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Data ONTAP 8 Cluster-Modeを実行するFAS6200のパフォーマンスとスケーラビリティ
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2011年11月1日、ネットアップはData ONTAP® 8をCluster-Modeで実行するNetApp® FAS6200シリーズのシステムでSPECsfs2008 NFSベンチマークの記録を樹立しました。ネットアップはSPECsfs2008_nfs.v3において150万opsを超える記録を達成し、従来の記録よりもパフォーマンスが35%向上したにもかかわらず、使用したインフラは半分にも達しませんでした。

この記事では、Data ONTAPを使用してHPCレベルのパフォーマンスを実現し、お客様がネットアップに期待する豊富な機能セットを提供する仕組みについて説明します。まず、Cluster-Modeの背景について簡単に説明します。次に、ネットアップが実行したベンチマーク作業について説明し、最高レベルのパフォーマンスだけでなくクラスタの拡張に伴って優れたスケーラビリティも発揮されることを示します。

Cluster-Modeの基礎

ご存知のように、Data ONTAP 8ではData ONTAP 7GとData ONTAP GXの機能が単一のコード ベースに結合され、2つの異なる動作モードが有効になります。7-ModeではData ONTAP 7.3.xリリースと同等の機能を使用することができ、Cluster-Modeではグローバル ネームスペースやクラスタ ファイルシステムを含むマルチコントローラ構成がサポートされます。したがって、Data ONTAP 8ではビジネスに最適な方法でストレージ容量およびパフォーマンスをスケール アップまたはスケール アウトすることができます。

Cluster-Modeの場合、基本的な構築ブロックは、ユーザが使い慣れた標準FASまたはVシリーズのHAペアで構成されます。HAペアは、標準動作時には各コントローラがディスクの半数を処理し、障害発生時には他方のコントローラのワークロードを引き継ぐアクティブ / アクティブ構成です。HAペア内の各コントローラをクラスタ「ノード」といいます。複数のHAペアを1つのクラスタに統合する場合は、専用の10ギガビット イーサネット(10GbE)クラスタ インターコネクトが必要です。このインターコネクトは信頼性を高めるため冗長で、クラスタ通信とデータ移動の両方に使用されます。

Cluster-Modeで使用する構築ブロックは、同種のものでなくてもかまいません。既存のFAS HAペアを使用してクラスタを構築することも可能です。パフォーマンスを強化する場合は、クラスタに新しいFASシステムを追加します。必要に応じて、クラスタ内の古いシステムを無停止で「廃棄」することもできます。

Data ONTAP 8 Cluster-Modeの詳細については、最新のネットアップ テクニカル レポート(英語)を参照してください。

Cluster-Modeシステムは同機種または異機種混在(図を参照)のFASまたはVシリーズ ストレージ システムで構成されており、すべてのストレージ アクセス プロトコルを同時にサポートできます。

図1)Cluster-Modeシステムは同機種または異機種混在(図を参照)のFASまたはVシリーズ ストレージ システムで構成されており、すべてのストレージ アクセス プロトコルを同時にサポートすることができます。

SPECsfsで業界屈指の結果を実現

Cluster-Modeの基本について理解したところで、次にSPECsfsベンチマーク結果を実現した構成について説明します。ベンチマークについて多少の知識があればご存知のように、多くの記録は、試験所以外ではほとんど見かけることがないようなシステムを使用して達成されています。今回のテストでは、データセンターの実状に即して設定および運用を簡単に行える構成を使用することにしました。

ネットアップのテスト用ストレージ システムの構成:

  • FAS6240ストレージ コントローラ×24(HAペア×12)
  • 各コントローラに512 GB Flash Cacheモジュールを搭載
  • RAID-DP® RAIDグループ内に合計1,728本のディスク ドライブ(コントローラごとに72本のディスク)を装備

FAS6200エンタープライズ ストレージ シリーズのミドル プラットフォームであるFAS6240を選択しました。このプラットフォームが最も一般的に使用されているためです。シリーズ最高峰のFAS6280を使用すると、同じテスト条件でさらに優れたパフォーマンスを実現できると予想されます。

単一のFAS6240コントローラには最大3 TBのFlash Cacheを搭載できます。したがって、各クラスタ ノードに512 GBカードを1枚挿入するように制限することは、一般的なデータセンター構成に導入されているシステムと比較して切り詰めた状況を再現したものと言えます。また、最近のSPECsfsテスト構成には多数のSolid-State Disk(SSD)ドライブが配置されていることがありますが、それと比較しても控えめな構成です。

同様に、単一のFAS6240コントローラで最大1,440台のドライブがサポートされることを考えると、コントローラごとのドライブ数を72に制限することは、低レベルの構成であると言えます。使用したディスクは450 GBのSASドライブ1,500本です。ネットアップのダブルパリティRAID 6実装のRAID-DPをすべてのテストで有効にしました。これはお客様に提供している標準構成ですが(RAID-DPはネットアップのデフォルト)、他社が一般に実行するSPECsfsテストとは大幅に異なり、ミラーリングを使用してRAIDのオーバーヘッドを回避することはありません。

SPECsfs2008の結果を図2にグラフで示します。エンドポイントの最大スループットは1,512,784 SPECsfs2008_nfs.v3 opsです。平均遅延を示すOverall Response Time(ORT;総合応答時間)は1.53ミリ秒(点線)でした。ネットアップのSPECsfs2008結果の詳細については、SPEC Webサイト(英語)を参照してください。SPECsfsについての知識があればわかるように、スタンドアロン ストレージ システムの場合と非常によく似たプロファイルをクラスタが示しています。スループットが低いと、クラスタの応答時間(要求を実現するための所要時間)は短くなり、負荷が増すにつれて応答時間は漸増します。

