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データベース環境における 検証結果から理解する 失敗しないフラッシュ活用法
2015 年 9 月 10 日
ネットアップ株式会社
コンサルティング SE:岩本 知博 1 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
本セッションの内容
All Flash FAS とは
検証結果:Oracle on All Flash FAS
検証結果から導き出す、今時の DB インフラ
速報!!検証結果:最新バージョン インライン圧縮
本日のマトメ
参考資料
2 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
All Flash FAS とは
3 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
フラッシュ メディアの動向 フラッシュと SATA の比較(GB 単価)
4
1.00
10.00
100.00
1,000.00
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
TLC
cMLC
eMLC
SLC
~ 10x ~ 5x SATA
GB 単
価(
SATA を
1 と
した
相対
値)
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
最安フラッシュ(TLC)と HDD の比較(GB 単価)
フラッシュ メディアの動向
5
1.00
10.00
100.00
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
TLC SAS
SATA
将来も Flash と SATA
の価格差は大きい
TLC と SAS の GB 単価が
逆転すると予想されている!
GB 単
価(
SATA を
1 と
した
相対
値)
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
All Flash FAS
ネットアップ FAS シリーズをオール フラッシュに特化させ、
All Flash FAS(以降、AFF)としてリブランディング
6
FAS シリーズ
(ハイブリッド型) All Flash FAS
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
All Flash FAS
共通の FAS8000A コントローラ FAS8000A(HA ペア)のみ対応
共通の DS2246 SSD 対応 SSD サイズ:400GB、800GB、800GB NSE、1.6TB
共通のストレージ OS clustered Data ONTAP 8.3.0 以降
SSD を搭載した FAS シリーズとの共通点
AFF8020 AFF8040
AFF8060
AFF8080
AFF8060(AE)
AFF8080(AE)
7 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
All Flash FAS SSD をフル搭載した FAS との違い
8
FAS シリーズ
(ハイブリッド型) All Flash FAS
SAS 構成 並の価格!
7 年保守! Data ONTAP の
ライセンス全部入り!
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
9
ハイエンド
約 40 TB
ミッドレンジ
約 20 TB
All Flash FAS
リッチなデータ管理機能を搭載したオールフラッシュアレイ
幅広いニーズに対応可能
10
FAS シリーズ
(ハイブリッド型)
All Flash FAS
マルチテナント SVM、QoS
スケールアウト 異なるモデル、デバイス混在可
スナップショット オーバーヘッドなし
インライン圧縮
クローン 容量増加なし
ミラーリング SSD to HDD
データ移動 オンラインかつ透過的
Always-on 重複排除
ノンストップ
クラウド連携
マルチプロトコル NFS / CIFS 対応
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
All Flash FAS
リッチなデータ管理機能を搭載したオールフラッシュアレイ
幅広いニーズに対応可能
11
FAS シリーズ
(ハイブリッド型)
All Flash FAS
マルチテナント SVM、QoS
スケールアウト 異なるモデル、デバイス混在可
スナップショット オーバーヘッドなし
インライン圧縮
クローン 容量増加なし
ミラーリング SSD to HDD
データ移動 オンラインかつ透過的
Always-on 重複排除
ノンストップ
クラウド連携
マルチプロトコル NFS / CIFS 対応
vol SSD
vol HDD
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
All Flash FAS
リッチなデータ管理機能を搭載したオールフラッシュアレイ
幅広いニーズに対応可能
12
FAS シリーズ
(ハイブリッド型)
All Flash FAS
マルチテナント SVM、QoS
スケールアウト 異なるモデル、デバイス混在可
スナップショット オーバーヘッドなし
インライン圧縮
クローン 容量増加なし
ミラーリング SSD to HDD
データ移動 オンラインかつ透過的
Always-on 重複排除
ノンストップ
クラウド連携
マルチプロトコル NFS / CIFS 対応
vol SSD
vol HDD
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
All Flash FAS 競合他社に勝る GB 単価
13
プレゼンテーションのみ
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
フラッシュ製品の落とし穴 ※ All Flash FAS なら 大丈夫
14 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
フラッシュ製品の落とし穴 -1- 【ご参考】 経過時間による性能劣化
15
出典:http://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/event/20130826_612428.html
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
フラッシュは上書きが苦手 Write Amplification
16
page 0
page 1
page 2
page 3
…
書き込み対象
1. キャッシュ領域 (DRAM)にコピー
2. DRAM 上で新規データを挿入
3. データを消去
新規データ
NAND
DRAM
書き込み対象
