【初心者向け】ファイルシステムのパフォーマンス分析の方法論（メソドロジ）【５分で読める】

# ファイルシステムのパフォーマンス分析の方法論（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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- [【初心者向け】システムパフォーマンス関連まとめ【それぞれ５分で読める】](https://qiita.com/nouernet/items/d3efe67e0f52a92e061d)
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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：オフィスの開発ルーム**
*太郎が `ファイルシステムのパフォーマンス分析の方法論（メソドロジ）` に関する資料を見ながら、花子に質問する。*

**太郎**：「花子先輩、`ファイルシステムのパフォーマンス分析やチューニング` ってどういう流れでやるんですか？」

**花子**：「いい質問ね！ `ファイルシステムの分析と最適化` には、 `体系的な方法論（メソドロジ）` があるの。それを `8 つのステップ` に分けて説明するわね。」

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### **ファイルシステムのパフォーマンス分析の方法論（メソドロジ）**
**花子**：「ファイルシステムの `パフォーマンス分析と最適化` を行うには、次の `8 つの手順` に従うのが一般的よ。」

1. **ディスク分析**
2. **レイテンシ分析**
3. **ワークロードの特性の把握**
4. **パフォーマンスモニタリング**
5. **静的パフォーマンスチューニング**
6. **キャッシュのチューニング**
7. **ワークロードの分離**
8. **マイクロベンチマーキング**

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### **1. ディスク分析**
**花子**：「`ディスク分析` は、 `ディスクの I/O 性能` を評価する作業よ。」

- **ストレージの種類**（HDD, SSD, NVMe）
- **ディスクの読み書き速度**（`hdparm` や `fio` で測定）
- **ディスクの使用率**（`iostat` や `df` コマンド）

「例えば `交通量調査` みたいなもので、 `どれくらいのデータが流れているかを把握する` のが目的よ。」

**太郎**：「ってことは、 `ディスクのボトルネックを探す` のが最初のステップなんですね！」

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### **2. レイテンシ分析**
**花子**：「`レイテンシ分析` は、 `I/O の遅延時間を測定すること` よ。」

- **I/O 待ち時間の測定**（`iostat -x`）
- **ファイルシステム遅延の分析**（`latencytop`）
- **アプリケーションの I/O 待ち時間測定**（`strace`）

「これは `レストランの待ち時間調査` みたいなもので、 `どこで時間がかかっているのかを特定` する作業ね。」

**太郎**：「なるほど！ `遅延が発生している部分` を見つけるのが目的なんですね！」

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### **3. ワークロードの特性の把握**
**花子**：「`ワークロードの特性分析` では、 `システムがどのような I/O を発行しているのか` を調べるの。」

- **ランダム I/O vs シーケンシャル I/O**
- **読み込みと書き込みの比率**
- **I/O サイズの分布**

「例えば `コンビニの売上データ分析` みたいなもので、 `どの商品がよく売れているのかを把握する` のと同じね。」

**太郎**：「ってことは、 `アプリケーションの I/O パターン` を知ることが大事なんですね！」

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### **4. 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、 `システム全体の状態をリアルタイムで監視すること` よ。」

- **CPU 使用率, メモリ使用率, I/O 負荷**（`top`, `htop`）
- **ストレージの負荷**（`iotop`, `sar`）
- **ファイルシステムの動作状況**（`dstat`）

「これは `工場の監視カメラ` みたいなもので、 `問題が発生する前に異常を検知する` のが目的よ。」

**太郎**：「なるほど、 `ボトルネックの発生をリアルタイムで監視する` ために必要なんですね！」

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### **5. 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、 `事前に設定を最適化すること` よ。」

- **ファイルシステムのマウントオプション調整**（`noatime`, `barrier=0`）
- **I/O スケジューラの選択**（`mq-deadline`, `none`）
- **スワップの調整**（`swappiness` 設定）

