OSHI磁盘监控核心方法
oshi（operating system hardware information）是一个强大的java库，用于获取操作系统和硬件信息。在磁盘活动监控方面，com.github.oshi.hardware.hwdiskstore类提供了关键的数据点。要获取磁盘的活动时间或传输速率，我们不能直接得到一个瞬时的“活动时间”值，而是需要通过累积量（snapshot measures）的变化来计算。
HWDiskStore类中与磁盘活动相关的几个重要方法包括：
- getReads(): 返回自系统启动以来，该磁盘的总读取操作次数。
- getWrites(): 返回自系统启动以来，该磁盘的总写入操作次数。
- getReadBytes(): 返回自系统启动以来，该磁盘的总读取字节数。
- getWriteBytes(): 返回自系统启动以来，该磁盘的总写入字节数。
- getTransferTime(): 返回自系统启动以来，该磁盘用于数据传输（读写）的总时间（毫秒）。
- getTimeStamp(): 返回上次更新此HWDiskStore对象属性的时间戳（毫秒）。
需要注意的是，这些方法返回的统计数据都是累积值，并且是单调递增的。这意味着它们代表了自系统启动以来的总和。为了计算某个时间间隔内的活动情况，我们需要在两个不同的时间点获取这些数据，然后计算它们之间的差值（delta）。
计算磁盘活动指标
根据IBM关于磁盘利用率的文档，磁盘利用率可以通过每秒传输次数乘以磁盘的平均访问时间来计算。虽然我们无法直接获取平均访问时间，但OSHI可以帮助我们计算“每秒传输次数”和“磁盘活跃时间百分比”。
1. 活跃时间百分比（Disk Active Time Percentage）
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getTransferTime()方法提供了磁盘实际用于读写操作的总时间。通过两次快照的getTransferTime()差值，我们可以得到在两次快照间隔内磁盘实际活跃的总时间。然后，将这个活跃时间除以两次快照之间经过的总时间，即可得到磁盘的活跃百分比。
- 计算公式：磁盘活跃时间百分比 = (第二次快照的getTransferTime() - 第一次快照的getTransferTime()) / (第二次快照的getTimeStamp() - 第一次快照的getTimeStamp())
2. 每秒传输次数（Transfers Per Second）
通过两次快照的getReads()和getWrites()差值，我们可以得到在两次快照间隔内发生的总读写操作次数。然后，将这个总操作次数除以在两次快照间隔内磁盘实际活跃的总时间（getTransferTime()的差值），即可得到每毫秒的传输次数，再乘以1000转换为每秒传输次数。
- 计算公式：每秒传输次数 = ((第二次快照的getReads() - 第一次快照的getReads()) + (第二次快照的getWrites() - 第一次快照的getWrites())) / (第二次快照的getTransferTime() - 第一次快照的getTransferTime()) * 1000
示例代码与结果分析
以下Java代码演示了如何使用OSHI获取磁盘统计信息，并在两次快照之间计算磁盘的活跃百分比和每秒传输次数。
import oshi.SystemInfo;
import oshi.hardware.HWDiskStore;
import oshi.util.Util;
public class DiskActivityMonitor {
public static void main(String[] args) {
SystemInfo si = new SystemInfo();
// 获取第一个磁盘存储设备，您可以根据需要遍历所有磁盘
HWDiskStore disk = si.getHardware().getDiskStores().get(0);
// 第一次快照
long initialReads = disk.getReads();
long initialWrites = disk.getWrites();
long initialTransferTime = disk.getTransferTime();
long initialTimestamp = disk.getTimeStamp();
System.out.format("第一次快照: Reads: %d, Writes: %d, XferTime: %d ms, Timestamp: %d%n",
initialReads, initialWrites, initialTransferTime, initialTimestamp);
// 模拟一段时间的间隔，例如10秒
Util.sleep(10000); // 暂停10秒
// 更新磁盘属性以获取第二次快照
disk.updateAttributes();
// 第二次快照
long finalReads = disk.getReads();
long finalWrites = disk.getWrites();
long finalTransferTime = disk.getTransferTime();
long finalTimestamp = disk.getTimeStamp();
System.out.format("第二次快照: Reads: %d, Writes: %d, XferTime: %d ms, Timestamp: %d%n",
