Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
Linux環境のCPU上で10ミリ秒間に起こること
Search
Satoru Takeuchi
PRO
March 20, 2024
Technology
3
260
Linux環境のCPU上で10ミリ秒間に起こること
以下動画のテキストです
https://youtu.be/6dZuOq5P468
Satoru Takeuchi
PRO
March 20, 2024
Tweet
Share
More Decks by Satoru Takeuchi
See All by Satoru Takeuchi
絶対殺すSIGKILLシグナルと絶対死なないプロセス
sat
PRO
3
73
シェルのセッション
sat
PRO
2
28
RubyでKubernetesプログラミング
sat
PRO
4
180
プロセスの生成 exec編
sat
PRO
1
38
プロセスの生成 fork&exec編
sat
PRO
0
33
プロセスの生成 コピーオンライトを使ったfork編
sat
PRO
0
32
プロセスの生成 fork編
sat
PRO
0
36
静的ライブラリと 共有ライブラリの違いを実験で確認
sat
PRO
1
56
ハイテク休憩
sat
PRO
2
210
Other Decks in Technology
See All in Technology
Moved to https://speakerdeck.com/toshihue/presales-engineer-career-bridging-tech-biz-ja
toshihue
2
740
自動テストの世界に、この5年間で起きたこと
autifyhq
10
8.5k
目の前の仕事と向き合うことで成長できる - 仕事とスキルを広げる / Every little bit counts
soudai
24
7.1k
OpenID BizDay#17 KYC WG活動報告(法人) / 20250219-BizDay17-KYC-legalidentity
oidfj
0
250
明日からできる!技術的負債の返済を加速するための実践ガイド~『ホットペッパービューティー』の事例をもとに~
recruitengineers
PRO
3
400
利用終了したドメイン名の最強終活〜観測環境を育てて、分析・供養している件〜 / The Ultimate End-of-Life Preparation for Discontinued Domain Names
nttcom
2
190
ビジネスモデリング道場 目的と背景
masuda220
PRO
9
520
Data-centric AI入門第6章:Data-centric AIの実践例
x_ttyszk
1
410
人はなぜISUCONに夢中になるのか
kakehashi
PRO
6
1.7k
SA Night #2 FinatextのSA思想/SA Night #2 Finatext session
satoshiimai
1
140
Cloud Spanner 導入で実現した快適な開発と運用について
colopl
1
660
Culture Deck
optfit
0
420
Featured
See All Featured
Become a Pro
speakerdeck
PRO
26
5.1k
How to train your dragon (web standard)
notwaldorf
91
5.8k
Navigating Team Friction
lara
183
15k
GraphQLの誤解/rethinking-graphql
sonatard
68
10k
Building Your Own Lightsaber
phodgson
104
6.2k
What's in a price? How to price your products and services
michaelherold
244
12k
What’s in a name? Adding method to the madness
productmarketing
PRO
22
3.3k
Building a Modern Day E-commerce SEO Strategy
aleyda
38
7.1k
Facilitating Awesome Meetings
lara
52
6.2k
Performance Is Good for Brains [We Love Speed 2024]
tammyeverts
7
630
Fantastic passwords and where to find them - at NoRuKo
philnash
51
3k
The Cult of Friendly URLs
andyhume
78
6.2k
Transcript
Linux環境のCPU上で 10ミリ秒間に起こること Mar. 20th, 2024 Satoru Takeuchi X: satoru_takeuchi 1
はなすこと • Linux環境(Linuxをインストールしたマシン)で10ミリ秒程度の短い期間にCPU上で 何が起きるかを説明 • 📝多くの仮定を置いて話を簡略化している ◦ Linuxをインストールしているのは物理マシン ◦ 1CPU1コア環境