ネットアップでは何年もの間、応答時間が短いことをトレードマークにしてきました。今回の結果は、データ アクセスの最適化を意図しなかったにもかかわらず、この伝統が引き継がれていることを示しています。実際、ネットアップのテスト環境は、この点に関して最適とは程遠いものでした。テスト クライアントは、データの実際の配置場所に関係なく、任意のクラスタ ノードからデータを要求しました。これは、任意の単一ノードで受信された要求は、24個のうち平均して23個が、ノード外のデータに対するものであったことを意味します。このことからわかるように、Microsoft® Exchange、データベース アプリケーション、仮想マシンのような遅延の影響を受けやすいワークロードは、ネットアップのクラスタで効率的に実行されることになります。

スループット(SPECsfs ops)とクライアント応答時間の関係を示すData ONTAP 8.1 Cluster-ModeでのSPECsfsの結果 最大スループットは1,512,784 opsでした。点線はORTの1.53ミリ秒を示します。

図2)スループット(SPECsfs ops)とクライアント応答時間の関係を示すData ONTAP 8.1 Cluster-ModeでのSPECsfsの結果 最大スループットは1,512,784 opsでした。点線はORTの1.53ミリ秒を示します。

スケーラビリティのリニアな向上

実際は、SPECsfsで150万opsを処理できるストレージ クラスタが今すぐ必要になることはほとんどありません。ただし、単一ストレージ システムを使用した場合には得られない、優れたパフォーマンスが必要になることがあります。大規模な仮想化、クラウド コンピューティング、データの巨大化という現在の傾向が続くかぎり、パフォーマンスに対する要求が予定よりも早く増大する可能性があります。そのため、ネットアップでは自社製クラスタのスケーラビリティについてもテストする必要がありました。

前述の24ノード構成におけるSPECsfs2008の結果だけでなく、4ノード8ノード12ノード16ノード、および20ノードのFAS6240システム クラスタを使用した5つの中間結果も公表しました。どの場合も、ノードごとの構成は前述の24ノードの場合と同じで、コントローラ ノードごとに512 MBのFlash Cacheと72本のディスクを搭載しました。

図3に示すように、ノードを追加した場合のパフォーマンスの増加は極めて直線的です。一方、ORTはテストしたすべての構成で一定しています。

クラスタ サイズとSPECsfs2008のスループットおよびORTの関係

図3)クラスタ サイズとSPECsfs2008のスループットおよびORTの関係

これからわかるように、クラスタを段階的に増強した場合にパフォーマンスがどれだけ向上するかを予測できます。応答時間が極端に増加することはなく、遅延の影響を受けやすいアプリケーションのパフォーマンスが低下することもありません。

まとめ

ネットアップが行った最新のSPECsfs2008 NFSベンチマークの結果は、パフォーマンスが業界屈指であることと、スケーラビリティに線形性があることを示しています。Data ONTAP 8 Cluster-Modeを実行するFAS6200システムでは、主要IT分野でHPCレベルのストレージ パフォーマンスを実現できます。パフォーマンスが向上し、遅延が軽減されるだけでなく、ネットアップの完全なStorage Efficiencyと広範なデータ保護、Nondisruptive Operations(NDO)、さまざまなパートナー エコシステムとの統合、セキュア マルチテナントやクラウド環境を完全にサポートします。

FASシステムとVシリーズのいずれを選択するかに関係なく、Data ONTAP 8 Cluster-Modeを使用すると「常時稼働」という信頼性を実現し、無停止の運用、柔軟性の向上による市場の変化への事前対応、およびビジネス拡張に必要な運用の効率化を図ることができます。

 FAS6200についてご意見をお寄せください。

ご質問、意見交換、情報提供は、ネットアップのコミュニティサイトまでお願いいたします。

Chris Lemmons
ワークロード エンジニアリング担当
シニア マネージャー


Chrisは、Data Generalから始まり、Ziff-DavisおよびVeriTestにおいて、IT業界における28年というキャリアの大半を、コンピュータやストレージのパフォーマンスについての知識を極めることに費やしてきました。7年前にネットアップに入社して以来、ほぼストレージ パフォーマンスの専任担当者として、特にOracle®、Exchange、VMware®などのエンタープライズ アプリケーション環境に注力しています。



Bhavik Desai
ネットアップ
パフォーマンス エンジニア


Bhavikはクレムソン大学のコンピュータ科学の修士号を取得したあと、新卒としてネットアップに入社しました。ネットアップ勤務の3年間は Exchange、VMware、Hyper-V™など、ネットアップ ストレージを使用した さまざまなテクノロジーのパフォーマンス向上に 取り組んできました。最近では、 SPECsfs2008や SPC-1などの業界標準ベンチマークに主に取り組んでいます。


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ネットアップと競合他社の比較

他に2社が、最新のSPECsfs2008 NFSベンチマーク結果で100万opsを超える処理性能を実現しています。1社はHPC専用ソリューションを使用し、もう1社はサードパーティ製ストレージの前面にキャッシュ アプライアンスを配置しています。ただし、ネットアップでは、企業環境に必要なHPCレベルのパフォーマンス、スケーラビリティ、ストレージ効率、および統合データ プロテクションをユニファイド ストレージで実現できるのは、ネットアップのみであると確信しています。

ネットアップの結果と最近公開された結果の詳細な比較については、ネットアップ TR-3990(英語)を参照してください。ネットアップのDimitris Krekoukiasの最新ブログ(英語)でも、SPECsfs結果について詳細に説明しています。


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