[db tech showcase Sapporo 2015] A12:DBAが知っておくべき最新テクノロジー: フラッシュ, ストレージ, クラウド by 株式会社インサイトテクノロジー石川雅也

株式会社インサイトテクノロジー
CTO 石川雅也
DBAが知っておくべき
最新テクノロジー

Disclaimer
本資料の内容はすべて執筆者の個人的な見解であり、株式会社インサ
イトテクノロジーの公式な見解を示すものではありません。
本資料内で使用されている社名、ロゴ、製品、サービス名およびブラ
ンド名は、該当する各社の登録商標または商標です。
本資料内でベンチマークプログラムの一部または全てを使用して性能
測定している場合、データベースのベンチマーク目的ではありません。
本資料の一部あるいは全体について許可無く複製および転載すること
を禁じます。
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• 石川雅也 (いしかわまさや)
• 現職
o 株式会社インサイトテクノロジー取締役 CTO
ビッグデータソリューション事業部
FB: MasayaIshikawa
• 職歴
o 外資系HWベンダーにて、ミニコンOS, UNIX OS担当SE. 社内SE向け技術情報
発信、トラブルシュート。crash dump解析、UNIX SCSI Device Driver改造とか
o 1993年日本オラクルに入社。DBインフラ系テクニカルサポート、
コンサルティング、トラブルシュート。
o 1995年インサイトテクノロジー設立
Oracleパフォーマンス管理ツール Performance Insight開発 (1995~)
Oracleアクセスログ取得管理ツール PISO開発 (2004~)
SQL Server版、富士通Symfoware版 PISO開発 (2005~)
DB コンサルティング、トラブルシュート
2012年 DB専用サーバー Insight Qube開発
2013年 Actian DWH向けRDBMS販売開始
自己紹介

• 社名
– 株式会社インサイトテクノロジー
• 設立
– 1995年7月
• 資本金
– 1億円（2013年7月）
• 役員
– 代表取締役小幡一郎
– 取締役石川雅也
– 取締役永見和平
– 取締役森田俊哉
– 取締役張統
• 東京本社
– 東京都渋谷区恵比寿1-19-19
恵比寿ビジネスタワー5F
• 大阪支店
– 大阪府大阪市北区大深町3番1号グランフロント大阪
ナレッジキャピタルタワーC 11F
• 札幌開発センター
– 北海道札幌市北区9条西3丁目19-1 ノルテプラザ 6F
• ベトナムオフィス
– F22M, Hoa Binh International Office Tower,
106 Hoang Quoc Viet St, Hanoi, Vietnam
• 事業内容（後頁に詳細）
– コンサルティング事業
– ソフトウェア事業
– ハードウェア事業
– カンファレンス・イベント
• 主要取引先
– 株式会社アシスト
– 新日鉄住金ソリューションズﾞ株式
会社
– 富士通株式会社
– 日本電気株式会社
– 株式会社日立ソリューションズ
– 伊藤忠ﾃｸﾉｿﾘｭｰｼｮﾝｽﾞ株式会社
– 三井情報株式会社
– 日本オラクル株式会社
– マイクロソフト株式会社
– デル株式会社
– 日本HP株式会社
会社概要

事業詳細
コンサルティング事業
ソフトウェア事業
ハードウェア事業 (2012年~)
対象データベース：Oracle, SQL Server, MySQL, Actian Vector, Actian Matrix など
支援内容：データベースの設計、構築、運用支援、パフォーマンス改善など
データベースのパフォーマンス監視・分析ツール（自社開発）
データベースのセキュリティ保全ツール（自社開発）
大規模システムの統合監視ツール（自社開発）
マルチデータベースのリアルタイムレプリケーションツール
世界最速のデータベース専用高速サーバー（自社開発）
7年連続シェアNo1
次世代型データウェアハウス向け超高速データベース
Oracle Standard Edition向け DR構築ツール

データベーステクノロジーイベントの主催
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• No Sales Talk
• 年2回開催(東京・大阪)
• 2015年6月に第7回目を
開催。国内DB関連会社
33社が協賛
• 3日間で 90+セッション
延べ4500人以上の
DB技術者が参加

Designed in Ebisu
Rethink
Optimized
Database
Environment

Low Performance
メモリの不足によりI/Oが多発し、またI/O
の制約によって全体性能は制限されていた
CPU/Mem
NFS/SAN/iSCSI
HDD
CPU/Mem
SSD
＜
＜ InfiniBand
≦
High Performance
I/O制約を取り除き、さらに大容量メモリによ
りLatency向上し、CPU性能を最大限に発揮
Insight Qube とは
たった4つしかないデータベースのボトルネック要素(システムリソース)の
帯域を拡げ CPU性能を最大限に発揮するよう設計されたサーバーである