◦ tickless kernelではない ◦ あらゆる処理の所要時間は 1ms単位 ◦ その他いっぱい 2
前提知識: プロセススケジューリング • CPUリソースを使うプロセスが複数存在すると、CPU上で動作するプロセスをカー ネル内のスケジューラが定期的に切り替えている • プロセスが一度に動ける期間をタイムスライスと呼ぶ ◦ タイムスライスの残量はタイマーというハードウェアを使って確認 (後述)
• 例: プロセスp0,p1が動作中でタイムスライスは両方2ms p0 p1 p0 p1 時間 CPU 3 *1マスが1msに対応
前提知識: システムコール • プロセスがシステムコールを発行すると、カーネルに制御が移って処理を開始す る。完了すると再度プロセスが動き出す p0 カーネル p0 syscall発行 syscall完了
時間 CPU 4
前提知識: システムコール • プロセスがシステムコールを発行すると、カーネルに制御が移って処理を開始す る。完了すると再度プロセスが動き出す p0 カーネル p0 syscall発行 syscall完了
時間 CPU 5 1. syscall判別 2. 個々のsyscallの処理 3. スケジューラ: 次に動くプロセスの決定 p0のsyscall処理
前提知識: デバイス操作 • システムコールの延長でデバイスにアクセスすると、デバイスにI/O発行した後にプ ロセスは待ち状態になり、その後は他のプロセスが動作する • 例: p0がread()を発行し、待ちの間はp1が動作し、I/O完了後は再度p0が動く p0 I/O処理
CPU SSD p1 カーネル カーネル read発行 I/O依頼 p0 6 I/O完了 read完了 時間
前提知識: デバイス操作 • システムコールの延長でデバイスにアクセスすると、デバイスにI/O発行した後にプ ロセスは待ち状態になり、その後は他のプロセスが動作する • 例: p0がread()を発行し、待ちの間はp1が動作し、I/O完了後は再度p0が動く p0 I/O処理
CPU SSD p1 カーネル カーネル read発行 I/O依頼 p0 7 I/O完了 read完了 時間 1. Virtual File System(VFS)層: 全fs共通の read処理 2. 個々のfs: read処理 p0のsyscall処理 1. ブロック層: 全ブロックデバイス共通処理 2. デバイスドライバ: I/O発行処理 3. スケジューラ: 次に動くプロセスの決定 I/O発行処理
前提知識: デバイス操作 • システムコールの延長でデバイスにアクセスすると、デバイスにI/O発行した後にプ ロセスは待ち状態になり、その後は他のプロセスが動作する • 例: p0がread()を発行し、待ちの間はp1が動作し、I/O完了後は再度p0が動く p0 I/O処理
CPU SSD p1 カーネル カーネル read発行 I/O依頼 p0 8 I/O完了 read完了 時間 1. I/O完了処理 2. スケジューラ: 次に動かすプロセスの決定 SSDの割り込み処理 1. fs: 完了処理 2. VFS層: 完了処理 p0のsyscall処理
前提知識: タイマー • プロセスのタイムスライスはタイマーというデバイスで確認 ◦ 定期的にCPUに通知して、割り込みハンドラを実行 • 例: p0,p1が存在し、4msに一回タイマーがCPUに通知 p0
時間計測(実際はカーネルが設定したタイマーが切れたときにちょっと動くだけ CPU タイマー カーネル 通知 9 p0 割り込み p1 カーネル 時間 残り3ms… 時間切れ!
前提知識: タイマー • プロセスのタイムスライスはタイマーというデバイスで確認 ◦ 定期的にCPUに通知して、割り込みハンドラを実行 • 例: p0,p1が存在し、4msに一回タイマーがCPUに通知 p0
時間計測(実際はカーネルが設定したタイマーが切れたときにちょっと動くだけ CPU タイマー カーネル 通知 10 p0 残り3ms… p1 カーネル 時間切れ! 時間 1. スケジューラ: 次に動かすプロセスを決定 割り込み タイマー割り込み処理
状況 • 2つのプロセスp0,p1が存在する • 10ミリ秒の間にやること ◦ p0: 計算->read発行->計算 ◦ p1:
計算し続ける • 途中で一回タイマー割り込み発生 11
10msのうちわけはこんなかんじになる 12 p0 I/O処理 CPU SSD カーネル 依頼 通知 タイマー
時間計測 p1 完了 時間 カーネル p0 p0 カーネル 時間切れ! p1 p1 p1 read発行 通知 read完了 1. Virtual File System(VFS)層: 全fs 共通のread処理 2. 個々のfs: read処理 p0のsyscall処理 1. ブロック層: 全ブロックデバイス共通処理 2. デバイスドライバ: I/O発行処理 3. スケジューラ: 次に動くプロセスの決定 I/O発行処理 1. I/O完了処理 2. スケジューラ: 次に動かすプロセスの決定 SSDの割り込み処理 1. fs: 完了処理 2. VFS層: 完了処理 p0のsyscall処理 1. スケジューラ: 次に動かすプロ セスを決定 タイマー割り込み処理
まとめ • Linux環境では10ミリ秒程度の間にCPU上では様々なことが起きている • これでもかなり簡略化していて、実際はさらに複雑 • そのうち別のどこかで紹介するかも 13