オンディスクキャッシュが読み出しと書き込みI/Oにどう影響するか

前回、以下の記事を書きました。

注釈：この記事はChatGPT 4.0とDALL·Eを使用して生成しています。

今回は、ストレージのパフォーマンスに大きな影響を与える「オンディスクキャッシュ」と、それが読み出しI/Oと書き込みI/Oにどのように作用するかについて説明します。オンディスクキャッシュとは、ディスク上の一時的なデータ保持領域のことで、アクセスされるデータの速度を向上させるために用いられます。

読み出しI/Oでのオンディスクキャッシュの役割

読み出しI/Oにおけるオンディスクキャッシュの主な役割は、頻繁にアクセスされるデータを一時的に保存し、データへのアクセス速度を速めることです。キャッシュは読み出し要求があった際に最初にチェックされ、要求されたデータがキャッシュ内にある場合（キャッシュヒット）、直接データを提供することができます。これにより、ディスクの物理的な読み出しプロセスをスキップし、応答時間を大幅に短縮できます。

書き込みI/Oでのオンディスクキャッシュの役割

書き込みI/Oの場合、オンディスクキャッシュは書き込み操作の一時的なバッファとして機能します。データは最初にキャッシュ領域に迅速に保存され、後でバックグラウンドプロセスによりディスクに書き込まれます。この方法により、システムは書き込み要求を即座に完了させたと見なし、他の操作に移ることができます。これは「ライトバックキャッシュ」と呼ばれ、データの書き込み速度を効果的に向上させますが、突然のシステム停止などによるデータ損失のリスクも伴います。

オンディスクキャッシュは、ディスクI/Oのパフォーマンスを向上させる重要な機能です。読み出し操作では応答時間の短縮を、書き込み操作では書き込み速度の向上を実現します。適切なキャッシュ管理と設定により、ストレージシステムの全体的な効率を最大化することが可能になります。

人間の記憶とオンディスクキャッシュの比較