InfiniBand
(8 or 18port)
ストレージノード
データベースノード
Real Application Cluster
Automatic Storage Management / Oracle Clusterware
最低3ノードから最大30ノード程度 (データベースノード数により増減) SSD容量実効 200GB～6TB/ストレージノード
ノードあたり CPU:4core～24core(Intel Xeon) / Memory:4GB～768GB
Insight Qube Cluster 構成イメージ
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他社DB専用機と同等性能 ~ OLTP処理
実顧客での PoCテスト内容：
約30GB相当のデータをRAC2ノードからinsert (シーケンシャル/ランダムライト)のテストを実施
DBアプライアンス
製品
IAサーバー +
SSDキャッシュストレージ
Insight Qube 構成
<DBサーバ 2台>
Oracle 11gR2, RAC構成(2node)
CPU: Xeon5690 (3.46GHz/6core)
Memory: 48GB
<ストレージサーバ 3台>
5.8TB(実効容量2.9TB)
1ストレージサーバあたり: 240GB SSD × 8枚
処理時間（秒）
Oracle

0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
日次バッチ A 日次バッチ B 日次バッチ C 日次バッチ D 日次バッチ E 月次バッチ全体
93 100 142
511 516
2122
191 105 174
448
1043
3287
314
375
174
807
1599
3606
Insight Qube DB専用機 (国内メーカー) DBアプライアンス製品
他社DB専用機より高性能 ~ Batch処理
実顧客での PoCテスト内容：
元データ約800GBに対する各種日次/月次バッチ処理の処理時間を比較
処理時間（秒）
Oracle
Insight Qube 構成
<DBサーバ 2台>
Oracle 11gR2, RAC構成(2node)
CPU: Xeon E5-2680 (2.7GHz/8core)
Memory: 512GB
<ストレージサーバ 3台>
4.3TB(実効容量2.15TB)
1ストレージサーバあたり: 240GB SSD × 6枚

Insight Qubeは何故速いのか?
• 特別はハードウェアは使用していない。
(コモディティなパーツだけで構成)
• たった4つしか無いボトルネック要素だが、細かい要因
に分けていくと、検討出来る項目は数100箇所に及ぶ。
それらの項目も、パーツの組合せ、各データベースの特
性、処理するワークロードの特性などにより最適な解は
異なる。それらの最適な解を一つ一つ検証し、適用して
いった結果が Insight Qubeの速度を生んでいる。
12Copyright © 2014 Insight Technology, Inc. All Rights Reserved.

今回のセッションの
目的とゴール
目的
• DBAとして押さえるべき
最新テクノロジーをわか
りやすく紹介する。
• 今回は主にストレージの
観点から、HDD, Flash, 仮
想化、クラウドなど
(実はHDD, 仮想化は初めて
話します)
ゴール
• 最新のストレージ技術に
ついて正しい知識を得る
(ベンダーに騙されないた
めに)
• その他ストレージ界隈の
技術について知見を得る

今日のお品書き
• HDD
o High Capacity – SMR, Helium-filled HDD
• Flash
o High Capacity SSD Trend
o High Performance – NVMe
• Virtualization, Cloud
o Software Defined Storage – Server SAN
o Private Cloud - OpenStack
o Public Cloud Storage
16

Storage
HDD

http://www.slideshare.net/COMPUTEX/2014-bigdataforumhgst

http://www.hgst.com/ja/science-of-storage/next-generation-data-centers/10tb-smr-helioseal-hdd

SMR
• SMR – Shingled Magnetic Recording
• Shingle = 瓦
• HGST 10TB, Seagate 8TB (3.5”)

Shingled Magnetic Recording

• Only Archive (Cold Storage)
• DO NOT USE for RAID-5
• DO NOT USE for DATABASE
Shingled Magnetic Recording

Helium-filled HDD
• ヘリウムを密封したHDD 現在は HGSTのみ
• 空気抵抗が1/7になることにより
o プラッターの数が 5 から 7に増加し大容量化
o 消費電力低減、静音化、低温化
• 密封していることにより
o 空気が入らないため故障率が激減 MTBF 250万時間
o 空冷以外の新たな冷却方式が採用可能 (水冷/油冷?)
• 普通の7,200回転と同じ速度と思って下さい
• 価格は従来のHDDよりまだ若干高めだが、電力・
スペースコストを考えると良い選択肢となる

Storage
Flash

大容量・低価格SSDの登場
• 4～8TB SSD (2.5” 9.5mm厚)
• 2.5” HDDは最大でも2TB弱
• SATA IFで書き込み寿命は 0.4～0.5 DWPD/5year
• その分、価格も通常SSD(DWPD3.0)と比較して半額程度
高速HDDと比較すると似たような価格帯！
• Archiveデータ用途あるいは DWH/向け
• DWHでも複数人が使用する=ランダムアクセスの場合は
HDDと比較して非常に大きなアドバンテージ
• 通常のSAS SSD(DWPD=3.0以上)でも
4～8TBなど大容量化が進んでいる。来年は16TBも。

Enterprise SSD by Interface
https://intel.activeevents.com/sf14/connect/fileDownload/session/F43F980A53C61EF7AF426BEE22BB7402/SF14_SSDS003_101f.pdf

