パフォーマンスレポート PCIe-SSDs ioDrive®2

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1 ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 ホワイトペーパー FUJITSU PRIMERGY サーバパフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 この資料では 一部の PRIMERGY サーバで使用できる iodrive 2 PCIe-SSD のディスク I/O パフォーマンスについて詳しく説明します 測定結果とともに 測定方法と測定の実施環境についても簡単に説明します バージョン 1.b Fujitsu Technology Solutions 213 1/21 ページ

2 ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B 目次 ドキュメントの履歴... 2 基本情報と製品データ... 3 測定方法... 5 測定環境... 6 測定結果... 7 単体の PCIe-SSD つの PCIe-SSD つの PCIe-SSD 公称容量の影響 ベストプラクティス 現在のプロセッサ周波数の最適化 プロセッサ割り当ての最適化 サーバの選択 他のストレージ媒体との比較 結論... 2 関連資料 お問い合わせ先 ドキュメントの履歴 バージョン 1. 初回報告版バージョン 1.a マイナー修正バージョン 1.b マイナー修正 2/21 ページ Fujitsu Technology Solutions 213

3 ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B 基本情報と製品データ PCIe-SSD は PRIMERGY サーバ用の革新的な非揮発性ストレージ媒体です 特定のケースにおいて SAS または SATA インターフェースを持つ ハードディスクドライブ (HDD) または ソリッドステートドライブ (SSD) の代わりに論理ハードディスクドライブとして使用できます PCIe-SSD ストレージ媒体は PCIe バスと直接結合されているため 非常に高いトランザクションレートを発揮し 遅延を削減できます このストレージ媒体は 以下のような非揮発性の環境に保存されているデータへの高速アクセスを可能します データベース Web 2. サーバ ページファイル ( 特にページファイルがメモリ管理コンセプトで重要な役割を果たす仮想環境で有効です ) 製品データ 現在発売されている PCIe-SSD は マルチレベルセル (MLC)NAND タイプのメモリをベースとしたフラッシュメモリです 現在は 2 種類の PCIe-SSD が用意されており 公称容量はそれぞれ 785 GB と 1.2 TB です ストレージ媒体自体に強力なコントローラーが内蔵されているため RAID コントローラーを別途用意する必要はありません サーバへのバスインターフェースは PCIe 2. x4 タイプで 最大約 172 MB/s の実効スループットが得られます Fusion-io iodrive 2 ソリッドステートストレージデバイス データシートによると これらの PCIe-SSD の最大スループット値は次のとおりです 負荷プロファイル 最大スループット iodrive 2 PCIe-SSD PCIe-SSD 785GB MLC PCIe-SSD 1.2TB MLC 1 % リード 1 MB ブロックサイズ 1.5 GB/s 1.5 GB/s 1 % ライト 1 MB ブロックサイズ 1.1 GB/s 1.3 GB/s 本書で取り上げている iodrive 2 PCIe-SSD は この PRIMERGY サーバ用ストレージメディアの第 2 世代です その第 1 世代 (iodrive ) のパフォーマンスに関しては ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSD で説明しています iodrive 2 PCIe-SSD の重要な最大パフォーマンス値は 次の表の Fusion-io iodrive 2 ソリッドステートストレージデバイス データシートの値が示すように 第 1 世代と比較して約 2 倍になっています 負荷プロファイル 最大スループット iodrive PCIe-SSD PCIe-SSD 32GB MLC PCIe-SSD 64GB MLC 1 % リード 64 KB ブロックサイズ 735 MB/s 75 MB/s 1 % ライト 64 KB ブロックサイズ 51 MB/s 55 MB/s PCIe-SSD は起動ドライブとして使用できません 管理ソフトウェア PCIe-SSD には グラフィカル管理ソフトウェアの iosphere が付属しています このソフトウェアには ストレージ媒体のフォーマットを行うための Format Low-Level メニューと設定オプションなどが含まれています 標準で使用される設定では ライト性能とストレージ容量をバランス良く調整しています 具体的なアプリケーションシナリオに合わせてこれらのフォーマットオプションを使い分けることで ストレージ容量 / ライトパフォーマンスのいずれかを重視した設定が得られます 現在使用できるフォーマットオプションは次のとおりです 出荷時容量 : PCIe-SSD フォーマットの標準設定 このオプションでは 公称容量と実際のストレージ容量が等しくなります Fujitsu Technology Solutions 213 3/21 ページ

