要約 今回は、Prometheusの高度なクエリ技術について探ります。レート計算、集計、複雑な結合などを含みます。この記事を読み終える頃には、データの忍者のようにメトリクスを自在に操り、隠れたパターンを見つけ出し、システムを最適化できるようになるでしょう。 基本: 簡単なおさらい 高度な内容に進む前に、基本を簡単におさらいしましょう: * Prometheusは時系列データをメトリクスとして収集します * PromQL (Prometheus Query Language) はこれらのメトリクスをクエリするために使われます * シンプルなクエリは次のようになります: http_requests_total 基本を押さえたところで、さっそく高度なクエリ技術に取り組んでみましょう！ レート: メトリクスの心拍 Prometheusで最も強力な関数の一つがrate()です。これは、指定された時間枠内での時系列の1秒あたりの平均増加率を計算します。使用例は以下の通りです: rate(http_requests_...

1. パーティショニング: パフォーマンス向上のためのスライスとダイス 巨大なテーブルを手動で分割していた時代を覚えていますか？その時代はもう終わりました。PostgreSQLのパーティショニング機能が、あなたの手間を省いてくれます。 なぜ気にするべきか？ * クエリのパフォーマンス向上 * 大規模データセットのメンテナンスが容易に * 効率的なデータアーカイブ パーティショニングテーブルを作成する簡単な例を見てみましょう: CREATE TABLE measurements ( city_id int not null, logdate date not null, peaktemp int, unitsales int ) PARTITION BY RANGE (logdate); CREATE TABLE measurements_y2020...

分散システムのジレンマ 解決策に入る前に、問題を理解しておきましょう。分散システムでは、メッセージの順序を保証することは、猫をまとめるようなものです。理論的には可能ですが、実際には難しいです。なぜでしょうか？分散環境では、時間は絶対的ではなく、ネットワークの遅延は予測不可能で、マーフィーの法則が常に働いているからです。 無秩序の危険性 * データの不整合 * ビジネスロジックの破綻 * 不満を抱くユーザー（そしてさらに不満を抱くマネージャー） * 別のキャリアを選ぶべきだったという漠然とした不安感 しかし、心配しないでください！ここで登場するのが、ダイナミックなデュオ、KafkaとZookeeperです。 Kafka登場: メッセージングのスーパーヒーロー Apache Kafkaは単なるメッセージングシステムではありません。パブ/サブフレームワークのスーパーマンです。LinkedInの深部で生まれ、世界中のプロダクション環境で実戦テストされてきたKafkaは、メッセージの順序を維持するための強力な武器を持っています。 Kafkaの順序維持の秘密兵器 1...

無限の空間の幻想 仮想メモリの本質は、存在しないメモリを持っているかのような幻想を作り出すことです。しかし、この魔法のような仕組みはどのように機能しているのでしょうか？ ページテーブルの登場 ページテーブルは、メモリ管理の無名のヒーローです。仮想アドレスの広大な空間と物理メモリの限られた領域をつなぐ地図のような役割を果たします。以下はその仕組みの簡単な説明です： struct PageTableEntry { uint32_t physical_page_number : 20; uint32_t present : 1; uint32_t writable : 1; uint32_t user_accessible : 1; uint32_t write_through : 1;...

Unix哲学: 簡単なおさらい 未来に進む前に、少し過去を振り返ってみましょう。Unix哲学とは、もしあなたが大きなGUIの下で生活していたなら知らないかもしれませんが、小さくて集中したツールを作り、それが一つのことをうまく行い、簡単に組み合わせられるようにすることです。大人のためのLEGOのようなものですが、セミコロンが多いです。 基本的な原則は以下の通りです: * 一つのことをうまく行うプログラムを書く * 一緒に動作するプログラムを書く * テキストストリームを扱うプログラムを書く、なぜならそれが普遍的なインターフェースだからです 簡単ですよね？でも、そう簡単ではありません... 問題: 複雑さの増大 今日に進むと、私たちはマイクロサービス、コンテナ化、分散システムの海に溺れています。私たちの「シンプル」なアプリケーションは、酔っ払ったクモがウェブを織ろうとしているように見えます。あまりにもひどくなって、システムアーキテクチャを理解するためにグラフ理論の博士号が必要な開発者もいます。 "以前は開発者でした。今はフルタイムのYAML使いです。" -...