2015/06 現在

Technical Basics of NVMe
• All Parameters for 4kb command in single 64B command
• Support deep queues (64K commands/queue, 64K queues)
• Supports MSI-X and interrupt steering
• Streamlined & simple command set (13 required commands)

http://www.itmedia.co.jp/pcuser/articles/1508/14/news092.html

 FeRAM（強誘電体メモリ）
 MRAM（強磁性体メモリ）
 PRAM（相変化メモリ）
 ReRAM（抵抗変化型メモリ）
次世代
不揮発性
メモリ
ReRAM

NVMe Current Expectation

NVMe in Fabric Environment
• NVMeを使用した
All Flash アプライアンス
のユースケース
• ファブリック上
はSCSIプロトコル
で通信
• NVMeとSCSIの
プロトコル変換が必須
だが 100us以上のペナル
ティ (NVMeのLatencyは
1～2桁us)

NVMe over Fabrics

NVMe over Fabrics
• 複数のファブリックタ
イプにNVMeアーキテク
チャを適用
o NVMe コマンドセット
o NVMe マルチキューモデル
• PCIe以外のファブリッ
ク
o RDMA (iWARP, RoCE and
Infiniband)
o NVMe over Fibre Channel
(under developing)
• NVMe Ver1.2(2014.9) で
は規定が見送られた。
2015Q2に出る予定

Hot Plugの難しさ
• ホスト・スレージ・コン
トローラーが SATA/SAS
と NVMe で異なるた
め、今までと異なるアプ
ローチでの開発が必要。
• NVMe Ver1.2で主要ドラ
イバはHot Plugをサポー
トしている(はず)
Flash Memory SUMMIT 2014

NVMe マシン設計の難しさ

NVMeの現状
• Hot Plugは十分な検証が必要
• HW RAIDは存在しないので、
SWで冗長化を行う必要がある。
あるいは冗長化が必要ないところで使用する。
• バランスの取れたサーバーを探す必要がある。
• Device側のFWも、まだ発展途上 (まだ良くなる)
• データベースで使い処を考えるのならば…
o 現状、冗長化の必要ないキャッシュ用途など
o 今年中にはもう少し違った形の
データベース向け NVMeサーバーを出したい

NVMe まとめ
• NVMに最適化されたプロトコル
今後10年間以上、主流になるプロトコルである(と予想)
• Hot Plugのサポート
• NVMe over Fabric で、SANもサポート

Software Defined Storage
• 既にバズワード化?
• 各社 SDSと称している製品を出しているが、
機能やメリット/デメリット、アーキテクチャなど千差
万別なので、使い処をきちんと把握する必要がある
• (一般的に)必要とされている機能
o Automation
o Policy Base Management
o Self Service Management
o Service Level Management
o Standard Interface (API)
o Virtualized Data Path
o Scalability (Online Scaling)

Server SAN
http://wikibon.org/wiki/v/Server_SAN_Market_Definition

Private Cloud -OpenStack
• OpenStack
o クラウド環境構築のソフトウェア群 (AWS を自前で作るものと思って下さい)
• Ironic
o ベアメタル・プロビジョニング
o Kiloリリース(2015.1)で正式採用
o 物理サーバーが元々持っている IPMI と PXE を利用して、
物理サーバーにプロビジョニングする。
• Trove
o DBaaS
(AWSの RDSを自前で
作るものだと思って下さい。)

Public Cloud - Storage
• AWS EBSボリューム 4,000 IOPS
• AWS I2インスタンス 35,000～365,000 IOPS (4K Read)
35,000～315,000 IOPS (4K Write)
• Azure プレミアムストレージ
50,000IOPS～ (4K Read)
• Google Compute Engine Local SSD (但し冗長化されない)
170,000～680,000 IOPS (4K Read)
90,000～360,000 IOPS (4K Write)

Public Cloud
Managed SQL Databases
• AWS
o RDS: MySQL, Oracle, MS SQL Server, PostgreSQL (OLTP)
o RedShift (DWH)
o Aurora (OLTP)
• Microsoft Azure
o Azure SQL
• Google Compute Platform
o Cloud SQL (OLTP: MySQL)
o BigQuery (DWH: Dremel, 擬似SQL)
• IBM Bluemix
o SQL Database (OLTP: DB2)
o その他 MySQL, PostgreSQL など (OLTP)
o Analytic Warehouse (DWH: DB2)

Wrap up
• NVMeは次のトレンド
o HDDの 2500倍の Random Readは破壊的な速度
o PCIe直結ではなく、SFF接続とすることで、
Hot Swapのサポートと
接続デバイス数を増やし、並列化・高速化することが可能
o 現在のNANDベースから次世代NVMになり
更なる高速化が可能
• ストレージ仮想化、クラウド
o SDS: 目的に応じて製品機能を見極める必要がある。
o 性能が必要なシステムでは、クラウドはまだ力不足か?
o 企業内データを扱うデータベースシステムとしては、まだ難しい部
分が多い
o が、クラウド化・仮想化は今後の必須技術なので引き続きウォッチ

Designed in Ebisu
Rethink
Optimized
Database
Environment

[db tech showcase Sapporo 2015] A12:DBAが知っておくべき最新テクノロジー: フラッシュ, ストレージ, クラウド by 株式会社インサイトテクノロジー石川雅也

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