4 ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B 最大容量 : 媒体の実際のストレージ容量を増やします ライト速度とリザーブブロックのストックが減るため ライトサイクルが多すぎるとブロック切れが発生します パフォーマンスの改善 : ストレージ容量を 1 % 使用してライトパフォーマンスを上げます 高パフォーマンス : ストレージ容量を 2 % 使用してライトパフォーマンスを最高レベルまで引き上げます さらに カスタム 選択により 任意の公称容量率を設定することも可能です PCIe-SSD の再フォーマットを行うと 処理中にストレージ媒体が再構築されるため 保存されているデータが必然的に削除されます ストレージ容量は PCIe-SSD を選ぶ際に特に重要な要素になります フォーマットオプションに応じて 実際のストレージ容量は公称容量から次のように変化します 公称容量 フォーマットオプション 実際のストレージ容量 高パフォーマンス 628 GB 785 GB パフォーマンスの改善 76.5 GB 出荷時容量 785 GB 最大容量 ~845 GB 高パフォーマンス 964 GB 1.2 GB パフォーマンスの改善 GB 出荷時容量 125 GB 最大容量 ~1294 GB PCIe-SSD をページファイルとして使用する場合は 最適なパフォーマンスが得られるように [Page File Support( ページファイルサポート )] セクションの標準設定である [Disable Page File Support( ページファイルサポートを無効にする )] をオフにして [Enable Page File Support( ページファイルサポートを有効にする )] をオンにする必要があります この設定は PCIe-SSD の他の用途のパフォーマンスには影響しません 4/21 ページ Fujitsu Technology Solutions 213

5 ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B 測定方法 測定方法とディスク I/O パフォーマンスの基本については ディスク I/O パフォーマンスの基本 ホワイトペーパーで説明しています 標準では PRIMERGY サーバのディスクサブシステムのパフォーマンス測定は 既定の測定方法で行われます この測定方法では 仕様に基づいて 実際のアプリケーションシナリオのハードディスクアクセスをモデル化します 必要な仕様は次のとおりです ランダムアクセス / シーケンシャルアクセスの比率 リード / ライトアクセスタイプの比率 ブロックサイズ (KB) パラレルアクセスの数 ( 処理待ち I/O の数 ) これらの仕様値を組み合わせたものを 負荷プロファイル と呼びます 以下の 5 種類の標準負荷プロファイルを一般的なアプリケーションシナリオに割り当てることができます 標準負荷プロファイル アクセス方法アクセスの種類ブロックサイズ [KB] リードライト アプリケーション ファイルコピーランダム 5 % 5 % 64 ファイルのコピー ファイルサーバランダム 67 % 33 % 64 ファイルサーバ データベースランダム 67 % 33 % 8 ストリーミングシーケンシャル 1 % % 64 データベース ( データ転送 ) メールサーバ データベース ( ログファイル ) データバックアップビデオストリーミング ( 一部 ) リストアシーケンシャル % 1 % 64 ファイルのリストア 異なる負荷強度でパラレルにアクセスするアプリケーションをモデル化するには 処理待ち I/O の数 を と増やしていき 最終的に 512 まで引き上げます (8 以降は 2 の乗数で増加します ) この資料の測定は これらの標準負荷プロファイルに基づいています 測定の主な結果は以下のとおりです スループット [MB/s] 1 秒あたりのデータ転送量 ( メガバイト単位 ) トランザクション [IO/s] 1 秒あたりの I/O 処理数 遅延 [ms] 平均応答時間 ( ミリ秒単位 ) 通常 シーケンシャルな負荷プロファイルでは データスループット が使用され 小規模なブロックサイズを使用するランダムな負荷プロファイルでは トランザクションレート が使用されます スループットとトランザクションは互いに正比例の関係にあるので 次の計算式で相互に算出できます スループット [MB/s] トランザクション [IO/s] = トランザクション [IO/s] ブロックサイズ [MB] = スループット [MB/s] / ブロックサイズ [MB] Fujitsu Technology Solutions 213 5/21 ページ

6 ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B 測定環境 本書で示すすべての測定は 次のハードウェアとソフトウェアのコンポーネントを使用して行いました SUT(System Under Test: テスト対象システム ) ハードウェア モデル PRIMERGY RX3 S7 1 PRIMERGY RX9 S2 1 プロセッサ PRIMERGY RX3 S7: Xeon E5-2643(3.3 GHz) 2 Xeon E5-263(1.8 GHz) 2 PRIMERGY RX9 S2: Xeon E7-885(2. GHz) 4 データ媒体 PCIe-SSD iodrive TB MLC 4 PCIe-SSD iodrive GB MLC 1 ソフトウェア BIOS PRIMERGY RX3 S7: PRIMERGY RX9 S2: 1.9 BIOS 設定 PRIMERGY RX3 S7: パフォーマンス タイプの測定 : Execute disable bit = Disabled; Frequency Floor Override = Enabled; Power Technology = Custom; Energy Performance = Performance; CPU C6 Report = Disabled; Package C State limit = C デフォルト タイプの測定 : Execute disable bit = Enabled; Frequency Floor Override = Disabled; Power Technology = Energy Efficient; Energy Performance = Balanced Performance; CPU C6 Report = Enabled; Package C State limit = No Limit オペレーティングシステム オペレーティングシステム設定 PRIMERGY RX9 S2: Performance/Watt=Performance; Hyper-Threading=Disabled, NX Memory Protection=Disabled Microsoft Windows Server 28 R2 Enterprise AFFINITY: ディスク I/O(= 使用した測定方法の dynamo) を作成するプロセスの AFFINITY は最適な CPU に設定されました 電源プラン : パフォーマンス タイプの測定 : Select a power plan = High performance; デフォルト タイプの測定 : Select a power plan = Balanced; ファームウェア PCIe-SSD iodrive 2:v7..2, rev 1869 ドライバ PCIe-SSD iodrive 2:iomemory-vsl.sys build 126 管理ソフトウェア PCIe-SSD iodrive 2:ioSphere RAID アレイの初期化 RAID アレイは 測定前に 64 KB の基本ブロックサイズ ( ストライプサイズ ) で初期化 ファイルシステム NTFS 測定ツール Iometer 測定データ 32 GB の測定ファイル 国または販売地域によっては 一部のコンポーネントが利用できない場合があります 6/21 ページ Fujitsu Technology Solutions 213

