Linux応答時間の実力

Linux コーナ
ハードを隠ぺいしたお任せ OS を組み込みで使う可能性を探る
実験リサーチ!
カーネル内部
とことん可視化計画
Linux応答時間 の 実力
第
10 回 ファイル・システムの陰で行われる
海老原 祐太郎
物理メモリの読み書き時間
CAT724＋EB724A
SH-4Aマイコン
SH7724
print 関数を埋め込んで実験します．
さらに，ファイル読み書き時間を観察します．
Linux はプロセスが複数動いている OS なので，ディ
スクの読み書きには長めの遅延が生じます．その遅
延を緩和する機能が Linux には備えられているた
め，これも実験してみます．
（編集部）
RAMとI/Oするためのドライバを
作ってprint関数を埋め込んでおく
DDR2 SDRAM（256Mバイト）
RAMディスク 32Mバイト
CPU
32MバイトをRAM
ディスク領域とする
こんな実験
チカラ
図 1　こんな実験…縁の下の力もち! ファイル・システムのはたら
きを探る! RAM の読み出し / 書き込みドライバに print 関数を埋め
込んで動作させる
● ディスク I/O 用ドライバを作って動きや遅延
時間を観察する
今回は，物理メモリの読み書き時間を調べてみます．
Linux では，ディスクのリード / ライトにキャッ
シュを活用しています（1）．まず，Linux のファイル・
システムがどのように動いているか，どのように
キャッシュを使っているかを見てみます．
図 1 に 示 す よ う に デ ィ ス ク I/O 用 の ドライバに
アプリケーション1
256M バイトの DRAM のうち，32M バイトを RAM
ディスクとして使い，だれが，どのタイミングでディ
スク I/O 処理を行っているかを print 関数を使って可
視化します（実験 1）
．これに 8M バイトのパーティ
ション領域を確保し，vfat ファイル・システムを搭載
して書き込み時間を観察します（実験 2）
．
・実験 1…ファイルの読み書きを観察してみる
アプリケーション2
open()
read()
write()
close()
アプリケーション3
open()
read()
write()
close()
open()
read()
write()
close()
system call
VFS 仮想ファイル・システム
ext2
ext3
ユーザ空間
ページ・キャッシュ
jfs
xfs
vfat
カーネル空間
バッファ・キャッシュ 1
バッファ・キャッシュ 2
バッファ・キャッシュ 3
ブロック型ドライバ1
ブロック型ドライバ2
ブロック型ドライバ3
ディスク1
（ハードウェア)
ディスク2（ハードウェア)
ディスク3（ハードウェア)
ソフトウェア
ハードウェア
図 2　アプリケーションから物理ディスクにアクセスするしくみ
jfs，xfs，vfat は ext2 や ext3 と同じようにバッファ・キャッシュとやりとりする
2014 年 12 月号
第 1 回　電源投入からカーネルが起動するまでの動作（2013 年 11 月号）
第 2 回　ハード制御で需要! 割り込み処理を時間で終わらせる三つのしくみ（2013 年 12 月号）
第 3 回　マルチタスク OS のキモ! タスク切り替えの基本動作（2014 年 1 月号）
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