ボトルネックが CPU、メモリ、I/O、またはネットワークのいずれであるかを判断するにはどうしますか?

Question

Accepted Answer

**リソース利用率と飽和度を確認し、測定で確認します。** 体系的なアプローチ — **USE メソッド**（Utilization、Saturation、Errors）— は各リソースをチェックして間違ったリソースを責めないようにします。

## なぜ重要なのか

すべてのリソース（CPU、メモリ、ディスク、ネットワーク）について、3 つのことを確認します：

```text
UTILIZATION → how busy is it (% time in use)?
SATURATION  → how much queued/waiting work (load, run queue, swap)?
ERRORS      → any errors (dropped packets, disk errors, OOM kills)?
→ a resource that is saturated, not just busy, is usually the bottleneck.
```

## リソースごとのツールと症状

各リソースには、標準ツールで読み取ることができる独特の特徴があります：

```text
CPU     → top/htop: high %us or load > #cores, run queue backed up
MEMORY  → free/vmstat: low free RAM + high SWAP in/out (si/so) → swapping = thrashing
DISK I/O→ iostat/vmstat: high %iowait, %util ~100%, high await → I/O-bound
NETWORK → iftop/sar/ss: bandwidth saturated, retransmits, high latency
```

主な区別：**高ロードで高い %us** は CPU バウンド、**スワッピング（si/so）** はメモリ圧力、**高い %iowait** は CPU がディスクを*待機中*でアイドル状態、高い**レイテンシ/再送信**はネットワークを指します。

```text
$ vmstat 1
 r  b   swpd  free   si  so   bi   bo  us sy id wa
 8  0      0  120m   0   0   12   20  92  6  2  0   ← CPU-bound (id=0, wa=0)
 1  3 800m   30m  40 120  900    8   5  3  2 90   ← I/O + swap (wa=90, so>0)
```

## 測定で確認

1 つの数値で止まらないでください。プロセスを**プロファイル**し（例：`perf`、CPU/ヒープ プロファイラー）ホット関数またはアロケーションを見つけ、1 つ変更して、**再度測定**します。症状は誤解につながる可能性があります — 高い CPU は実は ロック競合による ビジーウェイトであり、実際の作業ではないかもしれません。

## なぜ重要なのか

間違ったリソースを修正すること（CPU バウンド ボックスに RAM を追加する）はお金を無駄にし、役に立ちません。USE メソッドと適切なツールは実際の制約を迅速に分離し、再測定は修正が針を動かしたことを確認します。