Oracle Database におけるDELL|EMC CX4 とエンタープライズ向けフラッシュ・ドライブの効果的な活用法

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1 Oracle Database における DELL EMC CX4 とエンタープライズエンタープライズ向けフラッシュ ドライブドライブの効果的効果的な活用法 Creation Date: March 28, 2009 Last Update: June 30, 2009 Version: 1.0

2 はじめに 2006 年 11 月 日本オラクル株式会社 ( 以降 日本オラクル ) はデル株式会社 ( 以降 DELL) や EMCジャパン株式会社 ( 以降 EMCジャパン ) をはじめとするグリッド戦略パートナー各社と協業体制を確立し 企業のシステム基盤の最適化を実現する次世代のビジネス ソリューションを構築するため 先鋭の技術を集結した Oracle GRID Center を開設しました DELL EMCジャパンはその開設に賛同し 各社の持つ最新鋭のサーバーやストレージ製品を使用してOracle GRID Centerにて共同で技術検証を行っています 本ホワイトペーパーは Oracle GRID Centerの趣旨にご賛同頂いたインテル株式会社 シスコシステムズ合同会社からのハードウェア ソフトウェアのご提供 及び技術者によるご支援などの多大なるご協力の下で実施したものです ここに インテル株式会社 シスコシステムズ合同会社 ならびにご協力頂いた技術者に謝意を表します 詳細な活動内容は次の Web サイトをご覧下さい Oracle GRID Center ( 2

3 目次 1. 検証背景と目的 検証環境 システム全体構成 システム仕様 ストレージ構成 ベンチマーク アプリケーション Oracle ORION 汎用的な OLTP 処理を実装した負荷生成ツール 検証結果 Oracle ORION による Disk I/O 性能の比較 OLTP 系アプリケーションの性能比較 まとめ

4 1. 検証背景と目的 DELL が EMC との共同ブランドで販売をしている DELL EMC の CX シリーズの 4 世代目になる CX4 のストレージ デバイスとして 新たにフラッシュ ドライブ ( 別名 Solid State Devices または Solid State Disk ( 以降 SSD)) をラインナップに加えました CX のフラッシュ ドライブは一般にコンシューマ向けに販売されている SSD とは異なるエンタープライズ向けの仕様およびパフォーマンスとなっており DELL EMC では Enterprise Flash Drive( 以降 EFD) という呼び方をしています フラッシュ ドライブをサポートしたのは ミッドレンジ クラスのストレージでは CX4 が世界初であり このクラスのパフォーマンスの階層に新たに 階層 0 と位置づけた超高速性を加える革新的なエンハンスメントとなります 本ホワイト ペーパーでは Oracle GRID Center において日本オラクル /DELL/EMC ジャパンの 3 社共同で実施した EFD を採用することによる Oracle Database での OLTP 系処理の性能向上検証の結果を元に 最適な活用方法をご紹介します 2. 検証環境 2.1. システム全体構成本検証で使用したシステム全体の構成を図 1-1 に示します Intel Xeon プロセッサ X7470 を搭載した DELL PowerEdge R900 上に Oracle Database 11g Release 1 をインストールし 4Gbps の Fibre Channel( 以降 FC)4 本で接続された EMC CX4-240 上にデータベースを配置しました 図 1-1 システム全体構成 4

5 2.2. システム仕様 データベース サーバー : DELL PowerEdge R コア CPU (Intel Xeon プロセッサ X7470(2.66GHz) [ コア数 :6] x 4) メモリ 128 GB OS Oracle Enterprise Linux 5 Update 2 x86-64 Oracle Database Oracle Database 11g Enterprise Edition Release ストレージ : EMC CX4-240 コントローラ 物理メモリ 最大キャッシュメモキャッシュメモり 2 コントローラ 各コントローラあたり 1 プロセッサ (Intel Xeon プロセッサ x 1 [ コア数 :2]) 8GB ( 各コントローラあたり 4GB) 2.5GB ( 各コントローラあたり 1.26GB) Hard Disk Drive 146 GB 15krpm FC x 10 Enterprise Flash Drive 73 GB x 10 ソフトウェア FLARE Release28 ( ) Navisphere Manager/Analyzer 2.3. ストレージ構成本検証で使用したストレージ (CX4-240) の構成を図 1-2 に示します Hard Disk Drive( 以降 HDD) と EFD 共に ドライブ 5 本 1 組の RAID5 構成である 2 つの RAID グループをそれぞれ 2 つの Disk Array Enclosure ( 以降 DAE) に配置しました それらの RAID グループから各 1 つの Logical Unit( 以降 LU) を切り出して Oracle Database のストレージ管理機能である Oracle Automatic Storage Management( 以降 ASM) のディスク グループを 2 つ (HDD のみで構成される DG_HDD ディスク グループと EFD のみで構成される DG_EFD ディスク グループ ) 作成しました 図 1-2 RAID グループと ASM ディスク グループの構成 5

