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オールフラッシュ ストレージで
データベースのパフォーマンスを向上
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超高速取引やリアルタイムのリスク管理など、多くのデータベース アプリケーションでは、処理速度の数マイクロ秒の違いが機会の獲得や損失につながります

I/O処理の速度は、データベースのパフォーマンスを左右する重要な要素です。そのため、オールフラッシュ ストレージを活用してI/Oレイテンシを最小限に抑え、トランザクション パフォーマンスを向上させようと考える企業が増えています。

適切なオールフラッシュ ストレージを選択すれば、業績は確実に向上します。つまり、処理時間を大幅に短縮し、サーバ ハードウェアやデータベース ライセンスのコストを節減し、設置面積と消費電力を大幅に削減できます(詳細については、今月号の「フラッシュで実現。スピード社会のニーズに応えるストレージ パフォーマンス」の記事をご覧ください)。

データベース パフォーマンスを最大限に向上

これまで、データベース管理者(DBA)の課題は、比較的速度の遅いディスクを使って最大限のパフォーマンスを引き出すことでした。その目標を果たすため、DBAは長年にわたり、データ ストレージの計画と管理を慎重に行い、負荷の大きいログ ファイルをミラーリングされた高速なドライブ上で実行するなどのベストプラクティスに従ってきました。また、いわゆる「モンスターVM」問題や応答時間を予測できない状況を避けるため、多くのDBAはオーバープロビジョニングされた専用のインフラストラクチャを使用するという手段を採用してきました。

オールフラッシュ アレイでは、速度の遅いメカニカル ディスクの代わりにソリッドステート ディスク(SSD)を使用します。これにより、あらゆるパフォーマンスが大幅に向上します。フラッシュSSDでは、ハード ディスク ドライブ(HDD)に比べてIOPS値が数百倍になり、アクセス レイテンシもミリ秒レベルからマイクロ秒レベルに短縮されます。

しかし、さまざまなオールフラッシュ アレイが、程度の差こそあれおおむねハイパフォーマンス データベースのワークロードによく対応している秘訣は、アーキテクチャにあると言えます。フラッシュによって達成されるマイクロ秒レベルのレイテンシを最大限に生かすためには、最適化されたクリーンなデータ パスが不可欠です。ストレージ サービスが、安定した高速パフォーマンスの妨げとならないこと。これが重要なのです。

NetApp EF560

新しいNetApp® EF560®オールフラッシュ アレイはオールフラッシュのパフォーマンスを最大限に発揮するソリューションで、ビジネス クリティカルなデータベースに最適です。この新しいプラットフォームは、卓越したパフォーマンスという点でも、一貫したパフォーマンスという点でも、最先端のパフォーマンス結果を提供します。コンパクトな2Uのフォーム ファクタでありながら、最大65万IOPSと800マイクロ秒以下のレイテンシを達成するEF560は、まさにストレージ システム設計の重要さを物語る製品です。また、EF560には8世代にわたって開発されてきたSANtricityオペレーティング システムが搭載されており、実績のある信頼性と可用性を提供します。 NetApp® EF560®オールフラッシュ アレイ

EF560は、DBAによって策定されたハイパフォーマンス達成のためのベストプラクティスに準拠して設計されています。専用のストレージCPUで読み取り / 書き込みを高速に処理し、ホストのリソースを使用して圧縮を行います。コード パスがI/O処理に影響を及ぼすことは一切ないため、アレイに負荷がかかってもレイテンシはマイクロ秒レベルで済みます。また、稼働開始から1,001日を経過しても第1日目と同程度のレイテンシを維持し、想定外にレイテンシが急上昇することもありません。

オールフラッシュ ドライブならではのこの安定したパフォーマンスによって、予測可能で一貫した成果が得られます。ネットアップはEF560の性能とコストパフォーマンスの特性を、さまざまな社内ベンチマーク(IOPSおよびスループット)とSPC-1ベンチマークによって検証し、卓越した結果を得ています。

