[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

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

All Flash FAS とは

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.

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）

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

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）

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！

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

All Flash FAS
11
FAS シリーズ
All Flash FAS
SVM、QoS
クローン
容量増加なし
ミラーリング
SSD to HDD
データ移動
ノンストップ
クラウド連携
NFS / CIFS 対応
vol
SSD
vol
HDD

All Flash FAS
12
FAS シリーズ
All Flash FAS
SVM、QoS
クローン
容量増加なし
ミラーリング
SSD to HDD
データ移動
ノンストップ
クラウド連携
NFS / CIFS 対応
vol
SSD
vol
HDD

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

フラッシュ製品の落とし穴
※ All Flash FAS なら大丈夫

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

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

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

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

「経過時間」による影響
19

「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

vdbench による Random I/O 性能の検証結果
21
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
「Read：Write 比率」、「I/O サイズ」の違いによる影響

信じられない落とし穴 -3-
22

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

検証結果：
Oracle Database on AFF

検証環境

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

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

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
Disk
Shelf
x 24
SAS x 24
SSD
Disk
Shelf SAS x 24
16Gbps FC x 4
10D2P 10D2P
22D2P
22D2P

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
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

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
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

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

検証内容と検証結果

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
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

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

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

検証結果から導き出す
今時の DB インフラ

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

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

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

速報！！
最新バージョン（cDOT 8.3.1）
インライン圧縮検証結果

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

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

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

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

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

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

本日のマトメ

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

「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

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）

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

参考資料

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/

 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

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