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
350
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
書籍執筆での生成AIの活用
sat
PRO
1
300
ChatGPTに従って体調管理2026
sat
PRO
0
150
eBPF
sat
PRO
1
110
waruiBPF
sat
PRO
0
110
eBPFとwaruiBPF
sat
PRO
5
3.9k
Pythonのコードの気になる行でスタックトレースを出す
sat
PRO
1
100
ソースコードを読むときの思考プロセスの例 ~markdownのレンダリング方法を知りたかった2 markdownパッケージ~
sat
PRO
0
200
様々なファイルシステム
sat
PRO
0
340
ソースを読む時の思考プロセスの例-MkDocs
sat
PRO
1
430
Other Decks in Technology
See All in Technology
~Everything as Codeを諦めない~ 後からCDK
mu7889yoon
3
520
Codex 5.3 と Opus 4.6 にコーポレートサイトを作らせてみた / Codex 5.3 vs Opus 4.6
ama_ch
0
220
学生・新卒・ジュニアから目指すSRE
hiroyaonoe
2
770
SchooでVue.js/Nuxtを技術選定している理由
yamanoku
3
210
プロダクト成長を支える開発基盤とスケールに伴う課題
yuu26
4
1.4k
ブロックテーマでサイトをリニューアルした話 / 2026-01-31 Kansai WordPress Meetup
torounit
0
480
SREチームをどう作り、どう育てるか ― Findy横断SREのマネジメント
rvirus0817
0
350
私たち準委任PdEは2つのプロダクトに挑戦する ~ソフトウェア、開発支援という”二重”のプロダクトエンジニアリングの実践~ / 20260212 Naoki Takahashi
shift_evolve
PRO
2
210
22nd ACRi Webinar - ChipTip Technology Eric-san's slide
nao_sumikawa
0
100
Kiro IDEのドキュメントを全部読んだので地味だけどちょっと嬉しい機能を紹介する
khmoryz
0
210
SREのプラクティスを用いた3領域同時 マネジメントへの挑戦 〜SRE・情シス・セキュリティを統合した チーム運営術〜
coconala_engineer
2
780
生成AIと余白 〜開発スピードが向上した今、何に向き合う?〜
kakehashi
PRO
0
170
Featured
See All Featured
How to build a perfect <img>
jonoalderson
1
4.9k
Ecommerce SEO: The Keys for Success Now & Beyond - #SERPConf2024
aleyda
1
1.8k
How to Think Like a Performance Engineer
csswizardry
28
2.5k
実際に使うSQLの書き方 徹底解説 / pgcon21j-tutorial
soudai
PRO
196
71k
CoffeeScript is Beautiful & I Never Want to Write Plain JavaScript Again
sstephenson
162
16k
The AI Search Optimization Roadmap by Aleyda Solis
aleyda
1
5.2k
The Invisible Side of Design
smashingmag
302
51k
Docker and Python
trallard
47
3.7k
Reflections from 52 weeks, 52 projects
jeffersonlam
356
21k
Building the Perfect Custom Keyboard
takai
2
690
Put a Button on it: Removing Barriers to Going Fast.
kastner
60
4.2k
Test your architecture with Archunit
thirion
1
2.2k
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