ディスク I/O の可観測性ツール
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：オフィスのデバッグルーム
太郎が iostat コマンドを試しながら、花子に質問する。
太郎：「花子先輩、今 iostat を試してみたんですけど、 可観測性ツール っていろいろ種類があるんですね。どれをどう使えばいいのか、正直混乱しています。」
花子：「そうね。可観測性ツールには、それぞれ 目的 があるの。大きく分けると 全体を監視するツール と 詳細な分析をするツール の２種類に分類できるわ。」
ディスク I/O 可観測性ツールの解説
花子：「可観測性ツールは、 ディスク I/O のパフォーマンスやボトルネックを特定 するためのツール群よ。主なものを紹介するわね。」
1. iostat - ディスク I/O の全体状況を見る
花子：「iostat は ディスクごとの I/O 統計 を表示するツールよ。」
-
iostatコマンドを実行すると、CPU 使用率とディスク I/O の統計が表示される。 -
iostat -xを使うと、より詳細なデータ（使用率、I/O キューの長さなど）が見られる。
太郎：「つまり、iostat は ディスク全体のパフォーマンス傾向 を確認するのに使うんですね。」
2. sar - 経時的な I/O 統計を取得
花子：「sar は 時間ごとの I/O の傾向 を確認するのに便利よ。」
- 例えば
sar -d 1 10と実行すると、1秒ごとのディスク I/O の統計が10回記録される。 -
過去のログも取得できるので、負荷が高かった時間帯を特定できる。
太郎：「じゃあ、昨日の夜に何が起こっていたのか？ みたいな調査に使えそうですね！」
3. PSI（Pressure Stall Information） - 負荷のスタール
花子：「PSI は ディスクの負荷がシステム全体に与える影響 を見るツールよ。」
-
cat /proc/pressure/ioを実行すると、I/O による負荷の影響が分かる。 -
高い値が出ている場合は、I/O によるボトルネックが発生している可能性が高い。
太郎：「負荷がシステム全体に及ぼす影響 を知りたいときに使うんですね。」
4. pidstat - プロセスごとの I/O 使用状況
花子：「pidstat -d 1 を実行すると、どのプロセスがどれだけディスク I/O を使っているか が分かるわ。」
-
ディスク負荷の原因となっているプロセスを特定できる。 -
pidstat -d -p 1234のように使えば、特定のプロセスの I/O を監視できる。
太郎：「負荷の原因を プロセス単位 で調べるのに便利そうですね。」
5. perf - 詳細な I/O 分析
花子：「perf は カーネルレベルの I/O トレース を記録するツールよ。」
-
perf record -e block:block_rq_issueのように使うと、どのプロセスが I/O を発行しているかを分析できる。 -
perf reportを実行すると、記録されたデータを解析できる。
太郎：「カーネルレベルの 深い分析 をしたいときに使うんですね！」
6. biolatency - I/O レイテンシ分析
花子：「biolatency は I/O の応答時間（レイテンシ） を ヒストグラム で表示できるツールよ。」
-
sudo biolatencyを実行すると、I/O の処理時間の分布が見られる。 - 例えば
一部の I/O が異常に遅いことを発見できる。
太郎：「レイテンシの外れ値 を探すのに便利そうですね！」
7. biosnoop - 個々の I/O のトレース
花子：「biosnoop を使うと、I/O の詳細なトレース ができるの。」
-
sudo biosnoopを実行すると、I/O の開始時間、終了時間、プロセスIDなどが記録される。 -
遅い I/O を特定するのに便利。
太郎：「遅延のある I/O がどこで発生しているか を調べられるんですね！」
8. iotop, biotop - プロセス別のディスク I/O 使用量
花子：「iotop や biotop は top コマンドのディスク I/O 版 よ。」
-
sudo iotopを実行すると、どのプロセスがディスク I/O を多く使っているかがリアルタイムで見られる。 -
iotop -oを使えばディスク I/O が発生しているプロセスのみを表示できる。
太郎：「リアルタイムで どのプロセスが I/O を大量に使っているのか が分かるんですね！」
9. blktrace - ディスク I/O の詳細なイベントトレース
花子：「blktrace は ディスク I/O のイベント を 超詳細 に記録するツールよ。」
-
sudo blktrace -d /dev/sdaを実行すると、ディスク上で発生した I/O イベントを記録できる。 -
ディスク I/O の詳細なフローを分析するのに役立つ。
太郎：「かなり 専門的な調査 に向いているツールですね。」
花子：「可観測性ツールを 健康診断 に例えると、こんな感じかしら。」
-
iostat, sar →
血圧や体温の測定（全体の健康状態のチェック） -
PSI →
ストレス測定（システムが I/O 負荷で苦しんでいるか） -
pidstat, iotop →
特定の臓器の検査（どのプロセスが負荷をかけているか） -
biolatency, biosnoop →
MRI 検査（詳細な応答時間を解析） -
perf, blktrace →
DNA 検査（I/O の根本的な原因を分析）
太郎：「なるほど！ 大まかな診断 から 詳細な分析 まで、ツールを適切に使い分けることが大事なんですね！」
まとめ
花子：「そうね。全体の監視 から 細かい分析 まで、状況に応じて 適切なツール を使うのが大事よ。」
太郎：「ありがとうございます！早速、iotop や biolatency を試してみます！」
参考リンク
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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。