7 Transaction rate [IO/s] ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B 測定結果 ここでは データベース ファイルサーバ ファイルコピー ストリーミング リストア という 5 つの標準負荷プロファイルを使用します プロファイルについては PCIe-SSD のパフォーマンスを検証するための 測定方法 を参照してください ストレージ媒体へのアクセス図でさまざまな負荷強度を考慮する場合 富士通テクノロジー ソリューションズでは 処理待ち IO の数 で負荷強度を指定します 負荷強度が低いアプリケーションの場合は処理待ち IO の数を 1 に設定し 負荷強度が高い場合は処理待ち IO の数を 512 に設定します 単体の PCIe-SSD 基本的な留意事項を明らかにするために まず公称容量 1.2 TB の単体の PCIe-SSD について検証します 最初にランダムアクセスの負荷プロファイルを検証し その後 シーケンシャルアクセスの負荷プロファイルを検証します ランダムアクセス ランダムアクセスの場合 パフォーマンスの測定基準として IO/s 単位でトランザクションレートを示します 次の図は データベース 負荷プロファイル ( ランダムアクセス 67 % リード 8 KB ブロックサイズ ) のトランザクションレートを示したもので 1 PCIe-SSD 1.2 TB 負荷プロファイル データベース す 低い負荷強度の場合 PCIe-SSD は 5 すべてのフォーマットオプションで 8 45 ~9 IO/s の値を示します 負荷強度が高まるにつれ トランザクションレートは 4 非常に高い負荷強度において 5 IO/s 35 弱に到達するまで均等に上昇します ここ 3 でのパフォーマンスは 使用したフォーマ 25 ットオプションには左右されません Factory Capacity Maximum Capacity Improved Performance High Performance Fujitsu Technology Solutions 213 7/21 ページ

8 Transaction rate [IO/s] Transaction rate [IO/s] ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B 次の図は ファイルサーバ 負荷プロファイル ( ランダムアクセス 67 % リード 64 KB ブロックサイズ ) のトランザクションレートを示したものです 低い負荷強度の場合 トランザクションレートは約 1 PCIe-SSD 1.2 TB 負荷プロファイル ファイルサーバ Factory Capacity Maximum Capacity Improved Performance High Performance 5 IO/s です 負荷強度が高まるにつれ トランザクションレートも上昇します 処理待ち IO = 約 64 からパフォーマンスの上昇は横ばい状態になり 最高の負荷強度で最大約 19 IO/s に到達します この最大トランザクションレートは 119 MB/s のデータスループットに相当するブロックサイズを使用した場合であることは興味深い点です この値はすでに iodrive 2 PCIe-SSD の最大値に近づいているため 横ばい状態になることがわかります この負荷プロファイルでのパフォーマンスも 使用したフォーマットオプションには左右されません 次の図は ファイルコピー 負荷プロファイル ( ランダムアクセス 5 % リード 64 KB ブロックサイズ ) のトランザクションレートを示したものです 低い負荷強度の場合 トランザクションレートは約 65 IO/s です 負荷強度が高まるにつれ 1 PCIe-SSD 1.2 TB 負荷プロファイル ファイルコピー 2 トランザクションレートも上昇します 処理待ち IO = 約 64 からパフォーマンスの 上昇は横ばい状態になり 最高の負荷強度 18 で最大約 18 IO/s に到達します この 16 場合のパフォーマンスも 使用したフォー 14 マットオプションには左右されません Factory Capacity Maximum Capacity Improved Performance High Performance 8/21 ページ Fujitsu Technology Solutions 213

