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提升 SQL Server 環境的效能與 ROI
Chris Lemmons
Chris Lemmons
NetApp EIS 技術行銷
總監

如果貴組織使用 Microsoft SQL Server 和 Oracle DB 之類的資料庫,您大概知道這些廠商主要是「以核心為單位」來銷售產品授權。Microsoft 最近將 SQL Server 2012 與 2014 的授權從「以插槽為單位」改為「以核心為單位」。這項改變會對資料庫的總營運成本產生重大影響,特別是在新伺服器核心數量不斷增加的時候。事實證明,正確的儲存基礎架構能夠降低資料庫成本、提高生產力,並使基礎架構回復平衡狀態。

NetApp 發現,許多客戶環境中的伺服器 CPU 使用率過低,往往只達 20% 而已。這通常是 I/O 瓶頸所造成的情況。伺服器核心必須等待來自硬碟機 (HDD) 的 I/O。我們一直密切研究 All Flash 儲存設備對使用 HDD 型儲存系統之 SQL Server 環境的影響。NetApp® All Flash FAS 平台能為 SQL Server 帶來世界級的效能,再加上叢集式 Data ONTAP® 的儲存效率、應用程式整合、不中斷營運及資料保護,使其成為 SQL Server 環境的最佳選擇。

測試顯示,All Flash FAS 能將 IOPS 與資料庫伺服器的 CPU 使用率提高 4 倍,同時縮短延遲時間達 95%,您只需要一半數量的伺服器就可實現同等效能。如此可以減少所需的伺服器數量與需要授權的核心數量,不僅成本支出節省 50% 以上,而且只要六個月就能回收 Flash 投資。

圖 1) NetApp All Flash FAS 能提高 SQL Server 資料庫伺服器的 CPU 使用率,降低成本支出。

資料來源:2015 年 NetApp 資料

不論使用新版 SQL Server 或選擇升級舊版,您怎能輕易放棄重新評估儲存環境的好機會。

Microsoft SQL Server 2005 即將停止支援

Microsoft 已定於 2016 年 4 月結束對 SQL Server 2005 的延長支援,距離今天剩下不到一年的時間。而 Microsoft Windows 2003 的支援也在 2015 年 7 月結束。如果您目前使用的是 Windows Server 2003,升級 SQL Server 肯定需要添購新伺服器硬體。

如果您現在執行 Windows Server 2003,則在升級 SQL Server 時,肯定會需要新的伺服器硬體。立即評估您的伺服器和儲存設備選項,以掌控成本。

測試方法

為了測試 Flash 對 SQL Server 效能的影響,我們將舊版 HDD 型儲存系統替換為 All Flash FAS AFF8080 EX。舊版系統搭載將近 150 個 HDD,這是支援 SQL Server 的 HDD 儲存系統的典型組態。AFF8080 EX 只使用 48 個 SSD。

表 1) 測試使用的元件。

測試組態元件 詳細資料
SQL Server 2014 伺服器 Fujitsu RX300
伺服器作業系統 Microsoft Windows 2012 R2 標準版
SQL Server 資料庫版本 Microsoft SQL Server 2014 企業版
每部伺服器的處理器數量 2 個 2.30 GHz 的 6 核心 Xeon E5-2630
光纖通道網路 支援多重路徑的 8Gb FC
儲存控制器 AFF8080 EX
Data ONTAP 版本 叢集式 Data ONTAP® 8.3.1
磁碟機數量與類型 48 個 SSD

資料來源:2015 年 NetApp 資料

測試組態包含 10 部透過光纖通道同時連接舊版儲存系統與 AFF8080 EX 的資料庫伺服器。這 10 部伺服器均執行 SQL Server 2014 Enterprise Edition。

我們使用開放公眾取用的 HammerDB 工作負載產生工具,分別從這 10 部伺服器將類似 OLTP 的工作負載同時驅動到儲存設備。為了建立基準,我們先將工作負載引導到舊版儲存陣列並增加負載,直到延遲時間一概超過 20 毫秒。

接著,我們再將工作負載引導到 AFF8080 EX。儲存設備的改變,使整體讀取延遲時間縮短 20 倍,IOPS 提升 4 倍以上,資料庫伺服器的 CPU 使用率增加 4 倍以上。

圖 2) NetApp All Flash FAS 提高 IOPS 與伺服器 CPU 使用率,同時縮短延遲時間。

資料來源:2015 年 NetApp 資料

換句話說,資料庫伺服器能處理數量高出四倍的 IOPS,同時大幅縮短延遲時間。由於伺服器每單位時間的工作處理量高出 4 倍,CPU 使用率因此隨之提高。

儘管負載如此繁重,All Flash FAS 系統仍有額外的空間容納其他工作負載。

計算節約效益

我們來看看效能改善對於使用 SQL Server 2014 三年下來的總成本有何影響。為了進行分析,我們使用專為量化 NetApp 解決方案與產品價值而設計的儲存建模與財務分析工具 - NetApp Realize。NetApp 銷售團隊與合作夥伴利用該工具協助計算投資報酬 (ROI)。

