咄 -1 譱を、い面い システムのサイズとは無関係に、サスペンド時間は 1 秒以 下に抑えられている。ソフト・アップデートを使用する場 合、ファイルシステムの破損は、 i ノードとデータブロッ クの損失に限られる。スナップショットと従来の fsck を すこし改良したものを組み合わせることで、ファイルシス テムを継続的に運用しながら、失われた i ノードやデータ プロックを取り戻すことができる。バックグラウンド fsck の所要時間は従来の fsck とはは伺しだが、通常は低い優 先側立で実行し、システム上のほかのプロセスの遅延をで きるだけ少なくすることカましい。 運用中のファイルシステム上て領域を回復するという問 題に対して、スナップショットは単純なガべージコレク ション・ユーティリティよりも面倒な解決策にみえるかも しれない。しかし、スナッフショットのコスト ( 約 1 , 300 行のコード ) は、運用中のファイルシステムを確実にダン プしたり、ファイルシステムを 1 日に数回バックアッフ するなどの便利な機能によって回収できる。 ・舸変は、バックグラウンド fsck の夫地検証を重ね、そ の信頼を石忍したうえで、システムの遅延を最小限に抑 えながら、ジョブを妥当な時間内に完了するための最適な 優先順位を模索するつもりだ。 ゲ 9 と現在の状況 スナップショットとバックグラウンド fsck は、 2001 年 4 月から FreeBSD 5.0 上で実現されている。スナッ プショット、ゲート機能、 fsck を使用するためのシステ ムコールの追加、および fsck 自イをの変更を含め、関連 するすべてのコードは、 BerkeIey スタイルの著イ料雀のも とにオープンソースとして提供されている。 参考意見を寄せてくれたことと、草稿を推敲してくれたことに 関し、 Rob KoIstad に感謝する。彼は説明にいくつかあいまいな 点があることを孑商してくれた。また、 Matthew Dillon 、 lan Dowse 、 peter Wemm をはしめ、カーネルに関する私の知識不 足に耐えながらバグの j 毆亦を手伝ってくれた FreeBSD の開発者 に感調する。 [ 参考文献 ] [ 1 ] G. Ganger, M. McKusick, C. Soules and Y. Patt, "Soft Updates:A Solution to the Metadata Update Problem ⅲ FiIesystems, ” ACM 石、 0 れ sac 0 れ s 0 れ UNIX MAGAZINE 2002.10 Corn 社、 Systems, 2 , pp. 127 ー 153 , May 2000 [ 2 ] D. Hitz, J. Lau and M. MaIcoIm, "FiIe System Design for an NFS File Server AppIiance, ” Proceedings 可 the Sa れ FT 、佖れ c な co USENIX Co れ / ℃れ ce , pp. 235 ー 246 January 1994 [ 3 ] J. Howard, M. Kazar, S. Menees, D. Nichols, M. Satyanarayanan, R. Sidebotham and M. West, "Scale and Performance ⅲ a Distributed System, ' ACM TT 、佖れ s 佖 c 0 れ s 0 れ Compute7 、 Systems, 6 , 1 , pp. 51-81 [ 5 ] M. McKusick, K. Bostic, M. Karels and J. Quarter- 〃 leme れ t 佖 0 れ , pp. 239 ー 250 , February 1999 Symposium 0 れ 0 era れ 9 Systems Design vs. Physical FiIe System Backup, ” T 厖 ris, D. Hitz, S. Kleiman and S. OMalley, [ 4 ] N. Hutchinson, S. Manley, M. Federwisch, February 1988 佖れ d lm- USENIX 'Logical G. Har- Co れ / et ℃れ ce , San Francisco, California, USA February 11 ー Originally published in Proceedings 可 the BSDCon 2002 「 Running "Fsck ”ⅱ 1 the Background 」 務めている。 ACM と IEEE のメンバーでもある。 の博士号を取得した。 USENIX の前会長を経て、現在は役員を でコンピュータ科学と経営管理工学の修士号、コンピュータ科学 ステムへの造詣カ架い。コーネル大学で電気 : 匸学の学位を、 UCB リリースを孑軍した。とくに、イ反想メモリシステムとファイルシ ピュータ利研究者として、 4.2BSD および 4.4BSD の開発と し、 CSRG (Computer Systems Research Group) のコン ア大ヾークレイ校 (UCB) に在籍中、 4.2BSD の FFS を実装 UNIX や BSD 関連の学 : 科て教鞭をとっている。