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         filename=x      Force the use of 'x' as the filename for all files
  72                         in this thread. If not given, fio will make up
  73                         a suitable filename based on the thread and file
  74                         number.
  75         rw=x            'x' may be: read, randread, write, randwrite,
  76                         rw (read-write mix), randrw (read-write random mix)
  77         rwmixcycle=x    Base cycle for switching between read and write
  78                         in msecs.
  79         rwmixread=x     'x' percentage of rw mix ios will be reads. If
  80                         rwmixwrite is also given, the last of the two will
  81                          be used if they don't add up to 100%.
  82         rwmixwrite=x    'x' percentage of rw mix ios will be writes. See
  83                         rwmixread.
  84         rand_repeatable=x  The sequence of random io blocks can be repeatable
  85                         across runs, if 'x' is 1.
  86         size=x          Set file size to x bytes (x string can include k/m/g)
  87         ioengine=x      'x' may be: aio/libaio/linuxaio for Linux aio,
  88                         posixaio for POSIX aio, sync for regular read/write io,
  89                         mmap for mmap'ed io, splice for using splice/vmsplice,
  90                         or sgio for direct SG_IO io. The latter only works on
  91                         Linux on SCSI (or SCSI-like devices, such as
  92                         usb-storage or sata/libata driven) devices.
  93         iodepth=x       For async io, allow 'x' ios in flight
  94         overwrite=x     If 'x', layout a write file first.
  95         nrfiles=x       Spread io load over 'x' number of files per job,
  96                         if possible.
  97         prio=x          Run io at prio X, 0-7 is the kernel allowed range
  98         prioclass=x     Run io at prio class X
  99         bs=x            Use 'x' for thread blocksize. May include k/m postfix.
 100         bsrange=x-y     Mix thread block sizes randomly between x and y. May
 101                         also include k/m postfix.
 102         direct=x        1 for direct IO, 0 for buffered IO
 103         thinktime=x     "Think" x usec after each io
 104         rate=x          Throttle rate to x KiB/sec
 105         ratemin=x       Quit if rate of x KiB/sec can't be met
 106         ratecycle=x     ratemin averaged over x msecs
 107         cpumask=x       Only allow job to run on CPUs defined by mask.
 108         fsync=x         If writing, fsync after every x blocks have been written
 109         startdelay=x    Start this thread x seconds after startup
 110         timeout=x       Terminate x seconds after startup. Can include a
 111                         normal time suffix if not given in seconds, such as
 112                         'm' for minutes, 'h' for hours, and 'd' for days.
 113         offset=x        Start io at offset x (x string can include k/m/g)
 114         invalidate=x    Invalidate page cache for file prior to doing io
 115         sync=x          Use sync writes if x and writing
 116         mem=x           If x == malloc, use malloc for buffers. If x == shm,
 117                         use shm for buffers. If x == mmap, use anon mmap.
 118         exitall         When one thread quits, terminate the others
 119         bwavgtime=x     Average bandwidth stats over an x msec window.
 120         create_serialize=x      If 'x', serialize file creation.
 121         create_fsync=x  If 'x', run fsync() after file creation.
 122         unlink          If set, unlink files when done.
 123         end_fsync=x     If 'x', run fsync() after end-of-job.
 124         loops=x         Run the job 'x' number of times.
 125         verify=x        If 'x' == md5, use md5 for verifies. If 'x' == crc32,
 126                         use crc32 for verifies. md5 is 'safer', but crc32 is
 127                         a lot faster. Only makes sense for writing to a file.
 128         stonewall       Wait for preceeding jobs to end before running.
 129         numjobs=x       Create 'x' similar entries for this job
 130         thread          Use pthreads instead of forked jobs
 131         zonesize=x
 132         zoneskip=y      Zone options must be paired. If given, the job
 133                         will skip y bytes for every x read/written. This
 134                         can be used to gauge hard drive speed over the entire
 135                         platter, without reading everything. Both x/y can
 136                         include k/m/g suffix.
 137         iolog=x         Open and read io pattern from file 'x'. The file must
 138                         contain one io action per line in the following format:
 139                         rw, offset, length
 140                         where with rw=0/1 for read/write, and the offset
 141                         and length entries being in bytes.
 142         write_iolog=x   Write an iolog to file 'x' in the same format as iolog.