過去: 肩越しレビューからプルリクエストへ 少し過去を振り返ってみましょう: * 肩越しレビュー: 昔ながらの方法。簡単で非公式、レビューが終わるとすぐに忘れられることが多い。 * メールスレッド: 1つの関数について50通のメールが続くことほど「効率的」なものはない。 * 専用のレビュー会議: 開発者が木曜日を嫌う理由。 * プルリクエスト: 現在のゴールドスタンダード。非同期で記録され、ワークフローに統合されている。 プルリクエストは長年にわたって信頼できる仲間でした。しかし、正直に言うと、完璧ではありません。 プルリクエストの問題点 誤解しないでください、プルリクエストは素晴らしいです。でも、いくつかの問題があります: * コンテキストスイッチング: コーディングとレビューを毎時間切り替えることほど生産性を下げるものはありません。 * フィードバックの遅延: コメントをもらう頃には、次のタスクに移っているか、コードの内容を忘れていることが多い。 * レビューのボトルネック: プルリクエストが何日も放置され、デジタルの埃をかぶっているときのあの感じ。...

要約: ゼロコピーI/Oの概要 ゼロコピーI/Oはデータのテレポーテーションのようなものです。ディスクからネットワークへ（またはその逆へ）データを移動する際に、ユーザースペースメモリでの不要な寄り道を避けます。その結果、システムのパフォーマンスを大幅に向上させる高速なI/O操作が可能になります。しかし、その前に、従来のI/O操作について簡単に説明しましょう。 昔ながらの従来のI/O操作 従来のI/Oモデルでは、データは次のような経路をたどります: 1. ディスクからカーネルバッファに読み込む 2. カーネルバッファからユーザーバッファにコピーする 3. ユーザーバッファからカーネルバッファに戻してコピーする 4. カーネルバッファからネットワークインターフェースに書き込む コピーが多いですね。各ステップは遅延を引き起こし、CPUサイクルを消費します。まるでピザを注文して、隣の家に届けられ、次に郵便受けに届けられ、最後に自宅に届くようなものです。...

eBPFって一体何なの？ eBPF、つまり拡張されたBerkeley Packet Filterは、カーネルにスーパーパワーを与えるようなものです。カーネルのソースコードを変更したり、カーネルモジュールをロードしたりせずに、Linuxカーネル内でサンドボックス化されたプログラムを実行できます。カーネルの機能を安全かつ効率的にその場で拡張する方法と考えてください。 でも、まだまだあります！eBPFはもはやパケットフィルタリングだけのものではありません。セキュリティからパフォーマンス分析まで、幅広いタスクに使用できる汎用技術に進化しました。 eBPF革命：なぜ気にするべきなのか？ 「また新しいバズワードか」と思うかもしれませんが、eBPFは本当にゲームチェンジャーです。理由は以下の通りです： * パフォーマンス: eBPFプログラムはカーネル空間で実行されるため、非常に高速です。 * 柔軟性: ネットワークセキュリティからパフォーマンストレースまで、eBPFを様々な用途に使用できます。 * 安全性: eBPFプログラムは実行前に検証され、カーネルをクラッシュさせたりハング...

時間の欺瞞的な単純さ 一見すると、時間は単純に見えます。結局のところ、私たちは皆、時計の読み方を知っています。しかし、プログラミングの世界では、時間は気まぐれな存在であり、インディ・ジョーンズでさえ二度考えさせるような罠と落とし穴に満ちています。なぜdatetimeが開発者にとって究極のボス戦なのかを見てみましょう： 1. タイムゾーン：すべての開発者の悩みの種 ああ、タイムゾーン。プログラマーに対する宇宙のジョークです。すべてを理解したと思った矢先に、夏時間がやってきてテーブルをひっくり返します。ここにその混乱の一端があります： from datetime import datetime from zoneinfo import ZoneInfo # 無害に見えるコード nyc_time = datetime.now(ZoneInfo("...

ジュラ紀時代: メインフレームとモノリス コンピュータの先史時代（つまり1970年代）には、メインフレームがデジタル世界を支配していました。これらの巨大なコンピュータは、その時代のT-レックスのようなもので、強力で中央集権的であり、コンクリートブロックのように柔軟性がありませんでした。 "メインフレームはコンピューティングの恐竜であり、まだ絶滅していないが、絶滅危惧種リストに載っている。" - 匿名のIT化石 教訓1: 中央集権化が常に答えではない。メインフレームは計算には優れていましたが、ボトルネックを生み出し、鎮静剤を飲んだナマケモノのように機敏ではありませんでした。 クライアントサーバー革命: 中世の到来 80年代と90年代に入ると、クライアントサーバーアーキテクチャが輝かしい騎士のように登場しました。突然、複数のマシンに処理とストレージを分散できるようになりました。それはまるで再び火を発見したかのようでした！ クライアントサーバー時代の重要なポイント: * 分散コンピューティングが現実のものに * ユーザーインターフェースが美しくなった（さようなら、緑の画...