finalReads, finalWrites, finalTransferTime, finalTimestamp);
// 计算时间间隔内的变化量
long elapsedMillis = finalTimestamp - initialTimestamp;
long deltaReads = finalReads - initialReads;
long deltaWrites = finalWrites - initialWrites;
long deltaTransferTime = finalTransferTime - initialTransferTime;
System.out.println("\n--- 计算结果 ---");
System.out.format("实际经过时间: %d 毫秒%n", elapsedMillis);
System.out.format("期间读取操作数: %d%n", deltaReads);
System.out.format("期间写入操作数: %d%n", deltaWrites);
System.out.format("期间磁盘活跃时间: %d 毫秒%n", deltaTransferTime);
// 计算磁盘活跃时间百分比
if (elapsedMillis > 0) {
double activePercentage = (double) deltaTransferTime / elapsedMillis * 100;
System.out.format("磁盘活跃时间百分比: %.2f%%%n", activePercentage);
} else {
System.out.println("时间间隔过短，无法计算活跃时间百分比。");
}
// 计算每秒传输次数
if (deltaTransferTime > 0) {
long totalTransfers = deltaReads + deltaWrites;
double transfersPerMillis = (double) totalTransfers / deltaTransferTime;
double transfersPerSecond = transfersPerMillis * 1000;
System.out.format("每秒传输次数: %.2f 次/秒%n", transfersPerSecond);
} else {
System.out.println("期间无数据传输，无法计算每秒传输次数。");
}
}
}示例输出及分析：
假设运行上述代码后得到类似以下输出：
第一次快照: Reads: 70472443, Writes: 62744300, XferTime: 30886365 ms, Timestamp: 1667953835809 第二次快照: Reads: 70476812, Writes: 62744787, XferTime: 30887206 ms, Timestamp: 1667953845847 --- 计算结果 --- 实际经过时间: 10038 毫秒 期间读取操作数: 4369 期间写入操作数: 487 期间磁盘活跃时间: 841 毫秒 磁盘活跃时间百分比: 8.38% 每秒传输次数: 5774.08 次/秒
根据上述输出，我们可以进行如下分析：
- 实际经过时间： 10038 毫秒（约10秒），这是两次快照之间应用程序暂停的时间。
- 期间读取操作数： 70476812 - 70472443 = 4369 次。
- 期间写入操作数： 62744787 - 62744300 = 487 次。
- 期间磁盘活跃时间： 30887206 - 30886365 = 841 毫秒。这是在这10秒内，磁盘实际用于数据读写的时间。
- 磁盘活跃时间百分比： 841 / 10038 * 100% ≈ 8.38%。这表示在10秒的监测周期内，磁盘有大约8.38%的时间处于活跃状态。
- 每秒传输次数： (4369 + 487) / 841 * 1000 ≈ 5774.08 次/秒。这意味着在磁盘活跃期间，平均每秒进行了约5774次数据传输操作。
注意事项
- 快照机制： OSHI的统计数据是基于操作系统报告的累积值。因此，为了获取特定时间段内的指标，必须采取两次快照并计算其差值。
- getTransferTime()的含义： getTransferTime()表示的是磁盘实际进行数据传输（读写）的总时间，而不是两次快照之间的总流逝时间。它是计算磁盘活跃百分比的关键。
- 零值处理： 在计算“每秒传输次数”时，如果deltaTransferTime为零（即在监测期间磁盘完全没有进行数据传输），则除数将为零，需要进行特殊处理以避免运行时错误。同样，计算活跃百分比时，如果elapsedMillis为零，也需要避免除零。
- 多磁盘系统： 对于具有多个磁盘的系统，si.getHardware().getDiskStores()会返回一个列表，您可以遍历该列表来监控每个磁盘的活动。
- 系统负载影响： 监测结果会受到系统当前负载的影响。为了获得有代表性的数据，建议在不同负载条件下进行多次测量。
总结
通过OSHI库，Java开发者可以方便地获取底层的硬件统计数据。虽然OSHI不直接提供“磁盘利用率”或“活动时间”的瞬时值，但通过巧妙地利用其提供的累积统计量（如读写次数、传输时间）和时间戳，我们可以计算出精确的磁盘活跃时间百分比和每秒传输次数。这种方法对于构建性能监控工具、诊断系统瓶颈或优化应用程序的I/O操作都具有重要的实践意义。理解并正确应用这些指标，将有助于更深入地洞察系统存储性能。