9 Throughput [MB/s] ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B シーケンシャルアクセス PCIe-SSD は 実稼動アプリケーションのシーケンシャルアクセス用途ではほとんど使用されません これは 通常のハードディスクがこの用途で既に高いパフォーマンスを達成しているからです しかし 完全を期すために この資料ではこの負荷プロファイルについても説明します シーケンシャルアクセスでは トランザクションレートはパフォーマンスの測定基準として使用されず スループットが MB/s 単位で示されます 達成できるスループット値を理解するには ストレージ媒体の最大値を知ることが必要不可欠です 上述したように Fusion-io iodrive 2 ソリッドステートストレージデバイス データシートによると 1 MB ブロックサイズの最大値は次のとおりです 負荷プロファイル 最大スループット iodrive 2 PCIe-SSD PCIe-SSD 785GB MLC PCIe-SSD 1.2TB MLC 1 % リード 1 MB ブロックサイズ 1.5 GB/s 1.5 GB/s 1 % ライト 1 MB ブロックサイズ 1.1 GB/s 1.3 GB/s これらの値は 以下の分析の基準として使用されます 次の図は ストリーミング 負荷プロファイル ( シーケンシャルアクセス 1 % リード 64 KB ブロックサイズ ) のスループットを示したものです 負荷強度が最も低い状態では すべてのフォーマットオプショ 1 PCIe-SSD 1.2 TB 負荷プロファイル ストリーミング Factory Capacity Maximum Capacity Improved Performance High Performance ンにおいて約 45 MB/s のスループットが得られます 負荷強度が処理待ち IO = 16 まで上昇すると スループットは急速に 13 MB/s まで達します この値でほぼ最大値に達しており 最高の負荷強度まで さらにデータスループットは約 14 MB/s まで上昇します この場合のパフォーマンスも 使用したフォーマットオプションには左右されません Fujitsu Technology Solutions 213 9/21 ページ

10 Throughput [MB/s] ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B 次の図は リストア 負荷プロファイル ( シーケンシャルアクセス 1 % ライト 64 KB ブロックサイズ ) のスループットを示したものです 低い負荷強度の場合 データスループットは約 7~77 MB/s に到達します 負荷強度が処理待ち IO = 2 1 PCIe-SSD 1.2 TB 負荷プロファイル リストア まで上昇すると すぐに約 1 MB/s の 11 最大データスループット値に到達します 1 この負荷プロファイルでは 異なるフォー 9 マットオプションによる大幅な違いはあり ません Factory Capacity Maximum Capacity Improved Performance High Performance フォーマットオプションのパフォーマンスに関する総合比較 その先行世代とは異なり iodrive 2 PCIe-SSD は 通常 パフォーマンスの理由から標準フォーマットの 出荷時容量 以外を使用する必要はありません このため 以降のセクションでは 出荷時容量 以外のフォーマットオプションに関する説明は必要ではありません これらの標準以外のフォーマットオプションは特殊な場合にのみ検討されます 1/21 ページ Fujitsu Technology Solutions 213

11 Transaction rate [IO/s] Transaction rate [IO/s] ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B つの PCIe-SSD 他の論理ドライブと同様に RAID アレイは オペレーティングシステムレベルで PCIe-SSD から構築することもできます フェールセーフを高めるには RAID 1 を使用します ライトプロファイルにそれほど特化していない負荷プロファイルでは この RAID レベルでアクセスのリード比率のパフォーマンスを高めることもできます フェールセーフよりもパフォーマンスの高さを重視するアプリケーションでは 2 つの PCIe-SSD から RAID アレイを構築することもできます ここからは 単体の PCIe-SSD( ここでは 1.2 TB バージョンを例として使用 ) におけるさまざまな負荷強度に対応する RAID 構成を 5 つの標準負荷プロファイルでそれぞれ比較します 負荷プロファイル データベース フォーマット 出荷時容量 1 PCIe-SSD RAID 1 RAID - 2 データベース 負荷プロファイル ( ランダムアクセス 67 % リード 8 KB ブロックサイズ ) の場合 最低の負荷強度では RAID 1 アレイ ( ) と RAID アレイ () は単体 PCIe-SSD() と同じトランザクションレート 約 8~9 IO/s になります 負荷強度が処理待ち IO = 512 まで上昇すると トランザクションレートは次第に離れた値になります 単体 PCIe-SSD() は約 5 IO/s RAID 1 アレイ () は約 6 IO/s RAID アレイ () は約 68 IO/s まで上昇します 負荷プロファイル ファイルサーバ フォーマット 出荷時容量 1 PCIe-SSD RAID 1 RAID - 2 ファイルサーバ 負荷プロファイル ( ランダムアクセス 67 % リード 64 KB ブロックサイズ ) の場合 両方の RAID アレイ ( と ) のトランザクションレートは 最低の負荷強度において約 5 IO/s で 単体 PCIe-SSD() とまったく同じ値になります 負荷強度が上昇すると 両方の RAID アレイ 単体 PCIe-SSD() のいずれもトランザクションレートが増加し続けます 最大の負荷強度では RAID アレイ () は約 35 IO/s RAID 1 アレイ () は約 26 IO/s 単体 PCIe-SSD() は約 19 IO/s に到達します RAID 1 のトランザクションレートは すべての負荷強度において 常に単体 PCIe-SSD と RAID のトランザクションレートの中間に位置します Fujitsu Technology Solutions /21 ページ

