利用OSHI库计算磁盘活动时间及利用率

霞舞

发布时间：2025-09-12 23:06:36

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原创

利用OSHI库计算磁盘活动时间及利用率

本文详细介绍了如何使用OSHI库获取并计算磁盘活动时间及利用率。通过HWDiskStore类的getReads()、getWrites()和getTransferTime()等方法，结合两次快照数据，可以精确地计算出指定时间段内的磁盘读写次数、传输总耗时、磁盘活跃百分比以及每秒传输速率，为系统性能监控提供关键指标。

OSHI库与磁盘活动时间概述

在系统性能监控中，了解磁盘的活动状态至关重要。oshi（operating system hardware information）是一个强大的java库，能够提供跨平台的操作系统和硬件信息。虽然oshi直接提供的是累计的读写操作次数和传输时间，但通过巧妙地利用这些累积数据，我们可以计算出特定时间段内的磁盘活动时间、传输速率乃至利用率。

根据IBM关于磁盘利用率的文档，如果已知磁盘的平均访问时间，可以通过操作系统报告的每秒传输次数来计算磁盘利用率。OSHI库虽然不直接提供平均访问时间，但它提供了计算“每秒传输次数”和“磁盘实际活跃时间”所需的关键数据。

获取磁盘活动数据的关键方法

OSHI库中的com.github.oshi.hardware.HWDiskStore类提供了获取磁盘活动相关统计数据的方法。这些方法返回的都是自系统启动以来的累积值，因此需要通过两次采样来计算时间段内的变化量。

以下是HWDiskStore类中与磁盘活动相关的核心方法：

getReads(): 返回自系统启动以来磁盘的总读取次数。
getReadBytes(): 返回自系统启动以来磁盘的总读取字节数。
getWrites(): 返回自系统启动以来磁盘的总写入次数。
getWriteBytes(): 返回自系统启动以来磁盘的总写入字节数。
getTransferTime(): 返回自系统启动以来磁盘用于数据传输的总毫秒数。这个值是磁盘实际处于读写活动状态的总时间。
getTimeStamp(): 返回当前统计数据的Unix时间戳（毫秒）。

重要提示： 所有这些统计数据都是单调递增的累积值。要计算特定时间间隔内的活动，必须在时间间隔的开始和结束时各获取一次数据快照，然后计算这些快照之间的差值（delta）。

计算磁盘活动指标

要计算特定时间段内的磁盘活动指标，我们需要执行以下步骤：

首次采样： 在时间间隔开始时获取HWDiskStore对象的当前统计数据（reads1, writes1, transferTime1, timestamp1）。
等待： 等待预定的时间间隔（例如，10秒）。
二次采样： 在时间间隔结束时再次获取HWDiskStore对象的统计数据（reads2, writes2, transferTime2, timestamp2）。
计算差值：
- 总读取次数增量：deltaReads = reads2 - reads1
- 总写入次数增量：deltaWrites = writes2 - writes1
- 总传输时间增量：deltaTransferTime = transferTime2 - transferTime1 (单位：毫秒)
- 实际经过时间：elapsedTime = timestamp2 - timestamp1 (单位：毫秒)

有了这些差值，我们就可以计算出以下关键指标：

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磁盘活跃百分比 (Disk Active Percentage):activePercentage = (double) deltaTransferTime / elapsedTime * 100 这个指标表示在elapsedTime期间，磁盘实际用于数据传输的时间占总时间的百分比。
每秒传输速率 (Transfers Per Second):transfersPerSecond = (double) (deltaReads + deltaWrites) / (deltaTransferTime / 1000.0) 这个指标表示在磁盘活跃期间，每秒钟发生的读写操作总次数。需要注意的是，这里的分母是deltaTransferTime（磁盘实际活跃时间），而不是elapsedTime（总经过时间），这更准确地反映了磁盘在工作时的效率。如果想计算平均到总经过时间的传输速率，则分母应为elapsedTime / 1000.0。

示例代码

以下是一个使用OSHI库计算磁盘活动指标的Java示例代码：

import com.github.oshi.SystemInfo;
import com.github.oshi.hardware.HWDiskStore;
import com.github.oshi.util.Util; // OSHI提供的简单工具类，用于线程休眠

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
        if (si.getHardware().getDiskStores().isEmpty()) {
            System.out.println("未找到磁盘存储设备。");
            return;
        }
        HWDiskStore disk = si.getHardware().getDiskStores().get(0);

        System.out.println("--- 第一次采样 ---");
        long reads1 = disk.getReads();
        long writes1 = disk.getWrites();
        long transferTime1 = disk.getTransferTime();
        long timestamp1 = disk.getTimeStamp();
        System.out.format("Reads: %d, Writes: %d, XferTime: %d ms, Timestamp: %d%n",
                reads1, writes1, transferTime1, timestamp1);

