ディスク I/O のチューニング

理解のために小咄形式でまとめました。

登場人物

場面：オフィスのチューニング作業中
太郎が ionice コマンドを試しながら、花子に質問する。

太郎：「花子先輩、 ディスク I/O のパフォーマンスチューニング について調べてるんですが、 OS の設定 や ディスクのパラメータ をどう調整すればいいのか、イメージが湧かなくて…。」

花子：「なるほどね。 ディスク I/O のチューニング では、大きく 3 つの領域に分けて考えると整理しやすいわ。それぞれの領域を説明するわね。」

花子：「ディスク I/O のチューニング は、大きく 3 つの領域 があるの。」

花子：「チューニングは システムの負荷を減らし、I/O を効率化する のが目的よ。どのパラメータを調整できるかは、 OS のバージョン や ディスクの種類 によって変わるから、それぞれのドキュメントを確認するのが基本ね。」

花子：「OS レベルでは、 プロセスの I/O 優先度制御 や I/O スケジューラの選択 などができるの。」

Linux の ionice コマンドを使えば、 プロセスの I/O 優先度 を制御できる。
スケジューリングクラスは以下の 3 つ：
- 0（なし）: カーネルのデフォルト設定を使用。
- 1（リアルタイム）: 他のプロセスよりも優先して I/O を処理。
- 2（ベストエフォート）: 標準のスケジューリング、優先度を 0 〜 7 で設定。
- 3（アイドル）: 他の I/O がないときにのみ処理。

太郎：「例えば、バックグラウンドのデータバックアップ を アイドルクラス に設定すれば、 通常の業務に影響を与えずに I/O を実行 できるってことですね！」

花子：「Linux には 複数の I/O スケジューラ があるから、 ワークロードに応じて最適なものを選ぶ のがポイントね。」

太郎：「ってことは、 データベースサーバーの NVMe SSD なら none、 一般的な HDD なら mq-deadline を選ぶのが良さそうですね！」

花子：「ディスク自体の設定も、 I/O の効率化 に影響を与えるの。」

blockdev --setra 4096 /dev/sda

太郎：「大きなファイルの 動画編集 や バックアップ処理 なら、 先読みを増やす のが効果的なんですね！」

花子：「ディスクの ライトキャッシュ（書き込みキャッシュ） もチューニングポイントよ。」

「データベースの クラッシュ時の整合性を重視する場合 は キャッシュを無効化 して、 fsync を確実に処理させる ことが重要ね。」

太郎：「ってことは、 データの整合性が重要な環境 では 書き込みキャッシュをオフ にして、 パフォーマンス優先ならオン にするってことですね！」

花子：「ディスクコントローラ（RAID コントローラなど）の設定も、 I/O の最適化 に影響を与えるの。」

「例えば、 データベースサーバー なら RAID 10、 大容量ストレージ なら RAID 5 が適しているわ。」

花子：「チューニングを 自動車の運転設定 に例えると、こんな感じね。」

太郎：「なるほど！ ワークロードに応じた設定変更 で、 最適なドライブ ができるんですね！」

花子：「ディスク I/O の パフォーマンスを向上 させるには、 OS・ディスク・コントローラ の 3 つのレベルで 適切なパラメータ調整 をするのが重要よ。」

太郎：「ありがとうございます！ ionice や read-ahead の設定を調整して、 `実際にどれくらい I/O パフォーマンスが変わるか試してみます！」

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。