12 Throughput [MB/s] Throughput [MB/s] Transaction rate [IO/s] ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B 負荷プロファイル ファイルコピー フォーマット 出荷時容量 1 PCIe-SSD RAID 1 RAID PCIe-SSD RAID 1 RAID - 2 負荷プロファイル ストリーミング フォーマット 出荷時容量 負荷プロファイル リストア フォーマット 出荷時容量 1 PCIe-SSD RAID 1 RAID - 2 ファイルコピー 負荷プロファイル ( ランダムアクセス 5 % リード 64 KB ブロックサイズ ) の場合も ファイルサーバ 負荷プロファイルと同様の結果を示します 2 つの RAID アレイ ( と ) は 最低の負荷強度で約 6~7 IO/s で 単体 PCIe-SSD() とまったく同じ値です 負荷強度が上昇すると 両方の RAID アレイ 単体 PCIe-SSD() のいずれもトランザクションレートが増加し続けます 最大の負荷強度では RAID アレイ () は約 32 IO/s RAID 1 アレイ () は約 21 IO/s 単体 PCIe-SSD() は約 18 IO/s に到達します RAID 1 のトランザクションレートは すべての負荷強度において 常に単体 PCIe-SSD と RAID のトランザクションレートの中間に位置します ストリーミング 負荷プロファイル ( シーケンシャルアクセス 1 % リード 64 KB ブロックサイズ ) の場合 2 つの RAID アレイ ( と ) および単体 PCIe-SSD() は 最低の負荷強度では データスループットは 4~5 MB/s の範囲内にあります 負荷強度が処理待ち I/O = 512 まで上昇すると RAID は最大 277 MB/s に達し 単体 PCIe-SSD は最大 139 MB/s に達します RAID の最大値は 処理待ち I/O = 32 で到達する値とほぼ同じになります 単体 PCIe-SSD は 処理待ち I/O = 16 での最大値にすでに到達しています RAID 1 のスループットは 処理待ち I/O = 4 まで単体 PCIe-SSD と同様の動きを見せ 処理待ち I/O = 約 8 からは RAID とほぼ同じスループットとなります リストア 負荷プロファイル ( シーケンシャルアクセス 1 % ライト 64 KB ブロックサイズ ) の場合 単体 PCIe-SSD () は 処理待ち I/O = 1 で約 76 MB/s に達します これよりも高い負荷強度では 約 13 MB/s の最大スループットに到達します RAID 1() のスループットは すべての負荷強度において 単体 PCIe-SSD よりも約 16 MB/s 低い値となります 最高値は継続的に RAID () で到達され 処理待ち I/O = 1 で約 9 MB/s で それより高い負荷強度では 約 19 MB/s まで急速に上昇します さらに負荷強度が高くなると スループットはわずかに低下して約 18 MB/s になります 12/21 ページ Fujitsu Technology Solutions 213

13 Throughput [MB/s] Transaction rate [IO/s] ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B つの PCIe-SSD 多数の PRIMERGY サーバ PRIMERGY RX9 S2 などに最大 4 つの PCIe-SSD を搭載できます このような場合は すべての PCIe-SSD から RAID アレイが必ず構築されるわけではありません ディスク I/O を作成する複数のプロセスまたはアプリケーションがあり それらを個別の PCIe-SSD で実行することを希望する場合がよくあります このような場合 利用可能なディスク I/O パフォーマンスは サーバ内の PCIe-SSD の数に応じて異なります 次の 2 つの図は 並列負荷 (RAID アレイ以外 ) で どちらも PRIMERGY RX9 S2 内にある 単体 PCIe-SSD と 4 つの PCIe-SSD のパフォーマンスの比較例を示しています 各 PCIe-SSD およびその負荷プロファイルの測定方法により作成される負荷強度は 曲線のすべての点において同一です 各負荷プロファイルに対して すべての負荷強度 ( 処理待ち I/O の数 ) の平均スケーリング係数 (Q) が図に入力されます 最初の図はランダムアクセスを示しています 前と同じ標準負荷プロファイルを使用しています データベース ( ランダムアクセス 67 % リード 8 KB ブロックサイズ ) ファイルサーバ ( ランダムアク PCIe-SSD 1.2 TB ランダム負荷プロファイル (Q: 負荷プロファイルごとの を で割った平均 ) Database File server File copy 4 PCIe-SSDs 1 PCIe-SSD セス 67 % リード 64 KB ブロックサイズ ) および ファイルコピー ( ランダムアクセス 5 % リード 64 KB ブロックサイズ ) Q = 3.79 Q = 3.65 Q = 番目の図はシーケンシャルアクセスを示しています ここでも前と同じ標準負荷プロファイルを使用しています ストリーミング ( シーケンシャルアクセス 1 % リード 64 KB ブロックサイズ ) と リス 4 PCIe-SSD 1.2 TB シーケンシャル負荷プロファイル (Q: 負荷プロファイルごとの を で割った平均 ) トア ( シーケンシャルアクセス 1 % ライト 64 KB ブロックサイズ ) Streaming Q = 2.91 Restore 4 PCIe-SSDs 1 PCIe-SSD Q = 3.9 Fujitsu Technology Solutions /21 ページ