        // 模拟一段时间的系统运行，例如10秒
        int sleepDuration = 10000; // 10秒
        System.out.println("等待 " + sleepDuration / 1000 + " 秒...");
        Util.sleep(sleepDuration);

        // 更新磁盘属性以获取最新数据
        disk.updateAttributes();

        System.out.println("\n--- 第二次采样 ---");
        long reads2 = disk.getReads();
        long writes2 = disk.getWrites();
        long transferTime2 = disk.getTransferTime();
        long timestamp2 = disk.getTimeStamp();
        System.out.format("Reads: %d, Writes: %d, XferTime: %d ms, Timestamp: %d%n",
                reads2, writes2, transferTime2, timestamp2);

        // 计算差值
        long deltaReads = reads2 - reads1;
        long deltaWrites = writes2 - writes1;
        long deltaTransferTime = transferTime2 - transferTime1; // 毫秒
        long elapsedTime = timestamp2 - timestamp1;             // 毫秒

        System.out.println("\n--- 计算结果 ---");
        System.out.format("经过时间: %d 毫秒 (%d 秒)%n", elapsedTime, elapsedTime / 1000);
        System.out.format("期间发生的读取次数: %d%n", deltaReads);
        System.out.format("期间发生的写入次数: %d%n", deltaWrites);
        System.out.format("期间磁盘实际传输时间: %d 毫秒%n", deltaTransferTime);

        // 计算磁盘活跃百分比
        double activePercentage = (double) deltaTransferTime / elapsedTime * 100;
        System.out.format("磁盘活跃百分比: %.2f%%%n", activePercentage);

        // 计算每秒传输速率
        // 避免除以零，如果deltaTransferTime为0，则表示期间磁盘没有传输活动
        if (deltaTransferTime > 0) {
            double transfersPerMillisecond = (double) (deltaReads + deltaWrites) / deltaTransferTime;
            double transfersPerSecond = transfersPerMillisecond * 1000;
            System.out.format("磁盘活跃期间传输速率: %.2f 次/秒%n", transfersPerSecond);
        } else {
            System.out.println("期间无磁盘传输活动，传输速率为 0 次/秒。");
        }
    }
}

示例输出与分析

运行上述代码，你可能会得到类似以下输出：

--- 第一次采样 ---
Reads: 70472443, Writes: 62744300, XferTime: 30886365 ms, Timestamp: 1667953835809
等待 10 秒...

--- 第二次采样 ---
Reads: 70476812, Writes: 62744787, XferTime: 30887206 ms, Timestamp: 1667953845847

--- 计算结果 ---
经过时间: 10038 毫秒 (10 秒)
期间发生的读取次数: 4369
期间发生的写入次数: 487
期间磁盘实际传输时间: 841 毫秒
磁盘活跃百分比: 8.38%
磁盘活跃期间传输速率: 5774.08 次/秒

从上述输出中，我们可以得出以下结论：

实际经过时间： 1667953845847 - 1667953835809 = 10038 毫秒（约10秒）。
期间读取次数： 70476812 - 70472443 = 4369 次。
期间写入次数： 62744787 - 62744300 = 487 次。
期间磁盘实际传输时间： 30887206 - 30886365 = 841 毫秒。
磁盘活跃百分比： 841 / 10038 ≈ 0.08378，即 8.38%。这意味着在10秒的监控周期内，磁盘实际忙碌于数据传输的时间约为0.84秒。
磁盘活跃期间传输速率： (4369 + 487) / (841 / 1000.0) ≈ 5774.08 次/秒。这表示当磁盘处于活跃状态时，它每秒能够处理大约5774次读写操作。

注意事项与总结

数据累积性： 务必记住OSHI提供的统计数据是累积的。要获取特定时间间隔内的性能指标，必须进行两次采样并计算差值。
采样间隔： 选择合适的采样间隔非常重要。过短的间隔可能导致数据波动大，无法反映真实趋势；过长的间隔可能错过瞬时的高峰或低谷。
磁盘选择： si.getHardware().getDiskStores().get(0) 仅获取第一个磁盘。在多磁盘系统中，您可能需要遍历所有磁盘或根据需要选择特定的磁盘进行监控。
updateAttributes()： 在进行第二次采样之前，调用disk.updateAttributes()是必要的，它会刷新HWDiskStore对象的内部数据，确保您获取到的是最新的系统统计。
利用率与活跃时间： getTransferTime()直接反映了磁盘实际用于I/O操作的时间。将其与总经过时间比较，可以得到直观的磁盘活跃百分比，这在很多情况下比复杂的“利用率”计算更为直接和有用。
与制造商指标的差异： 问题中提到的“访问时间”通常是磁盘制造商提供的理论值。OSHI提供的是基于操作系统报告的实际传输时间，这可能与理论值有所不同，但更能反映实际工作负载下的性能。