Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Sign up for free
Menu
Search
Features
All features
Private URLs
Password Protection
Custom URLS
Scheduled publishing
Remove Branding
Restrict embedding
Deck Collections
Notes
Features
All features
Private URLs
Password Protection
Custom URLS
Scheduled publishing
Remove Branding
Restrict embedding
Deck Collections
Notes
Explore
Featured decks
Featured speakers
Programming
Technology
Storyboards
Explore
Featured decks
Featured speakers
Programming
Technology
Storyboards
Pricing
Search
Sign in
Sign up for free
低優先度処理を指定可能なリアルタイム処理向け I/O スケジューラ / A Deadline...
Search
Sponsored
·
Ship Features Fearlessly
Turn features on and off without deploys. Used by thousands of Ruby developers.
→
Narimichi Takamura
March 07, 2014
Technology
560
0
Share
Embed
Copy iframe code
Copy JS code
Copy link
Start on current slide
低優先度処理を指定可能なリアルタイム処理向け I/O スケジューラ / A Deadline IO Scheduler Equipped with Low Priority Assignment
学部時代の卒研を学会(SIGOS)で発表したときの資料です。
Narimichi Takamura
March 07, 2014
More Decks by Narimichi Takamura
See All by Narimichi Takamura
SRE本の知られざる名シーン / The Hidden Gems of Google SRE Book
nari_ex
2
770
AIをフル活用してオンコール機能のプロトタイプを2日で作った話 / Building an AI-Powered On-Call Prototype in Just Two Days
nari_ex
0
260
小さくはじめるSLI/SLO ~育てながら組織に定着させる実践知~ / Starting Small with SLI/SLOs: Building Adoption Through Continuous Growth
nari_ex
8
2.7k
Observability — Extending Into Incident Response
nari_ex
2
1.4k
インシデントキーメトリクスによるインシデント対応の改善 / Improving Incident Response using Incident Key Metrics
nari_ex
1
14k
組織的なインシデント対応を目指して〜成熟度評価と改善のステップ〜 / Towards an Organized Incident Response - Maturity Assessment and Improvement Steps -
nari_ex
7
10k
Waroomの開発モチベーションと今後のロードマップ / Waroom development motivation and roadmap
nari_ex
1
1.9k
Engineering with Business Impact
nari_ex
2
380
How We Foster Reliability in Diversity
nari_ex
14
13k
Other Decks in Technology
See All in Technology
Oracle Base Database Service 技術詳細
oracle4engineer
PRO
16
120k
キャリアLT今日までそして明日から
kentapapa
1
140
GitHub Agentic Workflows を触ってみる
htkym
2
910
KanaAI
shreyas1009
0
140
AIに書かせて、プラットフォームで縛る ― EKSプラットフォームで実践した責任境界と権限設計
elmodev09
1
1.1k
人にやさしく、AIにやさしく、書き手を選ばないIaCのガードレール再考 / Rethinking IaC Guardrails for Humans and AI Alike
kohbis
5
2k
AI駆動開発で仕様はどこまで書くべきか? ― 人とAIの責務境界から考える開発プロセスの実践
takahiromatsui
1
280
AI 時代の Azure エンジニアリング ~ 私たちは何を磨き、何を任せるのか ~
chack411
1
270
Claude Designがめちゃくちゃ便利なので使ってほしい
diggymo
0
180
OSC2026on_the-world-is-waiting-for-your-voice.pdf
naruoga
0
120
React Nativeでの OTA Updateって、 どう説明する?
