[A34] HDDからインメモリーテクノジーへ by Yusuke Miyake

HDDからインメモリーへ
2014年6月20日
日本ヒューレット・パッカード(株) 三宅祐典
© Copyright 2012 Hewlett-Packard Development Company, L.P. The information contained herein is subject to change without notice.

自己紹介
仕事上の立場
• かつてベンチマークセンターエンジニア
• 昔は流通社会インフラ系プリセールス昔は流通社会インフラ系プリセル
• パートナー担当プリセールス
個人情報個人情報
趣味
• スキー
• MMORPGMMORPG
– FF14（飽きかけ）
– Ingress（Res.です。だからって殴らないでください）
趣味とまで言えないもの
© Copyright 2012 Hewlett-Packard Development Company, L.P. The information contained herein is subject to change without notice.2
趣言
• ゴルフ/スキューバ Twitter:@Ysk_Myk

Agenda
なぜ今In-memoryか
• トレンド
• ソフトウェア業界の動向
• ハードウェア業界の動向
• そして来たるべき未来のテクノロジ
どんなハードウェアが良いのか
• CPUの選び方
• メモリ保護機能
• I/Oの信頼性向上
ここでCMです。
• HPのサーバーにある付加価値
• CS500 for SAP HANA
• CS900 for SAP HANA

データベースの技術動向
行指向列指向
新しい流れ (HANA)現在のOLTP (Oracle, SQL Server)
初期のデータウェアハウス
行指向列指向
○：OLTP性能が高い
×：I/O負荷が高い
○：検索性能が高い、圧縮率が高い
×：更新性能に課題現在のデータウェアハウス
ディスク依存インメモリ
現在のデタウェアハウス
(Vertica, PDW)
ディスク依存インメモリ
○：容量単価が安い
×：I/O性能が低い
○：I/O性能が高い
×：永続性のためにストレージが必要

インメモリデータベースとは？
インメモリデータベース（IMDBあるいはメインメモリデータベース、MMDB）はデータスト
レージを主にメインメモリ上で行うデータベース管理システムである。ディスクストレーをリ行うタ管あ。ィク
ジ機構によるデータベースシステムと対比される。メインメモリデータベースは内部最
適化アルゴリズムが簡素であり、相対的に少ないCPU命令を実行するので、ディスク
最適化されたデータベースと比較して高速である。 (ウィキペディア)
Flash Memoryに乗せて高速化大容量バッファキャッシュに載せるFlash Memoryに乗せて高速化
インメモリ
大容量バッファキャッシュに載せる
インメモリ
≠
≠
XXμs
XXns

主要データベース・ベンダのインメモリ対応
SAP
HANA
Microsoft
SQL Server
Oracle
Database
IBM
DB2
HANA
インメモリデータベース
のパイオニア
SQL Server
SQL Server 2014で
インメモリ対応
Database
6/10発表
（7月頃）
ネイティブなインメモリデー
タベースを列指向で実装。
OLTP高速化を重視した実
装。
既存環境との互換性を重
視した実装。検索高速化の
ためにデータを二重持ち。
OLTPとOLAPをつのデタベスで
OLTPとOLAPを一つのデータベースで
リアルタイムなデータ分析

OLTPとOLAPの共存とは
従来のDWHの構造従来のDWHの構造
これまで出来たこと
OLTP用 DWH用
日時バッチでローディング
専ドウ
分散化しにくい
専用ハードウェア
大容量高速HDD
データパージ
今入った情報を（しばらく後に）活用

現在のDWHなどでできること現在のDWHなどでできること
OLTP用 DWH用
高速/並列
ローディング
分散化しにくい安価なハードウェア
分散して高速化
今入った情報を（しばらく後に）活用

インメモリDBの応用範囲例
インメモリDBの応用範囲例
HPの販売管理
30TB超のSAP ECC
• SAP ECC on HANAの実装
DBプラットフォーム
メモリ内
DBプラットフォーム
メモリ内
SAP ECC on HANAの実装
• リアルタイム分析
メモリ内
OLTP用
DWH用
メモリ内で変換メモリ内で変換
アーキテクチャ次第では
従来の10倍高速
St
メモリ内
replication
今入った情報を（今すぐにも）活用
分散化しにくい分散しなくても高速
Stream
インメモリ部分は増えると、
ディスクによる共有はより難しく
有難
…