計算納入 AFF8080 EX 的成本,排除與現有儲存系統相關的成本,並將資料庫伺服器的總數從 10 減為 5。如此可以減少 SQL Server 授權費用達 50%。我們以五部伺服器執行相同的工作負載,最後得到相同的結果。ROI 分析的彙整如表 2 所示。

表 2) 將 HDD 型儲存系統替換為 All Flash FAS 的 ROI,伺服器成本與授權費用因此減少 50%。

卓越價值 分析結果
ROI 65%
淨現值 (NPV) $950,000 美元
回收期 六個月
成本節約總額 相較於舊版儲存系統,在 3 年分析期間可節省超過 100 萬美元
節省能源、空間及管理負擔 $40,000
不中斷營運效益實現的額外節約效果(不包含在 ROI 內) $90,000

資料來源:2015 年 NetApp 資料

以上分析顯示,將現有儲存設備替換為 All Flash FAS,可以顯著提升效能,同時大幅降低成本(主要歸功於 SQL Server 授權費用的降低)。

將現有儲存設備替換為 All Flash FAS 可以顯著提升效能,同時大幅降低成本。

提升 SQL Server 2014 效能

除了 ROI 分析之外,我們還測量了 AFF8080 EX 搭配 SQL Server 2014 時的最高效能。我們使用負載產生工具,針對 SQL Server 2014 測試組態模擬符合產業標準的 TPC-E OLTP 工作負載。

雙節點 AFF8080 EX 處理量最高達到 322K IOPS,延遲僅 1 毫秒略多一點。除最高負載點以外的所有時間點,AFF8080 EX 一概保持低於 1 毫秒的延遲時間,而且在延遲低於 0.8 毫秒的情況下,仍保持最高 180K IOPS 的效能。

資料減量與儲存效率

除效能測試之外,我們還研究上述 SQL Server 資料庫實作整體儲存效率的節約效益。可實現的壓縮度取決於寫入及儲存在資料庫中的實際資料。對此環境來說,內嵌壓縮效果最好。重複資料刪除功能因為節省額外儲存容量的效益有限(在資料庫環境通常如此),所以並未啟用。

就最高效能測試使用的測試資料而言,我們測量到的壓縮率為1.5:1。為了進一步驗證上述結果,我們也針對正式作業 SQL Server 2014 資料集進行內嵌壓縮測試,結果測量到 1.8:1 的壓縮率。

NetApp Snapshot® 複本極具空間效益,能為資料庫環境提供額外的儲存效率效益。NetApp Snapshot 不會影響效能,優於邊寫入邊複製的快照技術,NetApp Snapshot 複本也不會佔用大量儲存空間,優於完整鏡像複本。Snapshot 複本僅使用少量儲存空間來存放中繼資料,只有在區塊層級變更時才需要額外的遞增空間。實際部署在 NetApp 儲存設備的典型 SQL Server,每隔兩小時製作一次資料庫磁碟區 Snapshot 複本。

十多年前首次引進的 NetApp FlexClone® 技術在 SQL Server 環境亦扮演重要的角色。實體複製具備完全可寫入的特性,與 Snapshot 複本的相似之處在於,它只會耗用遞增式儲存設備的空間。透過 FlexClone,您可以依照開發與測試、報告等用途所需的數量,建立正式作業資料複本。在升級舊版 SQL Server 時,製作實體複製是支援所需開發與測試作業的好方法。在某些情況下,有些人會將這類功能稱為「複製資料管理」。

更有效的企業應用程式執行方法

All Flash 儲存設備能為資料庫環境帶來顯著的效能優勢:IOPS 提高、延遲時間縮短,以及近恆定效能調校的端點。

如果您認為 All Flash 儲存設備效能加速的代價過高,建議您重新考慮。All Flash FAS 不僅能提升效能,還能改變營運的經濟條件,藉由節省數千美元的授權與伺服器費用回收成本。從每美元 IOPS 的觀點看來,All Flash FAS 較 HDD 來得經濟實惠許多。

此外,由於 All Flash FAS 執行 NetApp 叢集式 Data ONTAP,因此它能透過全方位的儲存效率、整合式資料保護及深入的應用程式整合,提供最完善的環境來支援 SQL Server 與所有企業應用程式。

如需本測試的完整詳細資料,敬請期待即將在幾週後發行的 NetApp TR-4303。NetApp 會持續針對重要的伺服器工作負載(包括 Oracle DB 與伺服器虛擬化)執行基準測試,因此請密切關注 Tech OnTap 以取得詳細資訊。

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