ichiki1023
0
130
AIエージェント時代のPlatform as a Product —— テックリードがPdMとして回す発見・導入・計測 / Platform as a Product in the AI Agent Era
toshi0607
1
560
Featured
See All Featured
Sharpening the Axe: The Primacy of Toolmaking
bcantrill
46
3k
More Than Pixels: Becoming A User Experience Designer
marktimemedia
3
540
Pawsitive SEO: Lessons from My Dog (and Many Mistakes) on Thriving as a Consultant in the Age of AI
davidcarrasco
0
250
Helping Users Find Their Own Way: Creating Modern Search Experiences
danielanewman
31
3.4k
Product Roadmaps are Hard
iamctodd
55
13k
Why Mistakes Are the Best Teachers: Turning Failure into a Pathway for Growth
auna
0
310
Creating an realtime collaboration tool: Agile Flush - .NET Oxford
marcduiker
35
2.6k
RailsConf 2023
tenderlove
30
1.6k
Deep Space Network (abreviated)
tonyrice
0
350
Rails Girls Zürich Keynote
gr2m
96
14k
Music & Morning Musume
bryan
48
7.4k
How to Build an AI Search Optimization Roadmap - Criteria and Steps to Take #SEOIRL
aleyda
1
2.2k
Transcript
低優先度処理を指定可能な リアルタイム処理向け I/Oスケジューラ 髙村成道,鵜川始陽,岩崎英哉 電気通信大学 2014年 3月 7日
リアルタイムサービスの普及 • リアルタイム性を必要とするWebサービスの例 • ソーシャルゲーム,チャット,SNS... • 定期的なメンテナンスが必須 ⇒ サービスを継続したままメンテナンスを行う 2
オンラインメンテナンス
オンラインメンテナンス • 問題点 • 作業負荷によるサービス品質の低下 ⇒ 本研究では I/O 負荷に着目 •
I/O 負荷を伴うオンラインメンテナンスの例 • データベースサーバ上の巨大なログファイルの削除 3
オンラインメンテナンスの例 (1) 巨大なログの削除 (緊急性がない作業) データベース プロセス メンテナンス プロセス 4
オンラインメンテナンスの例 (2) データベース プロセス メンテナンス プロセス メンテナンス処理により 本来優先すべき処理が 妨げられてしまう データベース処理の
スループットが減少 5
I/O スケジューラ • I/O 要求を適切に並び替えるソフトウェア • Linux カーネルに組み込まれている リアルタイム処理 I/O
優先度指定 CFQ スケジューラ Deadline スケジューラ 6 ⇒リアルタイム処理向きであり,かつ,優先度指定可 能な I/O スケジューラは無い ☓
目的・方針 目的 オンラインメンテナンスによるサービスの品質低下を防ぐ 方針 • 低優先度処理が指定可能なリアルタイム向けの I/O スケジューラの実装 ⇒ Deadline
スケジューラを拡張 7
物理 デバイス ファイルシステム VFS ディスク キャッシュ 汎用ブロック層 I/O スケジューラ層 デバイス
ドライバ カーネル空間 プロセス ユーザ空間 ファイル I/O の概略 デバイス ドライバ 物理 デバイス 8
汎用ブロック層 I/O スケジューラ サブキュー ディスパッチキュー デバイスドライバ 物理 デバイス I/O スケジューラの動作概要
9 要求の並び替え 処理する順に 要求を格納 処理順序の制御は 要求がサブキューに ある場合に可能
Deadline スケジューラの動作 時間 サブキュー ディスパッチ キュー メンテナンス処理の要求 データベース処理の要求 1 1
1 1 2 2 2 2 3 3 10
Deadline スケジューラの拡張 • 処理性能の維持 • 低優先度処理の追加 • 低優先度処理のスループット制限 • I/O
帯域の有効活用 11
低優先度処理のスループット制限(1) データベース プロセス メンテナンス プロセス 低優先度処理の スループットを抑え, メインの処理に多くの スループットを割り当てる 12
低優先度処理のスループット制限(2) • 通常(データベース処理)の要求はそのまま 処理する • 低優先度要求は一定時間ごとに保留する • 保留の処理はサブキューを用いる 13
低優先度処理のスループット制限(3) 時間 1 1 1 1 2 2 2 2
3 3 α α 14 サブキュー ディスパッチ キュー メンテナンス処理の要求 データベース処理の要求
I/O 帯域の有効活用(1) データベース プロセス メンテナンス プロセス 一定時間,メインの処理 が行われない場合, 低優先度処理の スループット制限を解除
15
I/O 帯域の有効活用(2) 時間 1 1 1 1 2 2 3
3 4 4 5 5 β α 16 サブキュー ディスパッチ キュー α
I/O 帯域の有効活用(3) 時間 5 17 サブキュー ディスパッチ キュー 6 6
2 2 7 α 7 β 8 9 8 9
2つのモード • 通常モード • 低優先度処理のスループット制限をして処理する • バッチモード • 低優先度処理のスループット制限をせずに処理する 18
タイマによるディスパッチ制御 • カーネルタイマを利用 • α 時間後に1つの低優先度要求をディスパッチ • β 時間後にバッチモードへ切り替え,すべての低 優先度要求をディスパッチ
19
実験環境 OS CentOS release 6.5 (Final) Linux カーネル 3.12.7 CPU
Intel Core i7-3770 @ 3.40GHz 4 コア メモリ 8 GiB 物理デバイス 1 SSD 240GB (Intel SSDSC2CT240A4) 物理デバイス 2 HDD 320 GB, 7200 rpm (Hitachi HDP72503) ベンチマーク ツール sysbench 20
評価: 低優先度処理の影響 (1) 実験内容 • データベースサーバ(MySQL)を利用 • 低優先度処理がある場合は,ない場合と比 較して何%の性能が出るかを測定 •
