ディスク I/O の分析の方法論（メソドロジ）
理解のために小咄形式でまとめました。
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登場人物
- 太郎（後輩）：入社1年目の若手エンジニア。
- 花子（先輩）：システムエンジニア歴3年の先輩。
場面：会議室でのパフォーマンス分析ミーティング
太郎がノートを持って花子の前に座る
太郎：「花子先輩、ディスク I/O のパフォーマンスの分析ってどう進めればいいのか、方法がよく分からなくて…。」
花子：「なるほどね。それなら メソドロジ（方法論） を知っておくといいわ。ディスク I/O のパフォーマンスを調査・改善するには、 観察 と 実験 の両方のアプローチが必要なの。」
方法論（メソドロジ）の解説
花子：「ディスク I/O の分析・改善には、次の 10 のメソッドがあるわよ。」
- ツールメソッド
- USE メソッド
- パフォーマンスモニタリング
- ワークロードの特性の把握
- レイテンシ分析
- 静的パフォーマンスチューニング
- キャッシュチューニング
- リソースコントロール
- マイクロベンチマーキング
- スケーリング
1. ツールメソッド
花子：「まず ツールメソッド から。これは 観察 による分析を行う方法で、 iostat, sar, pidstat, perf みたいなツールを使って、システムの I/O 状況をチェックするの。」
太郎：「あ、 iostat なら使ったことあります！ iostat -x でディスクの使用率や IOPS を見たりしますよね？」
花子：「その通り！ ツールメソッド では、これらのツールを活用して 現在のシステム状態を把握 するのが目的よ。」
2. USE メソッド
花子：「次に USE メソッド だけど、これは Utilization（使用率）, Saturation（飽和度）, Errors（エラー率） の３つを軸にして ボトルネック を特定するための方法よ。」
- 使用率（Utilization）: デバイスがどれくらい稼働しているか。
- 飽和度（Saturation）: どれくらいのリクエストが処理待ちになっているか。
- エラー率（Errors）: I/O エラーが発生していないか。
「この 3 つの指標を確認すれば、 どこで問題が発生しているか が明確になるわ。」
太郎：「なるほど、 ディスクの使用率が 100% だけど、飽和度が低い なら問題ないし、 飽和度が高い ならキューが詰まっているってことですね！」
3. パフォーマンスモニタリング
花子：「 パフォーマンスモニタリング は 観察 と キャパシティプランニング を兼ねた手法で、 定期的にシステムの状態を監視 して、将来的な負荷増加に備えるの。」
「例えば、 Prometheus + Grafana を使えば、 ディスク I/O のトレンド を可視化できるわ。」
太郎：「たしかに 長期間のデータ を見れば、 ピーク時の負荷 や 将来のスケール計画 に役立ちますね。」
4. ワークロードの特性の把握
花子：「これは どんな I/O パターンのワークロード が発生しているのかを知ることね。」
- ランダム I/O か？ シーケンシャル I/O か？
- 読み込みが多いのか？ 書き込みが多いのか？
- I/O サイズは小さいのか？ 大きいのか？
「例えば MySQL のデータベースサーバーなら、 ランダムリードが多い から、 SSD にしたほうが良い って判断ができるわ。」
5. レイテンシ分析
花子：「 レイテンシ分析 では、 I/O の応答時間 を計測して、どこに遅延があるかを特定するの。」
「 biolatency みたいなツールを使うと、 どの I/O が時間がかかっているか を分析できるわ。」
太郎：「たとえば 書き込みのレイテンシが高い なら、 ディスクキャッシュの設定 を見直すべき、って感じですね！」
6. 静的パフォーマンスチューニング
花子：「 静的パフォーマンスチューニング は、 OS やディスクの設定を最適化 する方法ね。」
I/O スケジューラの選択ファイルシステムのチューニングバッファサイズの最適化
「例えば deadline スケジューラを使えば レイテンシを抑えられる し、 XFS や ext4 の設定を調整すれば パフォーマンスが向上する わ。」
7. キャッシュチューニング
花子：「 キャッシュの最適化 も重要よ。」
- OS の
ページキャッシュを調整する。 - データベースの
バッファプールを最適化する。 -
ライトバックキャッシュを有効にする。
「キャッシュヒット率が上がれば、 ディスク I/O を減らせる から、 レイテンシが低くなる わ。」
8. リソースコントロール
花子：「 リソースコントロール では、 cgroups や ionice を使って I/O 制限 をかけるの。」
「例えば バックグラウンドのバッチ処理 が ディスクを占有しすぎないように 制限をかけられるわ。」
9. マイクロベンチマーキング
花子：「 マイクロベンチマーキング は fio や ioping を使って、 ディスクの性能テスト をすることよ。」
「例えば fio で ランダムリードの IOPS を計測すれば、 最適なストレージ選定 ができるわ。」
10. スケーリング
花子：「最後に スケーリング ね。」
ディスクの RAID 構成を変更分散ストレージを導入クラウドストレージを活用
「例えば NVMe SSD に変えたり、 データを分散する ことでスケールできるの。」
まとめ
花子：「パフォーマンス分析には 観察 と 実験 の両方が大事。これらの メソドロジ を組み合わせれば、 どこがボトルネックか を見つけられるわよ。」
太郎：「ありがとうございます！ fio を使って 実際のディスク性能 をチェックしてみます！」
参考リンク
システムパフォーマンス関連記事の目次
システムパフォーマンス関連記事は、以下の書籍を参考に記述しています。