Linux cgroup v2 io.stat 按设备统计 I/O 字节的读取方法

排查某个服务的磁盘读写时，Linux cgroup v2 的 io.stat 是一个很直接的入口：它按 MAJ:MIN 设备键给出累计的读写字节数和 I/O 次数。读取方法是先定位目标 cgroup，再用 lsblk 把设备键映射成设备名，最后只在需要速率时对两个时间点做差。

官方地址：https://www.kernel.org/doc/html/latest/admin-guide/cgroup-v2.html

先找到目标 cgroup 的 io.stat

cgroup v2 通常挂载在 /sys/fs/cgroup，但生产环境可能由 systemd 或容器运行时组织成更深的目录。不要凭服务名猜路径，先从进程的 /proc//cgroup 找到 0:: 后面的相对路径，再拼到挂载点。

CGROUP_ROOT=/sys/fs/cgroup
CGROUP_PATH=system.slice/example.service
STAT_FILE="$CGROUP_ROOT/$CGROUP_PATH/io.stat"

# 先检查目标文件，避免把不存在的控制器或错误路径当成零 I/O。
if [ ! -r "$STAT_FILE" ]; then
  echo "无法读取: $STAT_FILE" >&2
  exit 1
fi

# io.stat 是只读统计文件；下面输出的是一次静态快照。
cat "$STAT_FILE"

输出每行的第一列类似 8:0，后续是空格分隔的键值对。内核文档说明这些行不保证排序，所以脚本不能把第一行固定当成系统盘。

把 MAJ:MIN 映射到真实设备

MAJ:MIN 是内核设备号，适合做稳定的键；读报告时还需要设备名。lsblk 可以按同一字段输出映射，但映射关系会受当前命名空间和设备状态影响，脚本应保留原始键，不能只保存名称。

# 用同一个 MAJ:MIN 字段建立“设备键 -> 设备名”对照表。
lsblk -dn -o MAJ:MIN,NAME,TYPE | awk '
# 只输出块设备，保留 major:minor 作为第一列。
$3 == "disk" || $3 == "part" { print $1, $2, $3 }
' | sort -k1,1

例如 8:0 可能对应某个磁盘，8:16 可能对应另一块设备；不要从数字大小推断挂载点。对于设备映射不完整的情况，报告里保留“未知设备（8:16）”比丢掉这一行更安全。

提取 rbytes 与 wbytes 的累计值

下面的解析只关心本文目标字段，同时把读写 I/O 次数一并保留。示例数据由命令读取目标文件后产生，字段值会随实际工作负载变化。

需要速率时用两个快照做差

io.stat 给的是累计计数。若采样间隔为 Δt 秒，读吞吐可按 (rbytes_after - rbytes_before) / Δt 计算，写吞吐同理。两次读取之间如果设备行新增，就从首次出现的时间点开始计；如果计数回退，先标记采样无效，不要输出负速率。

 "$before"
sleep 5
cat "$STAT_FILE" > "$after"

# 这里仅保留快照文件；生产脚本应按设备键对齐后再做差。
echo "快照已保存: before=$before after=$after"

如果只想知道“哪个设备在读写”，一次快照足够；如果要比较服务重启前后或某个时间窗口的 I/O，必须同时记录采样时间、cgroup 路径和设备键。cgroup 层级、页缓存和写回会影响归属，所以这份统计不等同于某个进程系统调用的逐笔日志。

常见问题

为什么 io.stat 的设备行顺序会变化？

内核文档没有保证行顺序。应按第一列的 MAJ:MIN 解析，并在展示时自行排序。

rbytes 能直接换算成实时 MB/s 吗？

不能。它是累计读字节数，至少需要两次快照和准确的时间间隔才能计算窗口吞吐。

io.stat 能用来配置 I/O 限流吗？

本文只读取统计。限流、权重和延迟保护属于 io.max、io.weight、io.latency 等独立接口，不要向 io.stat 写入配置。