カリフォルニ 籍や記事の執筆活動コンサルティングをおこなうかたわら、 ■ Marshall Kirk McKusick CO れ / er ℃れ ce , pp. 71 ー 84 , June 2000 Systems, ” Proceedings 可 the S 佖れ D を 0 USENIX dates: Asynchronous Meta-data Protection ⅱ 1 File Soules and C. Stein, "Journaling versus S0ft UP- ApriI 1994 佖 ge ド s イのれ田 4 pp. 3: 1-21 , O'Reilley & Associates, FiIe System Check Program ” , イ .4 BSD System イ 0 ル [ 7 ] M. McKusick and T. KowaIski "FSCK ー The UNIX USENIX Technical Co れ / et ℃れ ce , pp. 1 ー 17 , June 1999 ⅲ the Fast Filesystem,' FT 、 ee れ朝 Track the れれ社記 Technique for Eliminating MOSt Synchronous Writes [ 6 ] M. McKusick and G. Ganger, “ So 仕 Updates: A 〇 pera れ System, pp. 269-271 Addison Wesley, 1996 man, The Design 0 れ d / m eme れね 0 れ可 the イ . %BSD @MarshaII Kirk McKusick 14 2002 167

- を ' k はを、い 0 新い 表 6 アイドル中のファイルシステムてのパックグラウンド fsck の所要時間 ファイルシステムのサイズ糸幽繝 CPU サスペンド日繝 0.5GB 7.7GB 8.1 秒 0.025 秒 2.5 秒 61.5 秒 14.9 秒 0.050 秒 表 7 運用中のファイルシステムでのパックグラウンド fsck の所要時間 ファイルシステムのサイズ糸も幽繝 CPU 日繝サスペンド 0.5GB 7.7GB 122 秒 2.9 秒 591 秒 16.2 秒 0.025 秒 0.050 秒 もな遅延は、ファイルシステムのスナップショットを作 成、削除するために必要な時間である。スナップショット の操作にかかる時間については 4 節で説明した。 fsck の I/O はまとめて実行されるため、ディスクの ほはすべての帯域を使用することができる。バックグラウ ンド fsck は、 ( ファイルシステムを含む複数のディスク を同時に検査する従来の fsck とは対照的に ) 1 度に 1 っ のファイルシステム・ . パーティションのみを本査するが、 1 つの fsck だけでも、検査がおこなわれるファイルシス テム上 ( または同しディスクー E) のファイルにアクセスし ようとしているプロセスに深刻な遅延をもたらす可能性が ある。 領域の回復を急ぐ必要はないので、バックグラウンド fsck は、通常はほかのプロセスよりも低い優頂位で実行 される。ーヨ殳に、プロセスの優先頂位を下げるには、プロ セスの nice 値に正の値を設定する。これにより、 CPU に対するプロセスの優先頂位は低くなる。 fsck の性能はほ は完全に I/O に依存するため、 CPU に対する優先順位 を下げても実行時間への景彡響はほとんどなく、したがって I/O を発行する割合にも景グはない。 バックグラウンド fsck のように、 I/O の負荷か高いフ ロセスの資源使用率を下げる一ヨ勺な解決策として、ディ スクのストラテジー・ルーチンに小さな変更が加えられて いる。 I / O の要求が発行されると、ディスクのストラテ ジー・ルーチンは、ますプロセスが正の nice 値で実行さ れているかどうかを石忍する。ⅲ ce 値が正であり、ディ スクに対する未処理の I/O 要求がはかにも存在する場合、 プロセスは 100 分の nice 秒間スリーフ。状態におかれる。 したがって、十 4 のⅲ ce 値で実行されているプロセスは、 ディスクへの I/O 要求を発行するたびに 40 ミリ秒間ス リープする。このようなプロセスは、最大でも 1 秒間に 25 の I/O 要求しか発行できない。これは最新技術を用い 166 たディスクの帯域幅の約 3 分の 1 である。 nice 値が最 大 ( 十 2 ので実行されているプロセスは、 1 秒間に 5 つの I / O 要求に制限される。これは、ディスクへのアクセスで 競合するほかのプロセスがほとんど気つ、かないはど低い値 である。遅延が発生するのは、はかにディスクに対する未 処理の要求か存在する場合だけなので、アイドル中のシス テムでは、 I/O 負荷か高いプロセスでも最大速度で実行で きる。 アイドル中のファイルシステムで従来の fsck を実行す る際の所要時間を表 5 に示す。この fsck は nice 値 0 で実 行されている。この fsck はシステム上で唯一のアクティ プなプロセスなので、これは従来のディスク検査を実行す るのに最低限必喫な時間を示している。 アイドル中のファイルシステムでバックグラウンド fsck を実行するための所要時間を表 6 に示す。この fsck は nice 値 0 で実行されている。