キャッシュ階層: 簡単なおさらい パフォーマンスの達人のようにキャッシュを活用する前に、まずは何を扱っているのかを簡単に振り返りましょう: * L1キャッシュ: スピードの鬼。小さいけれど非常に高速で、通常は命令キャッシュとデータキャッシュに分かれています。 * L2キャッシュ: 中間の存在。L1より大きいが、まだかなり速い。 * L3キャッシュ: 優しい巨人。大容量でコア間で共有されますが、他のキャッシュより遅いです。 覚えておいてください: CPUに近いほど速いが小さいキャッシュです。速度と容量のバランスが重要です。 なぜ気にする必要があるのか？ 「これはCPUの仕事じゃないの？プログラマーの私がキャッシュレベルを気にする必要があるの？」と思うかもしれませんね。でも、キャッシュを意識したコードとそうでないコードの違いは驚くべきものです。場合によっては2倍、5倍、さらには10倍の速度向上が可能です。 信じられませんか？実際の例を見て、その魔法を体験してみましょう。 例1: 行列乗算の改善 クラシックな例から始めましょう: 行列乗算です。以下は単純な実装です:...

TL;DR: ネイティブコンパイルの冒険 Quarkusのネイティブコンパイルは、JavaコードをGraalVMの魔法の世界に送り出すようなものです。コードを分析し、最適化し、スリムで効率的なネイティブ実行ファイルに変換します。その結果は、驚くほど速い起動時間とメモリ使用量の削減です。コンテナ化されたアプリがまるでコードジムに行ったかのように感じられるでしょう。 旅の始まり: 舞台を整える 細かい部分に入る前に、まずは状況を整理しましょう。あなたのQuarkusアプリケーションは、最新のJavaの良さを詰め込んで丁寧に作られています。ネイティブコンパイルで次のレベルに進む準備ができています。しかし、その運命のコマンドを実行するとどうなるのでしょうか？ ./mvnw package -Pnative ここから魔法が始まり、コードは変身の旅に出発します。 フェーズ1: 大分析 ネイティブコンパイルの物語の最初のステップは理解です。GraalVMのネイティブイメージツールがフル稼働し、アプリケーションを深く分析します。まるでコード探偵のように、すべての実行パスを追い、メモを...

では、このトレンドを推進しているのは何でしょうか？懐古主義ではありません。それは確かです。企業は、自社の技術スタック全体をコントロールすることで、以下のような大きなメリットを得られることに気づいています。 * パフォーマンスと最適化の向上 * セキュリティとデータ管理の強化 * サードパーティベンダーへの依存の軽減 * イノベーションの可能性の拡大 * ユーザーエクスペリエンスの向上 実際の例を見てみましょう。 Apple: 垂直統合の元祖 Appleは、1990年代後半にスティーブ・ジョブズが復帰して以来、垂直統合の代表的な存在です。しかし、最近ではさらにその高みを目指しています。 * Mac用の独自チップ（M1、M2）の設計 * iPhoneやiPad用のカスタムGPUの作成 * 独自のプログラミング言語（Swift）の開発 その結果は？驚異的なパフォーマンス、シームレスな統合、そして顧客を引きつけ続けるユーザーエクスペリエンスです。 Amazon: 書籍からブロードバンドへ Amazonは、...

TL;DR: DNS解決の概要 DNS解決は、世界中のサーバーが行うハイテクな「伝言ゲーム」のようなものです。あなたのリクエストは、ローカルDNSリゾルバからルートサーバー、TLDサーバー、そして権威あるネームサーバーへと跳ね回り、最終的に必要なIPアドレスにたどり着きます。これは、デジタルの天才のようにIPアドレスを暗記する手間を省くために、ミリ秒単位で行われる複雑なクエリと応答のダンスです。 DNS階層: インターネットのバベルの塔 詳細に入る前に、DNS階層を俯瞰してみましょう。これは逆さまの木のように構造化されており、各レベルが探しているものの場所について少しずつ多くを知っています: * ルートサーバー: インターネットの全知の長老 * トップレベルドメイン (TLD) サーバー: .com、.org、.netなどの門番 * 権威あるネームサーバー: 神聖なIPアドレスの管理者 * 再帰的リゾルバ: あなたの個人的なDNS探偵 では、DNSクエリの壮大な旅を追いかけてみましょう！ ステップ1:...