14 Transaction rate [IO/s] Transaction rate [IO/s] ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B 全体として 1~4 つの PCIe-SSD のスケーリング係数 Q は ほとんどの場合 4. をわずかに下回っています 4 つの PCIe-SSD が搭載されたサーバでは トランザクションレートは最大 IO/s データスループットは最大 3165 MB/s が全体として可能です 公称容量の影響 それ以外はすべて同一ですが 容量バージョン 785 GB~1.2 TB 間のパフォーマンスにも若干の違いがあります 次の図では PRIMERGY RX3 S7 に搭載された単一 PCIe-SSD でのこの違いを示しています 容量が大きいバージョンの利点は ライト比率のある負荷プロファイルでより顕著な傾向があります このような場合 通常 この利点は 4 %~1 % の間です 負荷プロファイル データベース フォーマット 出荷時容量 TB 785GB 負荷プロファイル ファイルサーバ フォーマット 出荷時容量 TB 785GB 14/21 ページ Fujitsu Technology Solutions 213

15 Throughput [MB/s] Throughput [MB/s] Transaction rate [IO/s] ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B 負荷プロファイル ファイルコピー フォーマット 出荷時容量 TB 785GB 負荷プロファイル ストリーミング フォーマット 出荷時容量 TB 785GB 負荷プロファイル リストア フォーマット 出荷時容量 TB 785GB Fujitsu Technology Solutions /21 ページ

16 Transaction rate [IO/s] ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B ベストプラクティス サーバのすべての I/O コンポーネントと同様に PCIe-SSD もサーバのハードウェア条件に依存します 特にプロセッサ メインメモリ および PCIe バスはここで重要な役割を果たします サーバの選択 構成 および設定が適切な場合は PCIe-SSD のパフォーマンスが改善されます 現在のプロセッサ周波数の最適化 実際のプロセッサ周波数は PCIe-SSD のパフォーマンスに影響を与えます PRIMERGY システムにできる限り高い公称周波数のプロセッサタイプが搭載されていることが理想的です しかし 最近のプロセッサはターボモードや省電力機能などのテクノロジーを使用して 公称周波数と比較して実際の周波数を一時的に増減できるため 公称周波数自体はそれほど重要ではありません 削減は 演算処理要件の低いアプリケーションなどで発生します アプリケーションで省電力よりもパフォーマンスが重要である場合は この周波数の低減は設定を変更することで防止できます 次の例は CPU 周波数の最適化により実現できるパフォーマンス効果を説明しています 測定する最初の点は 高い公称周波数のプロセッサを選択することによる影響です この目的で 次の図では適切な BIOS とオペレーティングシステム設定 ( 測定環境 のリストを参照 ) を最高のパフォーマンスとなるように調整した PRIMERGY RX3 S7 に搭載された PCIe-SSD 1.2 TB を測定しています この図では 選択した負荷プロファイルに対する 1.8 GHz の CPU と 3.3 GHz の CPU のデータスループットを比較しています 2 つの CPU 周波数の PCIe-SSD(1.2 TB) の最大トランザクションレートさまざまなライト共有とブロックサイズ ランダムアクセス GHz 3.3 GHz kb 8 kb 64 kb 4 kb 8 kb 64 kb 4 kb 8 kb 64 kb 1% read 67% read % read 図は 8 KB までのブロックサイズでは 高い公称周波数によって大幅な改善が見られることを示しています 低い公称 CPU 周波数は リード / ライトアクセス混合の負荷プロファイル および大きなブロックサイズに対しては何も影響がありません 図ではランダムアクセスは単に例として選択されており 図に示す情報はシーケンシャルアクセスにも適用されます 16/21 ページ Fujitsu Technology Solutions 213