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
フラッシュは上書きが苦手 Write Amplification
17
page 0
page 1
page 2
page 3
…
書き込み対象
1. キャッシュ領域 (DRAM)にコピー
2. DRAM 上で新規データを挿入
3. データを消去
新規データ
NAND
DRAM
4. 新規データ反映 済みのブロック を書き込み
書き込み対象
新規データ
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
スペア ブロックを新たに作り出す Garbage Collection
18
page 0
page 1
page 2
page 3
…
page 0
page 1
page 2
page 3
…
2. 有効ページがないブロックを消去 1. 有効(使用中)ページを集約
有効(使用中)ページ 無効ページ 未使用
スペアブロック として使用可能
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
フラッシュ製品の落とし穴 -1- 「経過時間」 による影響
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プレゼンテーションのみ
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
フラッシュ製品の落とし穴 -1- 「経過時間」 による影響:12 時間のストレステスト検証結果
AFF8040:vdbench read20% write 80% 32 スレッド
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高負荷状態が長時間続いても 一貫した性能を維持
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
vdbench による Random I/O 性能の検証結果
21
プレゼンテーションのみ
I/O サイズの違いに強い 書き込みに強い
AFF8060 なら 1.5 倍の性能 AFF8080 なら
更に 1.5 倍の性能
フラッシュ製品の落とし穴 -2- 「Read:Write 比率」、「I/O サイズ」 の違いによる影響
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
信じられない落とし穴 -3-
22
プレゼンテーションのみ
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
参考資料
検証結果から理解するネットアップのフラッシュ技術 http://www.netapp.com/jp/communities/tech-ontap/archive/flash-archive.aspx
23
Tech ONTAP フラッシュ 検索
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
検証結果: Oracle Database on AFF
24 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
検証環境
25 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
Brocade 6510 Brocade 6510
Disk Shelf
検証環境:概念図
26
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Fabric Interconnect - Cisco UCS 6248UP Fabric Interconnect - Cisco UCS 6248UP
NetApp All Flash FAS8020
controller #1 controller #2
Disk Shelf
x 24
SAS x 24
SSD
Disk Shelf SAS x 24
16Gbps FC x 4
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
検証環境
DB クライアント:Cisco UCS B420M3 x 1 台 CPU:Intel Xeon CPU E5-4650 2.70GHz(32 コア / 64 スレッド)
メモリ:256GB
OS:Oracle Linux 6.5
DB サーバ:Cisco UCS B200M3 x 4 台 CPU:Intel Xeon CPU E5-2665 2.40GHz(16 コア / 64 スレッド)
メモリ:128GB
OS:Oracle Linux 6.5
ストレージ:NetApp FAS8020A ストレージ OS:clustered Data ONTAP 8.3.0
400GB SSD x 24 / 600GB SAS x 24 x 2 シェルフ(計 x 48)
スペック
27 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
Brocade 6510 Brocade 6510
Disk Shelf
検証環境:ストレージ構成 - 1/2
28
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Fabric Interconnect - Cisco UCS 6248UP Fabric Interconnect - Cisco UCS 6248UP
NetApp All Flash FAS8020
controller #1 controller #2
Disk Shelf
x 24
SAS x 24
SSD
Disk Shelf SAS x 24
16Gbps FC x 4
10D2P 10D2P
22D2P
22D2P
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
Brocade 6510 Brocade 6510
Disk Shelf
検証環境:ストレージ構成 - 2/2
29
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Fabric Interconnect - Cisco UCS 6248UP Fabric Interconnect - Cisco UCS 6248UP
NetApp All Flash FAS8020
controller #1 controller #2
Disk Shelf
x 24
SAS x 24
SSD
Disk Shelf SAS x 24
16Gbps FC x 4
10D2P 10D2P
22D2P
22D2P
LUN LUN LUN LUN
LUN LUN LUN LUN
LUN LUN LUN LUN
LUN LUN LUN LUN
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