「これは `自転車のギア調整` みたいなもので、 `スムーズに動作するように事前に設定する` のよ。」

**太郎**：「確かに！ `適切な設定をしておけば、後で問題が起こりにくくなる` んですね！」

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### **6. キャッシュのチューニング**
**花子**：「`キャッシュのチューニング` は、 `ファイルシステムのキャッシュ動作を最適化すること` よ。」

- **リードキャッシュとライトキャッシュの最適化**
- **ディレクトリキャッシュの調整**
- **バッファキャッシュの最適化**

「これは `キッチンの材料管理` みたいなもので、 `よく使うものは手元に置いて、不要なものは片付ける` のと同じね。」

**太郎**：「キャッシュをうまく使えば `ディスク I/O の負荷を減らせる` んですね！」

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### **7. ワークロードの分離**
**花子**：「`ワークロードの分離` とは、 `異なる種類の I/O 負荷を分けること` よ。」

- **データベースのログとデータを別のディスクに置く**
- **バックアップ処理と通常業務の I/O を分ける**
- **SSD と HDD の適切な使い分け**

「これは `専用レーンのある道路` みたいなもので、 `混雑を防ぐために交通を分ける` のが目的よ。」

**太郎**：「ワークロードを適切に分ければ、 `全体のパフォーマンスが向上する` んですね！」

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### **8. マイクロベンチマーキング**
**花子**：「最後の `マイクロベンチマーキング` は、 `実験的にパフォーマンスを測定する手法` よ。」

- **`fio` や `bonnie++` を使ってディスク I/O 性能を測定**
- **`dd` を使って書き込み速度を計測**
- **`sysbench` を使ったファイルシステムの負荷テスト**

「これは `スポーツ選手のトレーニング測定` みたいなもので、 `実際にどのくらいのパフォーマンスが出るかを確認する` のよ。」

**太郎**：「なるほど、 `理論だけでなく、実際のパフォーマンスを測定することが重要` なんですね！」

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**花子**：「ファイルシステムのチューニングを、飲食店の効率化に例えるとこういう例になるわ。」

- **ディスク分析**
  → 店の広さや席数をチェック
- **レイテンシ分析** 
  → オーダーから提供までの時間を測る
- **ワークロードの把握** 
  → ピーク時間帯の混雑状況を分析
- **パフォーマンスモニタリング** 
  → 売上データや在庫状況をチェック
- **静的チューニング** 
  → メニューやレジの配置を最適化
- **キャッシュの活用** 
  → よく出る料理の仕込みを事前に用意
- **ワークロードの分離** 
  → 注文と会計を別担当にする
- **マイクロベンチマーキング** 
  → 試食会を開いて提供スピードを測る
    
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### **まとめ**
**花子**：「ファイルシステムの最適化は、システムの状態を理解し、適切なツールと手法を使ってチューニングを進めることが大事よ。」

**太郎**：「ありがとうございます！ パフォーマンスモニタリング から ボトルネック分析 を始めて、 最適化手順を試してみます！」

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# 参考リンク

システムパフォーマンス関連記事の目次

- [【初心者向け】システムパフォーマンス関連まとめ【それぞれ５分で読める】](https://qiita.com/nouernet/items/d3efe67e0f52a92e061d)

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。

- [［改訂新版］プロのためのLinuxシステム構築・運用技術](https://www.amazon.co.jp/dp/B01LZURAPK)
- [改訂2版 ネットワークエンジニアの教科書](https://www.amazon.co.jp/dp/B07NXQ4TDV)
- [絵で見てわかるシステムパフォーマンスの仕組み](https://www.amazon.co.jp/dp/B00LHFOTF4)
- [詳解 システム・パフォーマンス 第2版](https://www.oreilly.co.jp/books/9784814400072/)
- [入門 モダンLinux](https://www.oreilly.co.jp/books/9784814400218/)
- [Linuxシステム管理](https://www.oreilly.co.jp/books/9784873113463/)