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[db tech showcase Sapporo 2015] B14: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 第二章 by ネットアップ株式会社 岩本知博

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フラッシュ活用でパフォーマンス向上はあたりまえ!ネットアップの最新オールフラッシュストレージ「All Flash FAS」であれば、劇的なパフォーマンス向上を 'HDD(SAS)構成と同等の価格' で実現できるのに加えて、多くのDBAの悩みの種であるバックアップ/リカバリや、開発/テスト環境の構築を、1ケタ秒で実現できます。本セッションでは、All Flash FAS上でOracle Database 12cを稼働させた検証結果に加え、生のデモンストレーションにより、これらの優位点を実証します。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 第一章 こちら http://www.slideshare.net/InsightTechnology/dbts-tokyo-2014-d24-oracle-tomohiro-iwamoto

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[db tech showcase Sapporo 2015] B14: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 第二章 by ネットアップ株式会社 岩本知博

  1. 1. 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.
  2. 2. 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.
  3. 3. All Flash FAS とは 3 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  4. 4. 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 ~ 5xSATA GB単価(SATAを1とした相対値) © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  5. 5. 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.
  6. 6. 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.
  7. 7. 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.
  8. 8. 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. 9. 9 ハイエンド 約 40 TB ミッドレンジ 約 20 TB
  10. 10. 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.
  11. 11. 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.
  12. 12. 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.
  13. 13. 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.
  14. 14. 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.
  15. 15. 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.
  16. 16. 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.
  17. 17. 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.
  18. 18. 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.
  19. 19. フラッシュ製品の落とし穴 -1- 「経過時間」 による影響 19 プレゼンテーションのみ © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  20. 20. 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 20 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.
  21. 21. 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.
  22. 22. 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.
  23. 23. 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.
  24. 24. 検証結果: Oracle Database on AFF 24 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  25. 25. 検証環境 25 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  26. 26. Brocade 6510Brocade 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.
  27. 27. 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.
  28. 28. Brocade 6510Brocade 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.
  29. 29. Brocade 6510Brocade 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 LUNLUN LUN LUN LUNLUN LUN LUN LUN LUN LUN LUN LUN LUN LUN LUN © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  30. 30. Brocade 6510Brocade 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 LUNLUN LUN LUN LUNLUN LUN LUN LUN LUN LUN LUN LUN LUN LUN LUN © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  31. 31. 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.
  32. 32. 検証内容と検証結果 32 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  33. 33. 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 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  34. 34. 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 AvgTPS Num of Sessions HDD: 100GB HDD: 1TB SSD: 100GB SSD: 1TB © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  35. 35. 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 35 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  36. 36. 検証結果から導き出す 今時の DB インフラ 36 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  37. 37. 今時の DB インフラを導き出す上での前提 37 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 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  38. 38. 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 38 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  39. 39. 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 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  40. 40. 速報!! 最新バージョン(cDOT 8.3.1) インライン圧縮 検証結果 40 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  41. 41. 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 41 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  42. 42. 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 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  43. 43. 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 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  44. 44. 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 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  45. 45. 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.
  46. 46. 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 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  47. 47. 本日のマトメ 47 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  48. 48. 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
  49. 49. 「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. 50. 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. 51. 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.
  52. 52. 参考資料 52 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.
  53. 53. 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.
  54. 54.  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.
  55. 55. Thank You 55 © 2015 NetApp, Inc. All rights reserved. NetApp Proprietary.

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