and fio will stonewall it's execution.
  57
  58
  59 Job file
  60 --------
  61
  62 Only a few options can be controlled with command line parameters,
  63 generally it's a lot easier to just write a simple job file to describe
  64 the workload. The job file format is in the ini style format, as it's
  65 easy to read and write for the user.
  66
  67 The job file parameters are:
  68
  69         name=x          Use 'x' as the identifier for this job.
  70         directory=x     Use 'x' as the top level directory for storing files
  71         rw=x            'x' may be: read, randread, write, randwrite,
  72                         rw (read-write mix), randrw (read-write random mix)
  73         rwmixcycle=x    Base cycle for switching between read and write
  74                         in msecs.
  75         rwmixread=x     'x' percentage of rw mix ios will be reads. If
  76                         rwmixwrite is also given, the last of the two will
  77                          be used if they don't add up to 100%.
  78         rwmixwrite=x    'x' percentage of rw mix ios will be writes. See
  79                         rwmixread.
  80         rand_repeatable=x  The sequence of random io blocks can be repeatable
  81                         across runs, if 'x' is 1.
  82         size=x          Set file size to x bytes (x string can include k/m/g)
  83         ioengine=x      'x' may be: aio/libaio/linuxaio for Linux aio,
  84                         posixaio for POSIX aio, sync for regular read/write io,
  85                         mmap for mmap'ed io, splice for using splice/vmsplice,
  86                         or sgio for direct SG_IO io. The latter only works on
  87                         Linux on SCSI (or SCSI-like devices, such as
  88                         usb-storage or sata/libata driven) devices.
  89         iodepth=x       For async io, allow 'x' ios in flight
  90         overwrite=x     If 'x', layout a write file first.
  91         nrfiles=x       Spread io load over 'x' number of files per job,
  92                         if possible.
  93         prio=x          Run io at prio X, 0-7 is the kernel allowed range
  94         prioclass=x     Run io at prio class X
  95         bs=x            Use 'x' for thread blocksize. May include k/m postfix.
  96         bsrange=x-y     Mix thread block sizes randomly between x and y. May
  97                         also include k/m postfix.
  98         direct=x        1 for direct IO, 0 for buffered IO
  99         thinktime=x     "Think" x usec after each io
 100         rate=x          Throttle rate to x KiB/sec
 101         ratemin=x       Quit if rate of x KiB/sec can't be met
 102         ratecycle=x     ratemin averaged over x msecs
 103         cpumask=x       Only allow job to run on CPUs defined by mask.
 104         fsync=x         If writing, fsync after every x blocks have been written
 105         startdelay=x    Start this thread x seconds after startup
 106         timeout=x       Terminate x seconds after startup. Can include a
 107                         normal time suffix if not given in seconds, such as
 108                         'm' for minutes, 'h' for hours, and 'd' for days.
 109         offset=x        Start io at offset x (x string can include k/m/g)
 110         invalidate=x    Invalidate page cache for file prior to doing io
 111         sync=x          Use sync writes if x and writing
 112         mem=x           If x == malloc, use malloc for buffers. If x == shm,
 113                         use shm for buffers. If x == mmap, use anon mmap.
 114         exitall         When one thread quits, terminate the others
 115         bwavgtime=x     Average bandwidth stats over an x msec window.
 116         create_serialize=x      If 'x', serialize file creation.
 117         create_fsync=x  If 'x', run fsync() after file creation.
 118         unlink          If set, unlink files when done.
 119         end_fsync=x     If 'x', run fsync() after end-of-job.
 120         loops=x         Run the job 'x' number of times.
 121         verify=x        If 'x' == md5, use md5 for verifies. If 'x' == crc32,
 122                         use crc32 for verifies. md5 is 'safer', but crc32 is
 123                         a lot faster. Only makes sense for writing to a file.
 124         stonewall       Wait for preceeding jobs to end before running.
 125         numjobs=x       Create 'x' similar entries for this job
 126         thread          Use pthreads instead of forked jobs
 127         zonesize=x
 128         zoneskip=y      Zone options must be paired. If given, the job
 129                         will skip y bytes for every x read/written. This
 130                         can be used to gauge hard drive speed over the entire
 131                         platter, without reading everything. Both x/y can
 132                         include k/m/g suffix.
 133         iolog=x         Open and read io pattern from file 'x'. The file must
 134                         contain one io action per line in the following format:
 135                         rw, offset, length
 136                         where with rw=0/1 for read/write, and the offset
 137                         and length entries being in bytes.
