Experimente o perl:
perl -pe '
s{(READ block) (\d+) (on xvda3.*$)}
{join " ",$1, $2, $3, qx(./showblock $2)}e
' sample.dmesg.log
Para remover a nova linha à direita, você pode fazer
{ chomp($out = qx(./showblock $2)); join " ", $1, $2, $3, $out }e