ハドウア側の視点
ハードウェア側の視点
8G4G
さらに
高集積化
512M 32G2G1G
201520102005 201520102005
ただし集積度とともにエラー頻度も増加
容量とともに保護機能が重要
容量とともに保護機能が重要

ハドウア側の視点
ハードウェア側の視点
16TB 6TB
32TB
24TB
64TB
ただし大きいだけでは危険です
ただし大きいだけでは危険です

2020年の未来予測データセンタを支える技術
HPの取り組み～ハードウェアの再定義～ “HP Enterprise 20/20 “ www enterprise2020 com
アプリに最適化され
効率を追求したサーバ
チップ統合
光子ネットワーク
ユニバーサル・
メインメモリー
Today By 2020 By 2020
HPの取り組みハドウェアの再定義 HP Enterprise 20/20 www.enterprise2020.com
電子光子から
高速インターコネクト (～20TBytes/秒)
• DRAMのように高速、かつ不揮発性
• メモリとHDDの位置づけが変わる
• ソフトウェアのデザインが変わる
高速インタコネクト ( 20TBytes/秒)
Moonshot Integrated Photonics Memristor
2013～ By 2020By 2020

HP Memristor
 電源供給がなくてもデータを保持できる受動素子デタタが 電源供給がなくてもデータを保持できる受動素子
 フラッシュメモリよりも高速・低消費電力・高密度
 演算装置としても利用可能
データセンタが
アタッシュケースに？

SRAMOn-chip
cache
M i
d
rbit
DRAM
Fl h
Main
memory
Spee
Costpe
• Flash
• Hard Disk
Mass
storage
Capacity
memristorによるユニバーサルメモリで
この階層は過去の物へ

「コンピュータ」の歴史を変える取り組み
HPは60年間不変の基本構造をイノベションの力で変革HPは60年間不変の基本構造を、イノベーションの力で変革
揮発性
これまでちょっと先
揮発性
メモリ汎用
CPU
汎用
CPU
不揮発性
メモリ
不揮発性
メモリ
磁気
ディスク
アーカイブ

The Machine
Photonics
Special purpose cores
専⽤コア
フォトニクス
Massive memory pool
巨⼤なメモリー群
専⽤コア巨⼤なメモリ群

どんなHardwareが向いているのか

価格以外の話
サーバー選定のポイント
価格以外の話
CPU
どのデータベースソフトウェアを選択するのかどのデタスソフトウアを選択するのか
• 使いたい物が動かないCPUは選べない。
• 切っても切れないメモリとの関係
メモリリ
インメモリのお話ですから
• 実は違うメモリの保護機能
• ハイエンドだから大丈夫ってことはないんです。
I/O
インメモリ≠I/Oしない
• 引き続きI/O保護機能は重要です。
引き続き / 保護機能は重要です。

CPUアーキテクチャの選択肢
Oracle
Database
Itanium
IBM
DB2
Power
SAP
HANA
sparc
Xeon E7HANA
Microsoft
SQL Server Xeon-E5
Xeon-E7
SQL Server

何故CPUの話をするか
メリのRAS機能はCPUのアキテクチに依存しているメモリのRAS機能はCPUのアーキテクチャに依存している
メモリ
WHY?
メモリ保護機能はCPUに依存
メモリ
CPU CPU I/O
メモリ保護機能はCPUに依存
CPU
I/O
メモリ
CPU CPU I/O
メモリ

採用するCPUによるRAS 機能の比較
HPが販売するサーバーの比較
採用するCPUによるRAS 機能の比較
機能 Xeon-E5 Xeon-E7 Itanium + HP-UX 備考
主なメモリー保護機能 SDDC DDDC DDDC DDDC のパーツ交主なメモリ保護機能 SDDC
(Single Device Data
Correction)
DDDC
(Double Device Data Correction)
DDDC
(Double Device Data Correction)
ツ交
換頻度 SDDC 比 17
分の1 ※
主なCPU保護機能 MCA Recovery –
Execution Path
QPI
ICST (Intel Cache Safe Technology)
Instruction Replay
QPI
Itanium の障害発
生率 Xeon比 2 分
の1 ※QPI QPI の1 ※
主なI/O保護機能 PCI -LER PCI Error Recovery
PCI Online交換(SD2)
FW 実装が必須
主な OS 保護機能
(HWとの協調機能）
MCA recover MCA recover
DPR APR
FW実装が必須
(HWとの協調機能） DPR、APR
その他障害検知保護機構な
ど
AHS AHS
HP Error Analysis Engine
HP Error Analysis Engine ベンダーの実装
が必要
※参考：http://www.intel.com/content/dam/doc/white-paper/mission-critical-computing-itanium-9300-ras-features-of-the-mission-critical-converged-infrastructure-paper.pdf

