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

# システム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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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)
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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 `システムのパフォーマンス分析のメソドロジ` に関する資料を見ながら、花子に質問する。*

**太郎**：「花子先輩、`システムのパフォーマンスを改善` するためには `どこがボトルネックになっているか分析` しないといけないですよね。でも `どんな手法で調べればいいのか分からなくて`…。」

**花子**：「いい質問ね！ `パフォーマンス分析のメソドロジ（方法論）` は、 `ツールを使った分析、ワークロードの特性把握、チューニング` など、いくつかのアプローチがあるのよ。 `10 の主要な手法` を説明するわね。」

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### **システムパフォーマンス分析の方法論（メソドロジ）**
**花子**：「`システムパフォーマンスを分析し、改善するための 10 の方法` を紹介するわ。」

1. **ツールメソッド**
2. **USE メソッド**
3. **使用形態の特性の把握**
4. **サイクル分析**
5. **パフォーマンスモニタリング**
6. **リーク検出**
7. **静的パフォーマンスチューニング**
8. **リソースコントロール**
9. **マイクロベンチマーキング**
10. **メモリシュリンク**

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### **1. ツールメソッド**
**花子**：「まず `ツールメソッド` は、 `既存のパフォーマンス監視ツールを活用` して、 `システムの状態を可視化する手法` よ。」

- **vmstat, iostat, sar, perf** などのツールを使う。
- **CPU、メモリ、I/O、ネットワークの負荷を監視** して、異常な動きを探す。
- **簡単に導入でき、リアルタイムで状況を把握できる**。

**花子**：「これは `体温計で熱を測る` みたいなもので、 `システムの状態を把握する最初のステップ` なのよ。」

**太郎**：「まず `ツールで状況を可視化することが大事` なんですね！」

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### **2. USE メソッド**
**花子**：「`USE メソッド` は、 `CPU、メモリ、ディスク、ネットワークなどのリソース` を `使用率（Utilization）、飽和度（Saturation）、エラー（Errors）` の視点から分析する手法よ。」

- **使用率（Utilization）** → `リソースがどれくらい使われているか？`
- **飽和度（Saturation）** → `リソースがどれくらい詰まっているか？`
- **エラー（Errors）** → `リソースの使用時にエラーは発生しているか？`

**花子**：「これは `渋滞の分析` みたいなもので、 `どこが詰まっているのかを調べる` のと同じね。」

**太郎**：「なるほど！ `USE メソッドを使えば、どのリソースがボトルネックになっているか特定できる` んですね！」

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### **3. 使用形態の特性の把握**
**花子**：「`ワークロードの特性を理解する` ことも重要よ。」

- **バースト型負荷か、安定した負荷かを分析**
- **シングルスレッド負荷か、マルチスレッド負荷かを調査**
- **キャッシュヒット率やメモリアクセスの頻度を把握**

**花子**：「これは `お店の混雑パターンを分析する` みたいなもので、 `ピークタイムの対応を考える` のに似てるわ。」

**太郎**：「ってことは、 `システムがどんな負荷にさらされるかを理解する` のが大事なんですね！」

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### **4. サイクル分析**
**花子**：「`サイクル分析` は、 `CPU のサイクル単位でどこに時間がかかっているかを分析` する手法よ。」

- **CPI（Cycles Per Instruction）を計測**
- **キャッシュミス、ブランチミス、命令パイプラインの影響を分析**
- **ハードウェアカウンタを活用して CPU の効率を調査**

**花子**：「これは `スポーツ選手のフォーム分析` みたいなもので、 `どこで無駄が発生しているかを特定する` のよ。」

**太郎**：「なるほど、 `CPU の内部動作を深掘りする` 手法なんですね！」

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### **5. パフォーマンスモニタリング**
**花子**：「`システムの状態を定期的に監視` して `長期的なトレンドを分析` する方法よ。」

- **sar, iostat, collectd などを使って、負荷の変化を記録**
- **ピークタイムの負荷や、リソース使用傾向を把握**
- **キャパシティプランニングにも役立つ**

**花子**：「これは `天気予報のデータ収集` みたいなもので、 `長期的な変化を追う` のよ。」

**太郎**：「短期的な観察だけでなく、 `長期間の傾向をチェックすることも大事` なんですね！」

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### **6. リーク検出**
**花子**：「メモリリークやリソースリークを `プロファイリングツール` を使って分析する手法よ。」

- **valgrind, heaptrack, eBPF** などを使用。
- **メモリが不要になった後も解放されていない領域を特定する。**
- **長時間稼働するアプリケーションの安定性向上に不可欠。**

**花子**：「これは `蛇口から少しずつ水が漏れているのをチェックする` みたいなものね。」

**太郎**：「ってことは、 `定期的にチェックしないと気づかない問題` なんですね！」

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**花子**：「これらの `パフォーマンス分析手法` を `レストランの運営` に例えると、こんな感じね。」

1. **ツールメソッド** → `レジの売上データを分析して、混雑状況を確認する。`
2. **USE メソッド** → `キッチンの調理スピードとホールの混雑度を比較する。`
3. **ワークロード特性の把握** → `ピークタイムとアイドルタイムの客数を分析する。`
4. **サイクル分析** → `調理工程のどこで時間がかかっているかを分析する。`
5. **パフォーマンスモニタリング** → `日ごとの来客数や売上の推移を記録して分析する。`

**太郎**：「めちゃくちゃ分かりやすいです！ `まずはツールメソッドでシステムの状態を確認し、USE メソッドでボトルネックを特定してみます！」

# 参考リンク

システムパフォーマンス関連記事の目次

- [【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/)