blog/content/labs/linux/2018-08-26-linux-disk-cache.md

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images = ["images/9592407287_1bb4d50e78_z.jpg"]
tags = []
categories = ["Linux", "インフラ"]
author = "kazu634"
date = "2018-08-26T23:06:30+08:00"
title = "Linuxサーバでディスクキャッシュを説明する"
description = ""
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なぜメモリ使用量などを意識する必要があるのかについて説明するとした場合の簡単な案です。ディスクへのアクセスという観点でメモリがどのように利用されているかを考えて見る内容で説明してみます。[Software Design 2018年1月号技術評論社](http://gihyo.jp/magazine/SD/archive/2018/201801)を参考にさせていただきました。
最近は自分で手を動かしながら、実際の挙動を見ることができるような書籍・記事が増えてきたので、実際にやってみることができて嬉しいです。
## はじめに
一般的なOSでは、物理的なディスクにアクセスする際、以下のようなフローでアクセスする:
1. メモリ上にファイルが読み込まれている場合、メモリからファイルを読み込む
2. メモリ上に存在しない場合、直接ディスクにアクセスする
当然ながら、`ディスクへのアクセス速度 <<<<< メモリへのアクセス速度`のため基本的な戦略としてはメモリにファイルを読み込ませることとなる
ここではディスクキャッシュの有り無しでどのようにディスクへのアクセス速度が変化するかを見てみます
## メモリについて
まずはLinux上でのメモリ管理について簡単におさらいします
### ディスクキャッシュに関する情報を参照する
`free`コマンドを実行することでメモリ上にキャッシュされているファイルサイズを確認できます。`free`コマンドを実行した際の、`buff/cache`列を参照します:
```
kazu634@bastion% free -m
total used free shared buff/cache availableMem:
488 130 27 5 330 324
Swap: 1023 58 965
```
### メモリに格納されているディスクキャッシュを削除する
`/proc/sys/vim/drop_caches``3`を書き込むことでメモリ上に格納されているキャッシュをドロップできます:
```
kazu634@bastion% echo 3 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches
[sudo] kazu634 のパスワード:
3
kazu634@bastion% free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 488 131 275 5 81 322
Swap: 1023 58 965
kazu634@bastion%
```
## ファイルへのアクセス速度を計測する
すでに説明してきたようにOSがファイルにアクセスする際はメモリ上のキャッシュ経由のアクセスと直接ディスクにアクセスする場合の2つのパターンがあります
いずれの場合も`hdparam`コマンドを利用することで計測できます
### メモリ上のキャッシュ経由のアクセス速度を計測する
`hdparam`コマンドに`-T`オプションを指定することでメモリ上のキャッシュを経由した場合のアクセス速度を計測できます実行例は以下になります:
```
kazu634@bastion% sudo hdparm -T /dev/sda1
/dev/sda1:
Timing cached reads: 11364 MB in 2.00 seconds = 5684.50 MB/sec
```
### 直接ディスクにアクセスする場合のアクセス速度を計測する
`hdparam`コマンドに`-t`オプションを指定することで直接ディスクにアクセスする場合のアクセス速度を計測できます実行例は以下になります:
```
kazu634@bastion% sudo hdparm -t /dev/sda1
/dev/sda1:
Timing buffered disk reads: 124 MB in 3.07 seconds = 40.43 MB/sec
```
## 実際に計測してみる
まずはキャッシュをドロップします:
```
kazu634@bastion% free -m
total used free shared buff/cache availableMem:
488 130 27 5 330 324
Swap: 1023 58 965
kazu634@bastion%
kazu634@bastion% echo 3 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches
[sudo] kazu634 のパスワード:
3
kazu634@bastion% free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 488 131 275 5 81 322
Swap: 1023 58 965
kazu634@bastion%
```
### 直接ディスクにアクセスした場合
直接ディスクにアクセスした場合はこのような結果でした:
```
kazu634@bastion% sudo hdparm -t /dev/sda1
/dev/sda1:
Timing buffered disk reads: 124 MB in 3.07 seconds = 40.43 MB/sec
```
### ディスクキャッシュ経由でアクセスした場合
ディスクキャッシュ経由でアクセスした場合はこのような結果でした:
```
kazu634@bastion% sudo hdparm -T /dev/sda1
/dev/sda1:
Timing cached reads: 11364 MB in 2.00 seconds = 5684.50 MB/sec
```
### まとめ
ディスクキャッシュを経由したほうがすごく早いです少なくとも読み込みは
## 参考
<div class="amazlet-box" style="margin-bottom:0px;"><div class="amazlet-image" style="float:left;margin:0px 12px 1px 0px;"><a href="https://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/B076M9MGDL/simsnes-22/ref=nosim/" name="amazletlink" target="_blank"><img src="https://images-fe.ssl-images-amazon.com/images/I/61xVgsnyrIL._SL160_.jpg" alt="ソフトウェアデザイン 2018年 01 月号 [雑誌]" style="border: none;" /></a></div><div class="amazlet-info" style="line-height:120%; margin-bottom: 10px"><div class="amazlet-name" style="margin-bottom:10px;line-height:120%"><a href="https://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/B076M9MGDL/simsnes-22/ref=nosim/" name="amazletlink" target="_blank">ソフトウェアデザイン 2018年 01 月号 [雑誌]</a><div class="amazlet-powered-date" style="font-size:80%;margin-top:5px;line-height:120%">posted with <a href="http://www.amazlet.com/" title="amazlet" target="_blank">amazlet</a> at 18.08.26</div></div><div class="amazlet-detail"><br />技術評論社 (2017-12-18)<br /></div><div class="amazlet-sub-info" style="float: left;"><div class="amazlet-link" style="margin-top: 5px"><a href="https://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/B076M9MGDL/simsnes-22/ref=nosim/" name="amazletlink" target="_blank">Amazon.co.jpで詳細を見る</a></div></div></div><div class="amazlet-footer" style="clear: left"></div></div>