ハドエラはソフトエラより多く ECCでは十分とは言えない
メモリー保護機能
WHY?ハードエラーはソフトエラーより多く、ECCでは十分とは言えない
SDDCあるいは相当の機能 DDDC
Si l D i D t C ti (SDDC)
WHY?
ハードエラー＞ソフトエラー
集積度増大 -> エラー増大– Double Device Data Correction (DDDC)
– DIMM上のDRAMが2つフェイルしてもメモリー上で
吸収され、システムに影響なし
− Single Device Data Correction (SDDC)
− DIMM上のDRAMが1つフェイルしてもメモリー上で吸収
され、システムに影響はなし
− メモリーミラーリングにより冗長化する方法もとられる。
集積度増大ラ増大
– 低コストで高いメモリー保護機能を提供
– DIMMの交換回数はSDDCの1/17
− 2倍のメモリーが必要&使える帯域は半分
− 予備のチップを実装するスペアランクという手法もとら
れる。
Operating SystemOperating Systemクラッシュ
・・・DIMMメモリー
・・・DRAMチップ
※Xeon E5,E7シリーズよりDDDCをサポート

例：コンポーネント別の修理（交換）率

メモリの保護方式による故障率の違い
A社UNIX機(Entry), Xeon EP, B社UNIX機
A社(HighEnd) B社UNIX機A社(HighEnd), B社UNIX機
(Mirror)
Memory RAS capabilities can reduce scale-
up server crash rates by approximately
Itanium, Xeon-E7
up se e c as ates by app o ately
85%1

PCIe Live Error Recovery
With PCIe LERWithout PCIe LER
OS
(Windows/Linux)
OS
(Windows/Linux)
③不良データが
到達すると、
データ保護の為に
再起動
③不良データをOSに
届く前に感知。
OSに再度リクエストを送
るように指示
WHY?
インメモリでもI/Oはします
CPU S dCPU
①データ
リクエスト
①データ
リクエスト
インメモリでもI/Oはします
CPU
(Ivy-Bridge EX)
Superdome
Firmware
②不良デタ
CPU
(Ivy-Bridge EX)
④不良データが続くと
故障コンポネントを
I/O
card
I/O
card
I/O
card
②不良データ
I/O
card
カド故障
②不良
デタ
故障コンポーネントを
切り離し
(NIC,FC)(NIC,FC) (NIC,FC)
card
(NIC,FC)カード故障データ

さてここでCMです。

x86サバでトップクラスの可用性と堅牢な信頼性
ProLiant DL580 Gen8 独自の RAS 機能 Only
HP
x86サーバーでトップクラスの可用性と堅牢な信頼性
HP Advanced HP Memory HP Advanced HP Advanced
Error Recovery
(エラーリカバリ)
実行中に発見された致命
的なプセサキ
Quarantine
（メモリ検閲機能）
メモリサブシステム内で致
命的なエラーが見つかっ
Fault Resiliency
（障害復旧機能）
メモリとチップセットの耐
障害性機能 (DDDC SDDC
Error
Containment
（エラー封じ込め設計）
を封的なプロセッサー、キャッ
シュ、メモリのエラーから
のリカバリ
命的なエラーが見つかっ
た場合、メモリを無効にし、
割り当てを取り消す
障害性機能 (DDDC, SDDC,
ミラーメモリ,オンラインス
ペアメモリ)
PCIe のIO エラーを封じ
込め、データ破損を防
止
d d i d i ポグHP Advanced Event Reporting and Detection （レポーティングと検知）
Active Health System . インテグレーテッドマネジメントログ, 高度なログ機能とOS レベルのクラッシュダンプ, HP アドバンスドメ
モリエラー検知, HP アドレス/パリティコントロール, Patrol Scrubber and Demand Scrubber
HP 認定オプション（HP Smart メモリ）
HP 認定オプション（HP Smart メモリ）