通常の処理: データベース処理 • 低優先度処理: Sequential Read • α = 200ms, β = 500 ms 21
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
100 110 HDD SSD Normal I/O TPS / Low Prio I/O TPS [%] 評価: 低優先度処理の影響 (2) 0 10 HDD SSD Deadline Our Scheduler 0 10 HDD SSD Deadline Our Scheduler 22
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
100 110 HDD SSD Normal I/O TPS / Low Prio I/O TPS [%] 評価: 低優先度処理の影響 (2) 0 10 HDD SSD Deadline Our Scheduler 0 10 HDD SSD Deadline Our Scheduler 23 既存のDeadline スケジューラでは, 70 % 以上の性能が低下した
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
100 110 HDD SSD Normal I/O TPS / Low Prio I/O TPS [%] 評価: 低優先度処理の影響 (2) 0 10 HDD SSD Deadline Our Scheduler 0 10 HDD SSD Deadline Our Scheduler 24 本機構では,1 % 未満の性能低 下に抑えることができた
評価: スループットの推移 実験内容 • 5GB のファイル読み込み • 2つの処理に対して,1秒ごとにスループット を測定し,変化を確認 •
通常の処理: Sequential Read • 低優先度処理: Sequential Read • α = 200 ms, β = 5000 ms 25
0 50 100 150 200 250 0 5 10 15
20 25 30 35 40 45 Throughput ( Mbytes/sec ) Time ( sec ) Deadline Normal I/O 評価: スループットの推移 26 Deadline での通常処理と Deadline での低優先度処理 低優先度処理が通常 の処理を妨げている
0 50 100 150 200 250 0 5 10 15
20 25 30 35 40 45 Throughput ( Mbytes/sec ) Time ( sec ) Deadline Normal I/O 評価: スループットの推移 27 本機構での通常の処理 通常の処理がすぐに完了し, その後スループットを有効 活用している 本機構での低優先度処理 β
評価: 拡張によるオーバーヘッド 実験内容 • 1 分間のファイルアクセスを実行 • スループット (Mbytes/sec) を比較
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 SeqRead RndRead SeqWrite RndWrite Our Scheduler / Deadline [%] 28 通常のI/O要求を処理する上で, 既存のDeadline スケジューラと 本機構との性能差はほぼない
関連研究(1) • 汎用向けの高性能スケジューラ • CFQスケジューラの高性能化 [Lunde, 2009] • 各種スケジューラの高性能化 [Seelam,
2005] • 高速デバイス向けのスケジューラ • SSD 向けのスケジューラの実装 [Dunnら, 2009] • Fusion-io 向けのスケジューラの実装 [Robin, 2013] ⇒高速化が目的でありオンラインメンテナンスに 配慮したスケジューラを実現する研究ではない 29
関連研究(2) • cgroups [Linux 準拠 (v2.6.24 以降)] • スケジューラに依存することなく,スループットの 上限を指定可能
• プロセスごとに設定が必要 ⇒本研究では,I/O スケジューラを拡張した 30
まとめ • 低優先度を指定可能なリアルタイム処理向け の I/O スケジューラの設計・実装を行った • 提案機構の評価を行い有効性を確認した • 既存のものでは性能低下が70
% 以上であるのに 対し、本機構では 1% 未満に抑えることができた 31
32
α の設定値によるスループットの変化 33 0 20 40 60 80 100 120
10 50 100 150 200 250 300 Throughput ( Mbytes/sec ) Time ( sec )
物理 デバイス ファイルシステム VFS ディスク キャッシュ 汎用ブロック層 I/O スケジューラ層 デバイス
ドライバ カーネル空間 プロセス ユーザ空間 ファイル I/O の概略 デバイス ドライバ 物理 デバイス 34
Deadline スケジューラの動作 (1) 35 セクタ番号順 I/O 要求の 発行順 末尾 先頭
処理実行 s: セクタ番号 t: 発行要求時刻 並べ替えキュー 期限付きキュー s: 41 t: 5 s: 41 t: 5 s: 98 t: 2 s: 98 t: 2 s: 23 t: 3 s: 23 t: 3
拡張後のスケジューラの動作 (1) 36 処理実行 低優先度キュー s: 77 t: 7 低優先度
要求の追加 s: 64 t: 6 並べ替えキュー 期限付きキュー s: 98 t: 2 s: 41 t: 5 s: 23 t: 3 s: 23 t: 3 s: 98 t: 2 s: 41 t: 5 s: 64 t: 6
拡張後のスケジューラの動作 (2) 37 処理実行 低優先度キュー s: 77 t: 7 s:
64 t: 6 並べ替えキュー 期限付きキュー s: 98 t: 2 s: 41 t: 5 s: 23 t: 3 s: 23 t: 3 s: 98 t: 2 s: 41 t: 5 s: 64 t: 6
拡張後のスケジューラの動作 (3) 38 処理実行 低優先度キュー s: 77 t: 7 s:
64 t: 6 並べ替えキュー 期限付きキュー s: 98 t: 2 s: 41 t: 5 s: 98 t: 2 s: 41 t: 5 s: 64 t: 6
拡張後のスケジューラの動作 (4) 39 並べ替えキュー 処理実行 期限付きキュー 低優先度キュー s: 77 t:
7
実装: カーネルタイマによる制御 時間 Sub Q Dispatch Q 1 1 1
1 2 2 3 3 4 4 5 5 β α 40 set(β) set(α) set(α) dispatch() dispatch() dispatch() dispatch() mode(normal) mode(batch)