Brocade 6510 Brocade 6510
Disk Shelf
検証環境:Oracle Database 構成
30
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Cisco UCS M200M3 16 core
128GB memory
Fabric Interconnect - Cisco UCS 6248UP Fabric Interconnect - Cisco UCS 6248UP
NetApp All Flash FAS8020
controller #1 controller #2
Disk Shelf
x 24
SAS x 24
SSD
Disk Shelf SAS x 24
16Gbps FC x 4
10D2P 10D2P
22D2P
22D2P
Oracle Real Application Clusters 12c(RAC)
ASM disk group
ASM diskgroup
LUN LUN LUN LUN
LUN LUN LUN LUN
LUN LUN LUN LUN
LUN LUN LUN LUN
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検証環境
Swingbench 2.5 を使用 http://dominicgiles.com/swingbench.html
トランザクション:Order Entry(OLTP)
テスト時間:10 分
DB サイズ:100GB、1TB
ベンチマーク ツール
31 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
検証内容と検証結果
32 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
検証内容
DB サイズ / ドライブの違いによる性能への影響 ストレージ:FAS8020A
DB サイズ:100GB、1TB
搭載ドライブ:HDD(SAS)、SSD
Swingbench による OLTP ワークロード
33
Disk Shelf
NetApp All Flash FAS8020
controller #1 controller #2
Disk Shelf
x 24
SAS x 24
SSD
Disk Shelf SAS x 24
10D2P 10D2P
22D2P
22D2P
ASM diskgroup
DB 1TB
ASM diskgroup
DB 100GB
DB 1TB
DB 100GB
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Swingbench OLTP 検証結果:TPS DB サイズ / ドライブの違いによる性能への影響
34
0
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
200 400 600 800 1000 1200 1400
Avg
TP
S
Num of Sessions
HDD: 100GB HDD: 1TB SSD: 100GB SSD: 1TB
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Swingbench OLTP 検証結果:まとめ
AFF であれば、キャッシュ ヒット率に関わらず、
一貫した高性能を実現 できることを確認
本検証結果では、DB サーバ x 4 と AFF8020 が同等の性能 MAX 性能(800 セッション)付近で、DB サーバ CPU 使用率が
100% に到達(ボトルネック)
同じく、AFF8020 コントローラ x 2 の CPU 使用率も 限りなく 100% に近い
DB サイズ / ドライブの違いによる性能への影響
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検証結果から導き出す 今時の DB インフラ
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今時の DB インフラを導き出す上での前提
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しかし、予算は限られている
オープンな DB インフラ どの DB ソフトウェアにも適用可能 特定の高速化手法に依存しない
今後の技術動向を考慮 3 年後、5 年後のトレンドを、すぐに適用できるか
ウィーク ポイントを作らない DB サーバ CPU を使い切るという考え方
全てのリソースをバランス良く使う
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All Flash FAS 活用のススメ
(ほぼ)同じ価格で 性能(IOPS、CPU)は大きく向上
All Flash FAS であれば、可能な限り上のモデルを
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サーバあたりの価格内訳
39
※ 参照元:http://www.oracle.com/jp/corporate/pricing/price/index.html プレゼンテーションのみ
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速報!! 最新バージョン(cDOT 8.3.1) インライン圧縮 検証結果
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検証結果:インライン圧縮
検証目的
インライン圧縮機能の on / off による、性能への影響を確認
検証環境
AFF8060 のコントローラ 1 台に対して負荷を生成
Data ONTAP バージョン:clustered Data ONTAP 8.3.1RC1
400GB SSD 9D2P 構成の aggregate から volume を作成 D:Data Drive、P:Parity Drive
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検証結果:インライン圧縮
ベンチマーク ツール:vdbench 5.04.03 Oracle Technology Network(OTN):vdbench
http://www.oracle.com/technetwork/server-storage/vdbench-downloads-1901681.html
8KB Random I/O ワークロード vdbench のオプションで 「圧縮率」 を調整
※ 本資料では 「Compression Ratio」 と表記
本検証では、Compression Ratio = 2 で設定
vdbench 設定ファイルからの抜粋は以下の通り
42
* *******************
* Host Definition
* *******************
dedupratio=1,dedupunit=8k,compratio=2