 138         write_iolog=x   Write an iolog to file 'x' in the same format as iolog.
 139                         The iolog options are exclusive, if both given the
 140                         read iolog will be performed.
 141         lockmem=x       Lock down x amount of memory on the machine, to
 142                         simulate a machine with less memory available. x can
 143                         include k/m/g suffix.
 144         nice=x          Run job at given nice value.
 145         exec_prerun=x   Run 'x' before job io is begun.
 146         exec_postrun=x  Run 'x' after job io has finished.
 147         ioscheduler=x   Use ioscheduler 'x' for this job.
 148         cpuload=x       For a CPU io thread, percentage of CPU time to attempt
 149                         to burn.
 150         cpuchunks=x     Split burn cycles into pieces of x.
 151
 152
 153 Examples using a job file
 154 -------------------------
 155
 156 Example 1) Two random readers
 157
 158 Lets say we want to simulate two threads reading randomly from a file
 159 each. They will be doing IO in 4KiB chunks, using raw (O_DIRECT) IO.
 160 Since they share most parameters, we'll put those in the [global]
 161 section. Job 1 will use a 128MiB file, job 2 will use a 256MiB file.
 162
 163 ; ---snip---
 164
 165 [global]
 166 ioengine=sync   ; regular read/write(2), the default
 167 rw=randread
 168 bs=4k
 169 direct=1
 170
 171 [file1]
 172 size=128m
 173
 174 [file2]
 175 size=256m
 176
 177 ; ---snip---
 178
 179 Generally the [] bracketed name specifies a file name, but the "global"
 180 keyword is reserved for setting options that are inherited by each
 181 subsequent job description. It's possible to have several [global]
 182 sections in the job file, each one adds options that are inherited by
 183 jobs defined below it. The name can also point to a block device, such
 184 as /dev/sda. To run the above job file, simply do:
 185
 186 $ fio jobfile
 187
 188 Example 2) Many random writers
 189
 190 Say we want to exercise the IO subsystem some more. We'll define 64
 191 threads doing random buffered writes. We'll let each thread use async io
 192 with a depth of 4 ios in flight. A job file would then look like this:
 193
 194 ; ---snip---
 195
 196 [global]
 197 ioengine=libaio
 198 iodepth=4
 199 rw=randwrite
 200 bs=32k
 201 direct=0
 202 size=64m
 203
 204 [files]
 205 numjobs=64
 206
 207 ; ---snip---
 208
 209 This will create files.[0-63] and perform the random writes to them.
 210
 211 There are endless ways to define jobs, the examples/ directory contains
 212 a few more examples.
 213
 214
 215 Interpreting the output
 216 -----------------------
 217
 218 fio spits out a lot of output. While running, fio will display the
 219 status of the jobs created. An example of that would be:
 220
 221 Threads running: 1: [_r] [24.79% done] [eta 00h:01m:31s]
 222
 223 The characters inside the square brackets denote the current status of
 224 each thread. The possible values (in typical life cycle order) are:
 225
 226 Idle    Run
 227 ----    ---
 228 P               Thread setup, but not started.
 229 C               Thread created.
 230 I               Thread initialized, waiting.
 231         R       Running, doing sequential reads.
 232         r       Running, doing random reads.
 233         W       Running, doing sequential writes.
 234         w       Running, doing random writes.
 235         M       Running, doing mixed sequential reads/writes.
 236         m       Running, doing mixed random reads/writes.
 237         F       Running, currently waiting for fsync()
 238 V               Running, doing verification of written data.
 239 E               Thread exited, not reaped by main thread yet.
 240 _               Thread reaped.
 241
 242 The other values are fairly self explanatory - number of threads
 243 currently running and doing io, and the estimated completion percentage
 244 and time for the running group. It's impossible to estimate runtime
 245 of the following groups (if any).