 143                         The iolog options are exclusive, if both given the
 144                         read iolog will be performed.
 145         write_bw_log    Write a bandwidth log.
 146         write_lat_log   Write a latency log.
 147         lockmem=x       Lock down x amount of memory on the machine, to
 148                         simulate a machine with less memory available. x can
 149                         include k/m/g suffix.
 150         nice=x          Run job at given nice value.
 151         exec_prerun=x   Run 'x' before job io is begun.
 152         exec_postrun=x  Run 'x' after job io has finished.
 153         ioscheduler=x   Use ioscheduler 'x' for this job.
 154         cpuload=x       For a CPU io thread, percentage of CPU time to attempt
 155                         to burn.
 156         cpuchunks=x     Split burn cycles into pieces of x.
 157
 158
 159 Examples using a job file
 160 -------------------------
 161
 162 Example 1) Two random readers
 163
 164 Lets say we want to simulate two threads reading randomly from a file
 165 each. They will be doing IO in 4KiB chunks, using raw (O_DIRECT) IO.
 166 Since they share most parameters, we'll put those in the [global]
 167 section. Job 1 will use a 128MiB file, job 2 will use a 256MiB file.
 168
 169 ; ---snip---
 170
 171 [global]
 172 ioengine=sync   ; regular read/write(2), the default
 173 rw=randread
 174 bs=4k
 175 direct=1
 176
 177 [file1]
 178 size=128m
 179
 180 [file2]
 181 size=256m
 182
 183 ; ---snip---
 184
 185 Generally the [] bracketed name specifies a file name, but the "global"
 186 keyword is reserved for setting options that are inherited by each
 187 subsequent job description. It's possible to have several [global]
 188 sections in the job file, each one adds options that are inherited by
 189 jobs defined below it. The name can also point to a block device, such
 190 as /dev/sda. To run the above job file, simply do:
 191
 192 $ fio jobfile
 193
 194 Example 2) Many random writers
 195
 196 Say we want to exercise the IO subsystem some more. We'll define 64
 197 threads doing random buffered writes. We'll let each thread use async io
 198 with a depth of 4 ios in flight. A job file would then look like this:
 199
 200 ; ---snip---
 201
 202 [global]
 203 ioengine=libaio
 204 iodepth=4
 205 rw=randwrite
 206 bs=32k
 207 direct=0
 208 size=64m
 209
 210 [files]
 211 numjobs=64
 212
 213 ; ---snip---
 214
 215 This will create files.[0-63] and perform the random writes to them.
 216
 217 There are endless ways to define jobs, the examples/ directory contains
 218 a few more examples.
 219
 220
 221 Interpreting the output
 222 -----------------------
 223
 224 fio spits out a lot of output. While running, fio will display the
 225 status of the jobs created. An example of that would be:
 226
 227 Threads running: 1: [_r] [24.79% done] [eta 00h:01m:31s]
 228
 229 The characters inside the square brackets denote the current status of
 230 each thread. The possible values (in typical life cycle order) are:
 231
 232 Idle    Run
 233 ----    ---
 234 P               Thread setup, but not started.
 235 C               Thread created.
 236 I               Thread initialized, waiting.
 237         R       Running, doing sequential reads.
 238         r       Running, doing random reads.
 239         W       Running, doing sequential writes.
 240         w       Running, doing random writes.
 241         M       Running, doing mixed sequential reads/writes.
 242         m       Running, doing mixed random reads/writes.
 243         F       Running, currently waiting for fsync()
 244 V               Running, doing verification of written data.
 245 E               Thread exited, not reaped by main thread yet.
 246 _               Thread reaped.
 247
 248 The other values are fairly self explanatory - number of threads
 249 currently running and doing io, and the estimated completion percentage
 250 and time for the running group. It's impossible to estimate runtime
 251 of the following groups (if any).