17 Transaction rate [IO/s] ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B 番目の点として 次の図では低いプロセッサ使用率による CPU 周波数の一時的な低下の影響を測定しています 図に示すデータ系列は次を表しています デフォルト設定 低いプロセッサ使用率 ( デフォルト ) デフォルト設定 平均プロセッサ使用率 ( デフォルト + CPU 負荷 ) パフォーマンス設定 低いプロセッサ使用率 ( パフォーマンス ) デフォルト および パフォーマンス は 測定環境 に記載される BIOS とオペレーティングシステム設定を指します さまざまな設定の PCIe-SSD(1.2 TB) の最大トランザクションレートさまざまなライト共有とブロックサイズ ランダムアクセス Default Default + CPU load Performance kb 8 kb 64 kb 4 kb 8 kb 64 kb 4 kb 8 kb 64 kb 1 %read 67% read % read この図は プロセッサ使用率が低い状況で 最大 CPU 周波数を引き起こすことで パフォーマンスの向上を達成できることを示しています 小さなブロックサイズのリード優位の負荷プロファイル ( 8 KB) では 3 倍以上のパフォーマンスの向上を見ることができます 2 通りの方法で最大 CPU 周波数を引き起こすことができます 最適なパフォーマンス設定を選択するか ( パフォーマンス ) PCIe-SSD の割り込みを処理する CPU に適切なプロセスを割り当てます ( デフォルト + CPU 負荷 ) この割り当てられたプロセスには 特定の最小演算処理要件が必要です しかし その CPU はピーク負荷状況に影響されない必要があります パフォーマンス の場合 BIOS パラメータ Frequency Floor Override により CPU は常に最大周波数で機能します デフォルト + CPU 負荷 の場合 これはプロセスで実行されます この影響は 大きなブロックサイズのライト優位のアクセスではわずかなものでしかありません この図でもランダムアクセスは単に例として選択されており 図に示す情報はシーケンシャルアクセスにも適用されます Fujitsu Technology Solutions /21 ページ

18 Throughput [MB/s] Throughput [MB/s] ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B プロセッサ割り当ての最適化 ディスク I/O を最適な CPU に作成するプロセスの割り当ては PCIe-SSD のパフォーマンスに大きな影響を与えます この割り当ては Windows オペレーティングシステムでは start /affinity またはタスクマネージャーを使用してプロセスを開始することで実行でき Linux ではこの目的にユーティリティ numactl を使用します 最適な CPU は PCIe-SSD の割り込みを処理する CPU です 次の図は PRIMERGY RX3 S7 に搭載された PCIe-SSD 1.2 TB において 適切な CPU ( この場合は CPU ) と 不適切な CPU ( この場合は CPU 1) の状況を比較しています つの CPU 割り当ての PCIe-SSD(1.2 TB) の最大スループットさまざまなライト共有とブロックサイズ ランダムアクセス Affinity to CPU Affinity to CPU 1 4 kb 8 kb 64 kb 256 kb 4 kb 8 kb 64 kb 128 kb 4 kb 8 kb 64 kb 256 kb 1% read 67% read % read ライト率が非常に高い負荷プロファイルでは 適切なプロセッサ割り当てが影響することが明白です この影響は 8 KB のブロックサイズで最も顕著です この場合 最大 8 % パフォーマンスが向上します 大きなブロックサイズにおいても大きな影響があります この図でもランダムアクセスは単に例として選択されており 図に示す情報はシーケンシャルアクセスにも適用されます サーバの選択 サーバの選択も PCIe-SSD のパフォーマンスに重要な役割を果たします 次の図は いずれも PCIe-SSD 1.2 TB を搭載した PRIMERGY RX3 S7(Intel Xeon E5-26/46 プロセッサファミリーをベース ) と RX3 S7 および RX9 S2 における PCIe-SSD(1.2 TB) の最大スループット 64 KB ブロックサイズ ランダムアクセス RX3 S7 RX9 S2 1% read 67% read % read PRIMERGY RX9 S2(Intel Xeon E7-48/88 プロセッサファミリーをベース ) を比較しています この図では リード比率が 1 % 67 % % を占めるランダム負荷プロファイルの最大値の例を比較しています シーケンシャル負荷プロファイルの場合も 結果はほぼ同一です 選択したブロックサイズ (64 KB) により プロセッサ周波数の違いが考慮されないようにします これはブロックサイズが小さい場合にのみ行われます E5-26/46 プロセッサファミリーをベースとするサーバは そのアーキテクチャーのため 特にライト率が非常に高い負荷プロファイルにおいて明らかな利点があります 一方 E7-48/88 プロセッサファミリーをベースとするサーバは 最大 4 つの PCIe-SSD まで対応するため サーバごとのパフォーマンスがより大きくなります このように 例えば PRIMERGY RX9 S2 では データベース 負荷プロファイルでは最大 155 IO/s ストリーミング 負荷プロファイルでは最大 317 MB/s が可能です 一方 PRIMERGY RX3 S7 では それぞれの対応する最大値は 68 IO/s と 277 MB/s です ( 2 つの PCIe-SSD と 4 つの PCIe-SSDs を参照 ) 18/21 ページ Fujitsu Technology Solutions 213

