まとめ

本章では，本研究で着目したカーネル外からのOSの動作推測について述べた．

GrayBox 手法の概念を活用し，OSの知識を利用することで，ある操作に対する

OSの動作を推測することができる．これにより，ある時点でのOSの内部状態を 推測することができ，従来よりもより多くのOSの内部挙動が把握可能となる．本

研究では，ユーザレベル，そしてVMMレベルという2種類のソフトウェアレイ ヤから OSの動作推測を行っている．ユーザレベルでは，プロセスのある操作に 対しての OSの動作を推測することで，これまで取得が困難であったファイルブ ロックの先読みサイズといった内部挙動が把握可能となる．一方，VMMレベルで は，あるデバイスの操作に対するOSの動作をあらかじめ推測する．これにより，

デバイスによるデータの通知や割り込み通知後の OSの内部挙動をVMM上で把 握することができる．次章より，これらのOSの内部情報の取得方法を用いた資源 管理ポリシーの変更について述べていく．具体的には，ユーザレベルで動作する ディスク帯域割り当てポリシーの変更機構，さらに VMMレベルでの資源管理ポ リシーの変更手法について具体的に述べていく．

第 4 ^{章 ユーザレベルでの}

ディスク帯域割り当て変更

本章では，ユーザレベルでプロセスのディスク帯域を制限する機構，DiscNice について述べる．ディスクI/OはCPU速度やメモリのアクセス速度と比べて格段 に低速である．そのため，プロセスのディスク帯域の割り当て方を用途に応じて 制御しなければ，アプリケーションのスループットは著しく低下してしまう．各プ ロセスのディスク帯域割り当て変更の必要性にもかかわらず，WindowsやLinux といった汎用 OSにはプロセスごとにディスク帯域を制限する資源管理ポリシー が導入されていない．また，これまでユーザレベルでディスク帯域の割り当てを 変更する機構は提案されていない．この理由はユーザレベルからプロセスのファ イルI/Oに伴うディスクI/Oを観測することができないためであると考えられる．

たとえプロセスがOSに対して発行するファイルI/Oを制限しても，ファイルI/O はディスクI/Oと連動しないため，ディスク帯域使用量を適切に制限することが できない．そこで，DiscNiceではディスクアクセスに関するOSの動作に着目す る．ファイルI/Oが発行された際，OSの動作を推測することでそのファイルI/O に伴って発行されるディスク I/Oサイズを推測する．推測したサイズから，各プ ロセスのディスク帯域使用量の把握を行う．そして，DiscNiceは搭載されたポリ シーに従ってファイル I/Oの発行率を調整することで，ディスク帯域使用量を制 限する．これにより，各プロセスのディスク帯域を制限するようカーネルを修正 したときに近い効果を得る．DiscNiceは以下の特徴をもつ．

• OSカーネルの変更が不要: DiscNiceは既存のOSカーネルに修正を加えず に導入することが可能である．DiscNiceの各モジュールは，カーネルの修正 やカーネルモジュールのロードを必要とせず，すべてユーザレベルで動作す る．カーネルの修正を要さないため，商用OSのWindowsであってもディス ク帯域の制限が原理的に可能である．

• ディスク帯域制御機構の移植性向上: DiscNiceのすべてのモジュールをユー

ザレベル上で実装しており，またOS固有の機能を用いていない．そのため，

システムコール等のインターフェースの変更は要するものの，カーネルレベ ルのディスク帯域制御機構と比べると，他のOSへの移植が容易である．

• ポリシーと機構との明確な分離: DiscNiceでは，プロセスのディスクI/Oサ イズを推測する方法(機構)と，ディスクI/Oを制限するために行うファイル I/Oの発行制限の仕方(ポリシー)を明確に分離している．これにより，ポリ シーを変更する際はポリシーのみの実装を変更すればよく，ディスク帯域使 用量の制限の仕方を用途に応じて設定できる．

プロトタイプをLinux 2.4.27上に実装した．そして，実際のアプリケーション を含むベンチマークを用意して実験したところ，DiscNiceはディスク帯域使用量 を制限可能な精度でディスクI/Oサイズを推測できることがわかった．また，各 ベンチマークディスク帯域使用量をポリシーに従い制限し，バックグラウンドタ スクが起こすディスク競合を緩和することで，フォアグランドタスクのスループッ ト劣化を抑えられることがわかった．加えて，DiscNiceによるオーバヘッドを計 測するために，実際のアプリケーションを用いて，DiscNiceを稼働させたときと そうでないときとの実行時間を比較した．すると， 実行時間の増加は12%以下に とどまった．

本章では，まずディスク帯域制限の必要性について示し，ユーザレベル上での ディスク帯域制限の困難さについて述べる．次に考慮すべき OSの動作について

述べ，DiscNiceの設計，実装および実験について述べる．そして，最後に本章を

まとめる．