この fsck はシステム上で ーアクテイプなプロセスなので、これはバックグラウンド fsck を実行するのに最低限必要な時間にあたる。表 5 に示 した従来の fsck の夫行時間にスナップショットの作成お よひ削除の時間俵 1 および表 3 を参照 ) が追加されるた め、実行時間は予想された時間よりもすこし増えている。 4 つのプロセスか伺時に書込みをおこなっているファイ ルシステム上で、バックグラウンド fsck を実行するため の所要時間を表 7 に示す。この fsck は十 4 の nice 値で実 行されている。ほかの実行プロセスが優先されるため、実 行時間か約 10 倍に増えていることに注意してほしい。対 ほかのプロセスへの景グは、スルーブットの合引・ 照的に、 が 10 % 以下と最小限に抑えられている。 8> まとめと今後の課題 本稿では、 FFS のスナップショットを作成するガ去に ついて解説した。スナップショットを作成するファイル UNIX MAGAZINE 2002.10

表 5 アイドル中のファイルシステムでの従来の fsck の所要時 ファイルシステムのサイズ第幽 0.5GB 7.7GB 5.8 秒 50.9 秒 CPU 日繝 1.1 秒 8.3 秒 ソフト・アップデートを使用していること、フォアグラ ウンドでの検査が必要であるというマークが付いていない こと、バックグラウンドでの検査をおこなう際に書込み可 能な状態でマウントされていることか条件となる。これら の条件か満たされていれは、 fsck-ffs は終了コード 0 で 終了する。その他の場合は、 0 以外の終了コードで終了す る。ファイルシステムがクリーンである場合は 0 以外の 終了コードて終了するため、フォアグラウンドでの検査の 際に、ファイルシステムの状態がクリーンかどうかを検査 し報告することができる。 fsck 玉 s を一 F フラグ付きて呼 び出すと、検査はおこなわれないことに注意してはしい。 fsck-ffs は、フォアグラウンドとバックグラウンドのどち らの検査が必要かを判断し、適切な終了コードで終了する だけである。 fsck-ffs を -B フラグ付きで呼び出すと、指定された ( 運用中の可能生がある ) ファイルシステムで検査がおこ なわれる。修正は ( 前節で詳述した ) 訓整モードで重川乍し ているときに利用できるものに限られる。想定されていな いエラーか検出された場合、ファイルシステムにはフォア グラウンドでの検査が必要というマークが付けられ、 fsck- 飛はそオ ) 」 : の検査をおこなわすに終了する。 長年にわたる卩各や改良の結果、 fsck は I/O を最小限 に抑え、まとめて実行するように最適化されている。また、 fsck のデータ構造は、 CPU 日をほとんど消費しないよ うになっている。結果として、 fsck の実行時間は必要な I/O を実行するための時間で占められている。バックグ ラウンド fsck の陸能は、従来の fsck とはとんど変わらな い。同じアルゴリズムを使用しているため、 I/O の数やパ ターンは従来のプログラムとまったく同しである。更腰 求には、ディスクへの直接的な書込みではなくカーネル呼 出しが使用されるが、カーネル呼出しによるディスクへの 書込みは、通常は同じか、 ( ソフト・アップデートを利用 する場合は ) 若干少ない。バックグラウンド fsck でのお 7 バックグラウンド fsck の性能 UNIX MAGAZINE 2002 ユ 0 SC 翡 好評発売中 ! インターネットの 起源 ・ Katie Hafner 、 Matthew Lyon 著 ・加地永都子、道田豪訳 ・ A5 判、 336 ページ ・ ISBN 4-7561-3479-3 ・本体 2 , 500 円 + 税 誤った " 常識”を覆し、創設に携わった人びとの肉声を あますところなく伝える貴重な証言集 目次から 即断即決で 100 万ドル / 大聖堂を建てたのは誰か / 第 3 の 大学 / プログラムと格闘する日々 / トウルート宛必着 / ハッ キングと喧噪と / 電子メール / 手にしたロケット 参考文献、索引 Java プログラミング・ノート 国際化と 日本語処理 Where W 貶「 ds 5 ね y up Late The 0 ⅱ g ⅲ 5 0 「 The lnternet CAFE BABE ・風間一洋著 ・ A5 判、 312 ページ ・ ISBN 4-7561-3481-5 ・本体 3 , 000 円十税 Java による日本語処理、さらには国際化プログラミング に必須の知識を数多くのサンプル・プログラムを示し ながら平易に解説する。真の意味での "Write Once, Run Anywhere" を目指すプログラマーに最適の 1 冊 目次から Java はどんな言語か / 国際化と地域化 / Unicode / ロケー ル / 工ンコーディング / タイムゾーン / リソースパンドル / フォ ーマット出力と解析 / 文字列の比較 / テキストの境界解析 / インブットメソッド / 文字の表示 付録 : Unicode プロック / ロケール一覧 / 工ンコーティング名 一覧 / タイムゾーン D 一覧 / ユーロ通貨記号への対応 株式会社アスキー 〒 1 5 1 ー 8024 東京都渋谷区代々木 4 ー 33 ー 1 0 出版営業部 電話 ( 08 ) 535 ト 8194 165