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LinuxのI/O統計情報

目次: Linux

Linuxは各プロセスがどれくらいI/Oを行ったか記録していて、procファイルシステムの/proc/[pid]/ioファイルから読み出すことができます。

各フィールドの意味についてはUbuntuのマニュアル（Ubuntu Manpage: proc - プロセスの情報を含む疑似ファイルシステム）が日本語でも読めるしわかりやすいです。

（catを起動する、pidは1690787）

$ cat /proc/1690787/io

rchar: 3980
wchar: 0
syscr: 9
syscw: 0
read_bytes: 0
write_bytes: 0
cancelled_write_bytes: 0

（catにaとEnterを入力する）

$ cat /proc/1690787/io

rchar: 3982
wchar: 2
syscr: 10
syscw: 1
read_bytes: 0
write_bytes: 0
cancelled_write_bytes: 0

例としてaとEnterをcatに入力してみました。読み出し側を見てみると、rcharが2増えているのでaと改行文字の2バイトを、syscrが1増えているので1回のread()システムコールで読み出しているのでしょう。read_bytesが増えていないところを見ると、ファイルではなく端末から読み出したことも推測できます。

書き込み側はwcharが2増えているのでaと改行文字の2バイトを、syscwが1増えているので1回のwrite()システムコールで端末に書き出したと推測できます。読み込み側と異なり、書き込み側はファイルシステム層に書き出したかどうかは不明な仕様です。

I/O統計情報を有効にする方法

最近のUbuntuやDebianであればデフォルト有効ですが、わざと無効にしているシステムもあるので有効にする方法を紹介しておきます。

LinuxカーネルのCONFIG_TASK_IO_ACCOUNTINGを有効にすると使用できます。CONFIG_TASK_XACCT、CONFIG_TASKSTATSに依存しているので合わせて有効にする必要があります。menuconfigから有効にする場合は下記の場所にあります。

General setup  --->
  CPU/Task time and stats accounting  --->
    [*] Export task/process statistics through netlink
    [*]   Enable extended accounting over taskstats
    [*]     Enable per-task storage I/O accounting

ちなみにx86_64向けではデフォルトコンフィグarch/x86/configs/x86_64_defconfigで太古の昔、2008年くらい（2.6.30くらいの時代）から有効になっています。

100万回のHello, World! - 補足

目次: ベンチマーク

前回はループ、再帰なし、1000バイト以下で100万回のHello, World!を実施する問題に対し、バイナリサイズを104バイトまで削るためのアイデアと実装方法をご紹介しました。

100万回のHello, World!プログラムの方は所定の範囲に収まって動作しているので、特に変えなくて良いです。気になるとすれば、プログラムの終了ステータスがエラー（今は60）になっている程度です。原因はexitシステムコールに渡す引数が0ではないからで、syscall命令を呼ぶ前にrdiを0にすれば直ります。まあ、できたら良いな程度で動作には関係ありません。

Linuxのシステムコール呼び出し規約は下記のようになっています。

バイナリファイルのサイズをこれ以上短くしようとするなら、ELFヘッダとプログラムヘッダをさらに重ねる必要があります。ELFヘッダとプログラムヘッダを完全に重ねると64バイト（2020年7月5日の日記参照）になりますが、プログラムはSegmentation Faultになってしまって動作しませんから、動作可能な重ね方を探す必要があります。