hd=hd1,system=srv1,user=root,shell=ssh,jvms=16
hd=hd2,system=srv2,user=root,shell=ssh,jvms=16
hd=hd3,system=srv3,user=root,shell=ssh,jvms=16
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ボリュー
ム
メモ
リ
インライン圧縮のアーキテクチャ:write
43
E
E
8KB のチャンクに分割
(Compression Group)
A B C D
C D
C D
Adaptive Compression
圧縮 圧縮
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検証結果:8KB write 性能への影響
5 - 10% 程度 write 性能(IOPS、レイテンシ)への影響を確認
有効化による CPU オーバーヘッドがないことを確認
AFF8060(1 コントローラ):Compression Ratio = 2
44
※ t:スレッド数
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ボリュー
ム
メモ
リ
インライン圧縮のアーキテクチャ:read
45
E
E
A B
C D
Adaptive Compression
展開
A
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
検証結果:8KB read 性能への影響
read 性能への影響がないことを確認
有効化による CPU オーバーヘッドがないことを確認
AFF8060(1 コントローラ):Compression Ratio = 2
46
※ t:スレッド数
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本日のマトメ
47 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
コスト削減を加速するネットアップ All Flash FAS
DB ライセンスの削減
48
※ 参照元:http://www.oracle.com/jp/corporate/pricing/price/index.html
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
プレゼンテーションのみ
「オール フラッシュで EE を SE に!」 にご注意 SE と EE のギャップを埋めるのは、フラッシュだけでは不可能
49
※ 参照元:http://www.oracle.com/jp/corporate/pricing/price/index.html プレゼンテーションのみ
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
50
Mid-range AFF (8020 / 8040)
SSD
SSD
SSD
SSD
SSD
Hi-end AFF
(8060 / 8080)
SSD
SSD
SSD
SSD
SSD
SSD
SSD
SSD
SSD
SSD
追加
DB #1
追加
DB サーバ
メモリ
DB サーバ
メモリ
DB サーバ
メモリ
DB サーバ
メモリ DB インスタンス #1 DB インスタンス #2
SAN / NAS
DB #2
DB サーバ
大容量メモリ
DB サーバ
大容量メモリ DB インスタンス #3
DB #3
柔軟な容量拡張 オール フラッシュ環境は
性能より容量が不足しがち
大容量メモリとの組み合わせ インメモリ機能によるリアルタイム DHW
柔軟なクラスタ構成 ワークロードに最適なノードを選択
運用は単一のまま
統合化へのニーズ サーバ仮想化、マルチテナント
アーキテクチャ(CDB)
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
51
Mid-range AFF (8020 / 8040)
SSD
SSD
SSD
SSD
SSD
Hi-end AFF
(8060 / 8080)
SSD
SSD
SSD
SSD
SSD
SSD
SSD
SSD
SSD
SSD
DB #1
DB サーバ
メモリ
DB サーバ
メモリ
DB サーバ
メモリ
DB サーバ
メモリ DB インスタンス #1 DB インスタンス #2
SAN / NAS
DB #2
DB サーバ
大容量メモリ
DB サーバ
大容量メモリ DB インスタンス #3
Mid-range AFF (8020 / 8040)
SSD
SSD
SSD
SSD
SSD
DB #1
DB #1
DR サイト
遊休リソースを有効活用 読み書き可能なクローンで
開発、テスト環境作成
Cloud Service Providers
Cloud Service Providers
ニーズに合わせてクラウドを選択 DR、アーカイブ目的で
クラウドを活用
FAS
FAS
DB #3
DB #3
DB #3
DATA
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
参考資料
52 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
All Flash FAS 関連記事
マイナビニュース
ネットアップ、新製品 「NetApp AFF8000」 の戦略的価格でフラッシュを訴求 http://news.mynavi.jp/articles/2015/08/06/NetAppAFF/
クラウドWatch
フラッシュストレージは 4 つの落とし穴に気を付けろ、ネットアップが 「AFF 8000シリーズ」 の価値を説明 http://cloud.watch.impress.co.jp/docs/news/20150806_715309.html
ASCII.jp
安定した性能と低廉な価格を実現した 「All Flash FAS」 の真価 http://ascii.jp/elem/000/001/036/1036696/
ZDNet Japan
SSD の価格下落を見越したオールフラッシュストレージ新製品 -- ネットアップが投入 http://japan.zdnet.com/article/35068525/
53 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
検証結果から理解するネットアップのフラッシュ技術 http://www.netapp.com/jp/communities/tech-ontap/archive/flash-archive.aspx
54
Tech ONTAP フラッシュ 検索
© 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
Thank You
55 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.