IOPSパフォーマンス

まず、EF560の読み取りワークロードのパフォーマンスを見てみましょう。読み取りは、オールフラッシュ アレイに関するレポートで最も頻繁に取り上げられるワークロードです。EF560は、わずか2Uのラック スペースで65万IOPSを持続し、レイテンシは800マイクロ秒です。これはEF550の性能を62.5%上回った数値であり、 パフォーマンスのしきい値を500マイクロ秒に設定した場合でも、EF560は628,000ものIOPSを達成できます。

ネットアップでは、実行が想定されるワークロードのコストパフォーマンスを高めるため、EF560のIOPSパフォーマンス特性をさらに一段階高く設定しています (テストで使用したシステムは、SSD 48台、RAID 5、ブロック サイズ8KBのEF560です)。

表1: さまざまな読み取り / 書き込みワークロードにおけるEF560のIOPSパフォーマンス

さまざまな読み取り / 書き込みワークロードにおけるEF560のIOPSパフォーマンス

出典:ネットアップ、2015年

SPC-1ベンチマークのパフォーマンス

ネットアップは、さらに詳細な検証を行うため、EF560でStorage Performance CouncilのSPC-1ベンチマークを実行し、その結果を公開しました。このベンチマークは、読み取りと書き込みの比率が高いハイパフォーマンス データベースをさまざまな条件でシミュレーションする、優れたテストです (詳細については、サイドバーの「SPC-1ベンチマークについて」をご覧ください)。EF560は、この監査済みのテストにおいて245,011.76 SPC-1 IOPS™を達成しました。平均応答時間(ART、負荷100%で測定)は0.93ミリ秒(930マイクロ秒)でした。しきい値を500マイクロ秒に設定した場合、EF560のパフォーマンスは196,008.41 SPC-1 IOPS、応答時間は0.53ミリ秒(530マイクロ秒)となります。一般的なお客様の要件は8万~12万IOPSであるため、EF560なら十分に対応できます。

図1. SPC-1におけるEF560の応答時間の変化

SPC-1におけるEF560の応答時間の変化

出典:『SPC-1 Benchmark EF560 Executive Summary

EF560は、SPC-1の「上位10機種」リストに掲載されているどの構成よりもSPC-1最少応答時間(LRT、負荷10%で測定)が短く、0.18ミリ秒(180マイクロ秒)でした。SPC-1 LRTは、ストレージ システムで対応可能な最少応答時間を示します。EF560 SPC-1のエグゼクティブ サマリーまたはレポート全文をご覧ください。

レイテンシを20分の1に短縮、ラック スペースを70%削減

高IOPSとマイクロ秒レベルのレイテンシは、ビジネスにどのようなメリットをもたらすのでしょうか。あるグローバルなインターネット ショッピング業者のお客様は、支払い処理の高速化と顧客満足度向上のために、一貫した低いレイテンシを実現する必要がありました。また、ダウンタイムが1分発生すれば多額の損益が生じるため、信頼性に極めて優れたシステムを求めていました。同社はEFシリーズを導入することにより、顧客の購入プロファイルと決済処理を管理しているOracleデータベースのパフォーマンスを以前の20倍に向上しました。詳しくはユーザ事例をご覧ください。

SPC-1のコスト パフォーマンス

SPC-1ベンチマークの主な特徴は、テスト対象の各構成について、SPC-1 IOPSあたりのコスト パフォーマンスを測定する点にあります。EF560はSPC-1 IOPSあたりのコストが0.54ドルで、SPC-1のコスト パフォーマンスを比較した「上位10機種」中、2位となりました。平均応答時間が1ミリ秒未満のアレイと比較すると、EF560のコストパフォーマンスは1位です。

EF560の詳細なSPC-1ベンチマーク結果については、RecoveryMonkey.orgにDimitris Krekoukiasが投稿したブログをご覧ください。