 246
 247 When fio is done (or interrupted by ctrl-c), it will show the data for
 248 each thread, group of threads, and disks in that order. For each data
 249 direction, the output looks like:
 250
 251 Client1 (g=0): err= 0:
 252   write: io=    32MiB, bw=   666KiB/s, runt= 50320msec
 253     slat (msec): min=    0, max=  136, avg= 0.03, dev= 1.92
 254     clat (msec): min=    0, max=  631, avg=48.50, dev=86.82
 255     bw (KiB/s) : min=    0, max= 1196, per=51.00%, avg=664.02, dev=681.68
 256   cpu        : usr=1.49%, sys=0.25%, ctx=7969
 257
 258 The client number is printed, along with the group id and error of that
 259 thread. Below is the io statistics, here for writes. In the order listed,
 260 they denote:
 261
 262 io=             Number of megabytes io performed
 263 bw=             Average bandwidth rate
 264 runt=           The runtime of that thread
 265         slat=   Submission latency (avg being the average, dev being the
 266                 standard deviation). This is the time it took to submit
 267                 the io. For sync io, the slat is really the completion
 268                 latency, since queue/complete is one operation there.
 269         clat=   Completion latency. Same names as slat, this denotes the
 270                 time from submission to completion of the io pieces. For
 271                 sync io, clat will usually be equal (or very close) to 0,
 272                 as the time from submit to complete is basically just
 273                 CPU time (io has already been done, see slat explanation).
 274         bw=     Bandwidth. Same names as the xlat stats, but also includes
 275                 an approximate percentage of total aggregate bandwidth
 276                 this thread received in this group. This last value is
 277                 only really useful if the threads in this group are on the
 278                 same disk, since they are then competing for disk access.
 279 cpu=            CPU usage. User and system time, along with the number
 280                 of context switches this thread went through.
 281
 282 After each client has been listed, the group statistics are printed. They
 283 will look like this:
 284
 285 Run status group 0 (all jobs):
 286    READ: io=64MiB, aggrb=22178, minb=11355, maxb=11814, mint=2840msec, maxt=2955msec
 287   WRITE: io=64MiB, aggrb=1302, minb=666, maxb=669, mint=50093msec, maxt=50320msec
 288
 289 For each data direction, it prints:
 290
 291 io=             Number of megabytes io performed.
 292 aggrb=          Aggregate bandwidth of threads in this group.
 293 minb=           The minimum average bandwidth a thread saw.
 294 maxb=           The maximum average bandwidth a thread saw.
 295 mint=           The smallest runtime of the threads in that group.
 296 maxt=           The longest runtime of the threads in that group.
 297
 298 And finally, the disk statistics are printed. They will look like this:
 299
 300 Disk stats (read/write):
 301   sda: ios=16398/16511, merge=30/162, ticks=6853/819634, in_queue=826487, util=100.00%
 302
 303 Each value is printed for both reads and writes, with reads first. The
 304 numbers denote:
 305
 306 ios=            Number of ios performed by all groups.
 307 merge=          Number of merges io the io scheduler.
 308 ticks=          Number of ticks we kept the disk busy.
 309 io_queue=       Total time spent in the disk queue.
 310 util=           The disk utilization. A value of 100% means we kept the disk
 311                 busy constantly, 50% would be a disk idling half of the time.
 312
 313
 314 Terse output
 315 ------------
 316
 317 For scripted usage where you typically want to generate tables or graphs
 318 of the results, fio can output the results in a comma seperated format.
 319 The format is one long line of values, such as:
 320
 321 client1,0,0,936,331,2894,0,0,0.000000,0.000000,1,170,22.115385,34.290410,16,714,84.252874%,366.500000,566.417819,3496,1237,2894,0,0,0.000000,0.000000,0,246,6.671625,21.436952,0,2534,55.465300%,1406.600000,2008.044216,0.000000%,0.431928%,1109
 322
 323 Split up, the format is as follows:
 324
 325         jobname, groupid, error
 326         READ status:
 327                 KiB IO, bandwidth (KiB/sec), runtime (msec)
 328                 Submission latency: min, max, mean, deviation
 329                 Completion latency: min, max, mean, deviation
 330                 Bw: min, max, aggreate percentage of total, mean, deviation
 331         WRITE status:
 332                 KiB IO, bandwidth (KiB/sec), runtime (msec)
 333                 Submission latency: min, max, mean, deviation
 334                 Completion latency: min, max, mean, deviation
 335                 Bw: min, max, aggreate percentage of total, mean, deviation
 336         CPU usage: user, system, context switches
 337
 338
 339 Author
 340 ------
 341
 342 Fio was written by Jens Axboe <axboe@kernel.dk> to enable flexible testing
 343 of the Linux IO subsystem and schedulers. He got tired of writing
 344 specific test applications to simulate a given workload, and found that
 345 the existing io benchmark/test tools out there weren't flexible enough
 346 to do what he wanted.
 347
 348 Jens Axboe <axboe@kernel.dk> 20060905
 349