 252
 253 When fio is done (or interrupted by ctrl-c), it will show the data for
 254 each thread, group of threads, and disks in that order. For each data
 255 direction, the output looks like:
 256
 257 Client1 (g=0): err= 0:
 258   write: io=    32MiB, bw=   666KiB/s, runt= 50320msec
 259     slat (msec): min=    0, max=  136, avg= 0.03, dev= 1.92
 260     clat (msec): min=    0, max=  631, avg=48.50, dev=86.82
 261     bw (KiB/s) : min=    0, max= 1196, per=51.00%, avg=664.02, dev=681.68
 262   cpu        : usr=1.49%, sys=0.25%, ctx=7969
 263
 264 The client number is printed, along with the group id and error of that
 265 thread. Below is the io statistics, here for writes. In the order listed,
 266 they denote:
 267
 268 io=             Number of megabytes io performed
 269 bw=             Average bandwidth rate
 270 runt=           The runtime of that thread
 271         slat=   Submission latency (avg being the average, dev being the
 272                 standard deviation). This is the time it took to submit
 273                 the io. For sync io, the slat is really the completion
 274                 latency, since queue/complete is one operation there.
 275         clat=   Completion latency. Same names as slat, this denotes the
 276                 time from submission to completion of the io pieces. For
 277                 sync io, clat will usually be equal (or very close) to 0,
 278                 as the time from submit to complete is basically just
 279                 CPU time (io has already been done, see slat explanation).
 280         bw=     Bandwidth. Same names as the xlat stats, but also includes
 281                 an approximate percentage of total aggregate bandwidth
 282                 this thread received in this group. This last value is
 283                 only really useful if the threads in this group are on the
 284                 same disk, since they are then competing for disk access.
 285 cpu=            CPU usage. User and system time, along with the number
 286                 of context switches this thread went through.
 287
 288 After each client has been listed, the group statistics are printed. They
 289 will look like this:
 290
 291 Run status group 0 (all jobs):
 292    READ: io=64MiB, aggrb=22178, minb=11355, maxb=11814, mint=2840msec, maxt=2955msec
 293   WRITE: io=64MiB, aggrb=1302, minb=666, maxb=669, mint=50093msec, maxt=50320msec
 294
 295 For each data direction, it prints:
 296
 297 io=             Number of megabytes io performed.
 298 aggrb=          Aggregate bandwidth of threads in this group.
 299 minb=           The minimum average bandwidth a thread saw.
 300 maxb=           The maximum average bandwidth a thread saw.
 301 mint=           The smallest runtime of the threads in that group.
 302 maxt=           The longest runtime of the threads in that group.
 303
 304 And finally, the disk statistics are printed. They will look like this:
 305
 306 Disk stats (read/write):
 307   sda: ios=16398/16511, merge=30/162, ticks=6853/819634, in_queue=826487, util=100.00%
 308
 309 Each value is printed for both reads and writes, with reads first. The
 310 numbers denote:
 311
 312 ios=            Number of ios performed by all groups.
 313 merge=          Number of merges io the io scheduler.
 314 ticks=          Number of ticks we kept the disk busy.
 315 io_queue=       Total time spent in the disk queue.
 316 util=           The disk utilization. A value of 100% means we kept the disk
 317                 busy constantly, 50% would be a disk idling half of the time.
 318
 319
 320 Terse output
 321 ------------
 322
 323 For scripted usage where you typically want to generate tables or graphs
 324 of the results, fio can output the results in a comma seperated format.
 325 The format is one long line of values, such as:
 326
 327 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
 328
 329 Split up, the format is as follows:
 330
 331         jobname, groupid, error
 332         READ status:
 333                 KiB IO, bandwidth (KiB/sec), runtime (msec)
 334                 Submission latency: min, max, mean, deviation
 335                 Completion latency: min, max, mean, deviation
 336                 Bw: min, max, aggreate percentage of total, mean, deviation
 337         WRITE status:
 338                 KiB IO, bandwidth (KiB/sec), runtime (msec)
 339                 Submission latency: min, max, mean, deviation
 340                 Completion latency: min, max, mean, deviation
 341                 Bw: min, max, aggreate percentage of total, mean, deviation
 342         CPU usage: user, system, context switches
 343
 344
 345 Author
 346 ------
 347
 348 Fio was written by Jens Axboe <axboe@kernel.dk> to enable flexible testing
 349 of the Linux IO subsystem and schedulers. He got tired of writing
 350 specific test applications to simulate a given workload, and found that
 351 the existing io benchmark/test tools out there weren't flexible enough
 352 to do what he wanted.
 353
 354 Jens Axboe <axboe@kernel.dk> 20060905
 355