スループット

スループットや帯域幅も、フラッシュ アレイのパフォーマンスにとっては重要な要素です。スループットは、IOPSほど頻繁に話題になることはありませんが、アレイがランダム データではなくシーケンシャル データの読み取りや書き込みをいかに効率的に処理できるかを示す基準となります。すべてのデータベースには、重要なシーケンシャル コンポーネント(ログ ファイルなど)があります。分析処理やインメモリ データベースでは、高速ストリーミングによってデータを取り込むことで、非常に大きなメリットを得られることがあります。

この点でも、EF560は他の製品より際立っています。他のフラッシュ競合製品は、4GB/秒や8GB/秒の読み取りスループットを誇示していますが、EF560では、12GB/秒の読み取りスループットと6GB/秒以上の書き込みスループットを持続できます。

優れたスループットでビジネスを有利に展開

データを毎秒取り込み可能: ある石油採掘請負会社のお客様のCIOは、石油採掘データの取り込み頻度を毎分1回から毎秒1回に、つまり従来の60倍に向上したいと考えていました。同社はEFシリーズによってこの目標を達成しました。より詳細なデータを提供し、秒単位でデータを更新してリアルタイムに分析し、より的確な意思決定を支援できるようになりました。

レポート機能が4倍向上: ある不動産会社では、不動産分析アプリケーションを利用して国内全域の不動産データを取得、再編集し、銀行や金融、不動産の各業界に提供しています。この不動産会社は、自社のデータベース パフォーマンスを高速化し、サービスを加速する必要に迫られていました。同社はEFシリーズを導入し、以前は1日に1回しか更新できなかった査定情報を、1日に4回更新できるようになりました。その結果、より最新のデータを提供でき、住宅ローンの承認にかかる時間が短縮されて、顧客満足度が大幅に向上しました。詳しくはユーザ事例をご覧ください。

EF560のパフォーマンス強化点

EF560では、新たに次の4点についてパフォーマンスが強化されています。

  1. さらに高速になった新しいCPU: EF560は、新しい2.2GHz、6コアのIntel Xeonプロセッサを採用しており、ほぼ2倍のIOPS値を達成します。
  2. マルチコアSANtricityのサポート: ワークロードを複数のコア上に分割し、最新のSANtricity 8.20ソフトウェアを最適化することにより、 応答時間をさらに50%短縮しています。これはネットアップの最新のベンチマーク結果で実証されています。
  3. SSDのレイテンシを低減: ネットアップは引き続き、先進のSSDテクノロジを活用し、容量の拡張とレイテンシの低減を図り、IOPあたりのコストを業界最少レベルに抑えていきます。
  4. 最高速のファブリック接続をサポート: EF560ではホスト接続のオプションが増え、16Gbファイバチャネル×8と10Gb iSCSI×8に加えて、12Gb SAS×8および56Gb InfiniBand×4にも対応しています。

EF560の管理性と可用性の向上

EF560は、管理性と可用性が次の点で向上しています。

  • ドライブ ファームウェアのオンライン アップグレード
  • ドライブからのデータ退避機能(障害が発生したドライブからデータを別の場所へ複製)
  • DDPによる重要なセグメントの再構築(後ほど説明します)

EF560では、2Uのシェルフにデュアルアクティブ コントローラを格納できます。また、最大120台のSSD(現在は400GB、800GB、1.6TBに対応)を搭載可能なため、 アレイ1台で最大192TBの物理容量を利用できます。SSDは、Dynamic Disk Pools(DDP)またはRAID 0、1、5、6、10のどちらかを使用してボリューム内に構成されます。

図2. EF560の仕様

EF560の仕様

出典:ネットアップ、2015年

データ保護手法の選択

EF560の開発目標の1つは、ニーズに最も合った構成をお客様が簡単に選択できるよう、パフォーマンスと運用の特性を完全に明確化することでした。現在DDPは急速に普及しているため(導入済みEFシリーズの35%で、すでにDDPを使用)、DDPと他のRAIDレベルの選択基準もここで紹介します。

適切なデータ保護手法を選択するためには、まず御社の要件を確認し、図3のパフォーマンス ゾーン別に、どのような保護方式を適用すべきか検討します。次に、必要なパフォーマンスと容量を確保できる保護レベルを選択します。