19 ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B 他のストレージ媒体との比較 ここでは iodrive 2 PCIe-SSD をその先行世代 および従来のドライブベイで現在使用できる他のストレージメディア 標準 SAS-2. ハードディスク (SAS-2.-HDD) と SAS-2.-SSD と比較します 以下の表は これまで使用してきた 5 つの標準負荷プロファイルに基づいて 4 つのストレージ媒体のパフォーマンス値を比較したものです 処理待ち IO = 1~512 における最大パフォーマンス 負荷プロファイル SAS-2.-HDD 146 GB 15 krpm 2.5 SAS-2.-SSD MLC 2 GB 2.5 PCIe-SSD iodrive 64 GB PCIe-SSD iodrive TB 比率 PCIe-SSD iodrive 2 / SAS-2.- HDD 比率 PCIe-SSD iodrive 2 / SAS-2.- SSD 比率 PCIe-SSD iodrive 2 / PCIe-SSD iodrive ディスクキャッシュ有効 ディスクキャッシュ有効 フォーマット 標準容量 フォーマット 出荷時容量 データベース 76 IO/s IO/s IO/s IO/s ファイルサーバ 591 IO/s 36 IO/s 83 IO/s 195 IO/s ファイルコピー 571 IO/s 2985 IO/s 7693 IO/s 1818 IO/s ストリーミング 192 MB/s 377 MB/s 617 MB/s 139 MB/s リストア 191 MB/s 196 MB/s 541 MB/s 137 MB/s 表に示すように iodrive 2 PCIe-SSD が達成できるパフォーマンス値は 負荷プロファイルに応じて iodrive の先行世代と比較して最大 2.3 倍以上 SAS-2.-SSD の約 3.5 倍 SAS-2.-HDD の 7 倍以上であることがわかります 次の表は 小さいブロックの読み取りおよび書き込み時の最小レイテンシ時間を比較しています 負荷プロファイル SAS-2.-HDD 146 GB 15 krpm 2.5 SAS-2.-SSD MLC 2 GB 2.5 PCIe-SSD iodrive 64 GB PCIe-SSD iodrive TB 読み取りレイテンシ (1 KB シーケンシャル ) 書き込みレイテンシ (1 KB シーケンシャル ) ディスクキャッシュ有効 ディスクキャッシュ有効 フォーマット 標準容量 フォーマット 出荷時容量.89 ms.9 ms.29 ms.66 ms.98 ms.128 ms.33 ms.18 ms 全体として 最小書き込みレイテンシ (.18 ms) は iodrive 2 PCIe-SSD が 比較したその他のストレージメディアよりも明らかに低い値を示しています Fujitsu Technology Solutions /21 ページ

20 ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B 結論 iodrive 2 PCIe-SSD は高度な非揮発性ストレージメディアで 小さいスペースにおいて 特にトランザクション数の多い I/O アクセスで非常に優れたパフォーマンスを実現できます 先行世代のパフォーマンスと比較して 最大トランザクションレートおよび最大データスループットどちらにおいても約 2 倍向上しています iodrive 2 PCIe-SSD は 例えば 通常のデータベースのアクセスにおけるトランザクションレートは最大約 5 IO/s ビデオストリーミングなどのシーケンシャルリードアクセスにおけるデータスループットは最大 139 MB/s を実現します オペレーティングシステムにおける RAID アレイの構成 またはこれらのストレージメディアの独立した稼働により サーバごとのディスク I/O パフォーマンスはさらに向上することが可能です 複数の PRIMERGY サーバで 最大 4 つの PCIe-SSD を稼働できます ブロックサイズの小さい負荷プロファイルで 特にアクセスがリード率またはライト率でほぼ占有されている場合 このストレージメディアのディスク I/O パフォーマンスを最適化するには プロセッサ周波数の調整が効果的です 特定の条件下では ディスク I/O を作成するアプリケーションのプロセッサ割り当ての調整も ライト率の高いアクセスでは効果的です 後者の調整は 特にブロックの小さいアクセスプロファイルで アプリケーションを常時 確実に最適なプロセッサ上で稼働させるために必要な場合があります また システムの選択時にプロセッサのアーキテクチャーを考慮することも重要です 2/21 ページ Fujitsu Technology Solutions 213

21 ホワイトペーパー パフォーマンスレポート PCIe-SSDs iodrive 2 バージョン :1.B 関連資料 PRIMERGY システム PRIMERGY のパフォーマンス ディスク I/O パフォーマンスの基本 Fusion-io iodrive 2 ソリッドステートストレージデバイス データシート ( 英語 ) Fusion-io iodrive ソリッドステートストレージデバイス ( 先行世代 ) データシート ( 英語 ) パフォーマンスレポート PCIe-SSD Iometer についての情報 PC サーバ PRIMERGY( プライマジー ) お問い合わせ先 富士通 Web サイト : PRIMERGY のパフォーマンスとベンチマーク mailto:primergy.benchmark@ts.fujitsu.com iodrive iodrive2 iomemory および iosphere は Fusion-io の登録商標です 知的所有権を含むすべての権利は弊社に帰属します 製品データは変更される場合があります 納品までの時間は在庫状況によって異なります データおよび図の完全性 事実性 または正確性について 弊社は一切の責任を負いません 本書に記載されているハードウェアおよびソフトウェアの名称は それぞれのメーカーの商標等である場合があります 第三者が各自の目的でこれらを使用した場合 当該所有者の権利を侵害することがあります 詳細については を参照してください WW JA Copyright Fujitsu Technology Solutions 213 Fujitsu Technology Solutions /21 ページ