メモリとプロセッサ障害によるシステム停止を 30% 減
OS や SW と連携した高度な障害回復機能 Only
HP
メモリとプロセッサ障害によるシステム停止を 30% 減
HP Advanced Error Recovery
実行中の修復不可能なプロセッサ、キャッシュおよびメモリの
HP Memory Quarantine
システムクラッシュの原因になる修復不可能なメモリのエラー実行中の修復不可能なプロセッサ、キャッシュおよびメモリの
エラーからの回復
1
実行パイプライン下のプロセッ
サ、キャッシュもしくはメモリの
修復不可能なエラーの検知
MCA リカバリーが修復不能
なメモリエラーを検知
システムクラッシュの原因になる修復不可能なメモリのエラ
からの回復
1
ファームウェアがOS、
ハイパーバイザ、アプ
リケーションへ通知
システムは稼働
を続け、クラッ
シュを防ぐ
2
Processors
L1 Cache
Core
HP Memory Quarantineは障
害箇所に不良のタグをつけ、
OS やハイパーバイザにアドレ
OS/ハイパーバイザは障害
箇所の新規利用をブロック、
2
OS、ハイパーバイザ、アプリケーション
が回復アクシ（レドプセ 3
4 L2 Cache
Uncore
DRAM
ス情報を通知
OS/ハイパーバイザが回
復手法を決定・実施
箇所の新規利用をブロック、
システムは稼動を継続
3
4
が回復アクション（スレッド、プロセス、
VM、アプリケーションを停止・再起動）
を開始
3
復法決定実

HP ConvergedSystem 500 for SAP HANA
他社より2倍高速な性能1高速な分析
高可用性 HP Serviceguardによる無人・
自動フェールオーバー
データ保護 SAP認定された Data Protector
によるバックアップ
同一プラットフォーム上で
OLTPと分析処理を実行
集約して運用をシ
ンプル化 E7-4880v2搭載
1SAP NetWeaver® Business Warehouse-Enhanced Mixed Load (BW-EML) standard application benchmark

CS900に搭載のHP Error Analysis Engine
HP Con e gedS stem 900 onl ad anced se e a chitect e
Only
HP
一般的な x86サーバー
N iti l l i
エラー OS クラッシュ (解析なし、復旧な
Bad data may end up
in storage
HP ConvergedSystem 900 only – advanced server architecture
No critical analysis 検出し、解決方法なし)
動作継続
一般的な Xeon-E7 エラー
検出
MCA recovery でOSに通知
動作継続
ConvergedSystem 900
セルフヒリング
OS 復旧
エラー
検出
HP Error Analysis Engine
Deep analysis and
self-healing
セルフヒーリング
証左収集 Critical
Analysis
修復

Real time big data management optimized for SAP HANA
HP ConvergedSystem for SAP HANA
インメモリコンピューティングへ
Real time big data management optimized for SAP HANA
インメモリコンピュティングへ
の最適化
比類無き拡張性比類無き拡張性
リア以上の性能比
E7-2890v2搭載
ワンストプサポト
リニア以上の性能比
ワンストップサポート

HP Serviceguard for Linux – HANA
自動FailOverを実現するHANA向けクラスターソリューション
標準機能では実現できない障害検知、IP制御、インスタンス制御を実現
H/W、プロセス監視
Q Quorum
Server
H/W、プセス監視
自動FailOver（インスタンス起動、停止制御）
クライアントアクセス制御
Primary
SAP HANA
Package
Secondary
SAP HANA
Package
sync SAP HANA System Replication
Ack
DATALOG
Serviceguard for Linux
y y p
Single-Host
HP AppSystem
Single-Host
HP AppSystem
DATALOG
DATALOG
© Copyright 2012 Hewlett-Packard Development Company, L.P. The information contained herein is subject to change without notice. HP Confidential.32
世界で最も巨大なSAPシステムをServiceGuard上で稼働中。
グローバル40万ライセンスを超える導入が証明する高い信頼性。

まとめ
• トレンドソフトウェア業界の動向
• ハードウェア業界の動向
• そして来たるべき未来のテクノロジ
どんなハードウェアが良いのか
• CPUの選び方
• メモリ保護機能
• I/Oの信頼性向上
HPはそんな皆さんをお手伝いできます。
• インメモリにはハードベンダーが必要です。
• MissionCriticalといえばHP

三宅祐典
プリセールス統括本部
システム技術本部
パートナー技術部
Tel: 090-6108-3457
Mail: Yusuke miyake@hp comMail: Yusuke_miyake@hp.com
日本ヒューレット・パッカード株式会社
本社
〒136 8711
h k
〒136‐8711
東京都江東区大島2‐2‐1
Twitter: @Ysk_Myk
Thankyou

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