図3. RAID 5、DDP、RAID 10を使用した場合のEF560のパフォーマンス

RAID 5、DDP、RAID 10を使用した場合のEF560のパフォーマンス

出典:ネットアップ、2015年

なお、この図は、ブロック サイズ8KB、読み取り75%、書き込み25%、レイテンシの上限0.6ミリ秒(600マイクロ秒)のワークロードに基づくものです。書き込みの比率が高くなると、各テクノロジを分けている線は左に移動します。

DBAにとって最適なデータベース パフォーマンス

高速で安定したパフォーマンスを発揮するオールフラッシュ アレイを見つけるためには、アーキテクチャを慎重に検討する必要があります。EF560オールフラッシュ アレイは優れたパフォーマンスを提供するアーキテクチャを採用しており、ビジネスクリティカルなハイパフォーマンス データベースに最適です。ストレージ システムの導入実績が100万台に近づきつつあり、99.999%以上の信頼性を備えたEF560は、DBAにとって頼れるパフォーマンスを提供するアーキテクチャです。

リソース

  • FlexPod Select for High Performance Oracle RAC
  • SASテクニカル レポート:『Performance and Tuning Considerations for SAS on NetApp EF550 Flash Array』
  • TR-4305:『Extreme Performance Solution for Oracle Database』
  • TR-4259:『Best Practice Guide for Microsoft SQL Server 2012 with NetApp EF-Series』

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Paul Feresten Paul Feresten
ネットアップ
プロダクト マーケティング担当シニア マネージャー

Paulは2005年にネットアップに入社し、現在、ソリッドステート テクノロジのマーケティングを担当しています。以前は、Data ONTAP、セキュア マルチテナンシー、Storage Efficiencyなど、ネットアップの重要なソフトウェアを担当していました。製品管理、営業、マーケティング、経営管理の分野で30年以上の経験を積んでおり、 ネットアップに入社する以前は、Data General、Digital Equipment Corporation、MSI Consulting、SEPATONに勤務していました。Paulはボストン大学で理学士号を、バブソン カレッジでMBAを、取得しています。
Mike Phelan Mike Phelan
ネットアップ
プロダクト マネージャー

Mikeは2012年4月にネットアップに入社し、現在、EFシリーズ担当プロダクト マネージャーを務めています。以前はテクニカル マーケティング エンジニアとして、EシリーズとEFシリーズ製品の多くの高度な機能について、テスト、執筆、トレーニング、プレゼンテーションを行っていました。MikeはSSD Cache、Dynamic Disk Pools、非同期リモート ボリューム ミラーリングに関する業務に幅広く携わっています。

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EF560についてさらに詳しく
新しいEF560について、ブログに投稿されたさまざまな記事を紹介します。

SPC-1ベンチマークについて
SPC-1は、Storage Performance Councilが提供する業界標準の監査済みSANベンチマークです。このベンチマークでは、さまざまなサイズの極めてランダムなI/Oを組み合わせてストレージに負荷をかけます。このワークロードには、OLTPやデータベースなどのアプリケーションの特徴であるクエリと更新の処理が含まれます。SPC-1ベンチマーク テストでは、通常の小ブロックの読み取りワークロードと比べ、はるかに大きな負荷がかけられます。実際、負荷の約60%が書き込み処理であるため、このベンチマークはフラッシュ ストレージにとって非常に過酷なものとなります。

DDPによる重要セグメントの再構築
EFシリーズとEシリーズはどちらも、Dynamic Disk Pools(DDP)テクノロジを採用しています。これにより、データ、パリティ情報、スペア容量をドライブ プール全体に均等に分散し、セットアップを簡易化して容量の利用率を最大限に高めます。

SANtricityの最新バージョンでは、DDPに重要セグメントの再構築機能が追加されています。2台のドライブに同時に障害が発生すると、両方のドライブ上にデータ ストライプを持つセグメントをSANtricityが自動的に特定し、そのセグメントを最初に再構築して、リスクを最小限に抑えます。
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