6 2.4. ベンチマーク アプリケーション本検証で使用した 2 つのベンチマーク アプリケーションについて説明します Oracle ORION Oracle ORION は Oracle Database の I/O ワークロードをシミュレートする Disk I/O 性能測定ツールです Oracle Database をインストールする必要は無く RAID 構成や ASM ストライピング グループ データベース ブロックサイズ等を想定したシーケンシャル I/O やランダム I/O を生成し ストレージの Disk I/O 性能を測定することが可能です Oracle ORION はプラットフォーム毎に提供されており US OTN からダウンロードすることができます ( 汎用的な OLTP 処理を実装実装したした負荷生成負荷生成ツール本検証で使用した負荷生成ツールは Oracle JDBC OCI Driver 11g を使用して Oracle インスタンスに接続し任意の SQL を実行する Java カスタム アプリケーションです 今回は Spring Framework にサンプルとして付属する JPetStore アプリケーションのデータベース スキーマを利用し 以下のユーザー シナリオに沿った汎用的 SQL を実行しました 図 1-3 ユーザーシナリオと Transaction の定義 6

7 3. 検証結果 3.1. Oracle ORION による Disk I/O 性能の比較 DAE1 上にある HDD と EFD の各 RAID グループに対して Oracle ORION による OLTP 系アプリケーションから発行される SQL を想定したランダム書き込み 及び読み込み時の Disk I/O 性能を測定しました 書き込みテストを行うために 本テストは ASM ディスク グループを作成前に実施しています 以下は I/O サイズを Oracle Database で使用可能なデータベース ブロックサイズ (2KB~ 32KB) に設定した場合のランダム読み込み性能の測定結果です この結果から EFD HDD 共に I/O サイズが大きくなるにつれて読み込み性能が向上しますが EFD は全ての I/O サイズにおいて HDD よりも高速であることが確認できました その速度は標準的なデータベース ブロックサイズである 8KB において約 27 倍を記録しています I/O サイズが 512KB において EFD の読み込み性能が頭打ちとなっていますが これは CX4-240 のバックエンド バスの限界に達していると考えられます 次のグラフは ランダム書き込み性能の測定結果です 7

8 Write Cache のはデフォルト設定 (HDD は ON EFD は OFF) のまま測定を実施しました ランダム読み込みほどの性能は出ていませんが 全ての I/O サイズにおいて HDD よりも EFD の方が高速であることが確認できました OLTP 系アプリケーションから発行される SQL は SELECT による読み込み処理だけでは なく INSERT や UPDATE 等の書き込み処理も混在しています 次のグラフは 読み込みと 書き込みが 90:10 で混在した場合の Disk I/O 性能の測定結果です この結果から 読み込みと書き込みが混在する Disk I/O においても 全ての I/O サイズで EFD は HDD よりも非常に高い性能であることが確認できました 特に OLTP 系の処理を行うデータベースで一般的に採用される 8KB のデータベース ブロックと同等の I/O サイズにおいては 約 18 倍高速にデータへアクセスできる可能性があります 以上の Oracle ORION による Disk I/O 性能の測定結果から 次のような EFD の特徴を確認しました 1 EFD は HDD よりもランダム読み込み性能が非常に高い 特に 数 KB~ 数十 KB の小さな I/O サイズでは 圧倒的な高速アクセスが可能 2 EFD は HDD よりもランダム書き込み性能が高い 3 読み込みと書き込みが混在する I/O でも EFD は HDD よりも高速アクセスが可能 8

9 3.2. OLTP 系アプリケーションアプリケーションの性能比較 Oracle ORION での Disk I/O 性能の測定結果より 小さな Disk I/O が頻発する OLTP 系アプリケーションから発行される SQL において性能向上が期待できます 以降では OLTP 系の処理における HDD と EFD の性能比較の検証結果を報告します 一般的にデータベースシステムの主なボトルネックは Disk I/O 性能不足であり この問題を改善するために Oracle Database では System Global Area( 以降 SGA) 上のデータベース バッファ キャッシュと呼ばれるメモリ領域内に データをキャッシュする仕組みがあります SQL を実行する際に 必要となるデータがバッファ キャッシュ上に存在すれば Disk から読み込む必要が無いため キャッシュ ヒット率が高いほど Disk I/O 時間が大幅に削減され データベースの性能向上が期待できます 図 3-1 データベース バッファ キャッシュと処理時間 次のグラフは HDD 上のデータベースと EFD 上のデータベースにおいて SGA のサイズ が 5GB/16GB の場合に データの検索範囲を操作することでデータベース バッファ キャッ シュのヒット率の高低を作り出し OLTP 処理性能を測定した結果です EFD HDD 9

10 キャッシュ ヒット率が高い場合は データベース バッファ キャッシュ上のデータを再利用する頻度が高く Disk I/O 回数が少ない為 EFD 上のデータベースと HDD 上のデータベースに性能差はありません しかし キャッシュ ヒット率が低くなる (Disk I/O 回数が増加する ) に従い HDD 上のデータベースでは極端に性能が劣化しますが EFD 上のデータベースは緩やかであることを確認しました 4. まとめ ランダム読み込みの多い OLTP 系のシステムでは EFD との相性が非常によい結果となりました 繰り返しになりますが OLTP 系 SQLを処理するデータベースのパフォーマンス チューニングでは 可能な限りキャッシュ ヒット率を高くする (Disk I/O 回数を減らす ) ことが基本的な考え方です しかしながら 近年の急激なデータ量増加によってデータベース バッファ キャッシュのサイズが不足し キャッシュ ヒット率が低下していくことが考えられます そこで Enterprise Flash Drive(EFD) を組み込んだ EMC CX4 上にデータベースを構築することで キャッシュ ヒット率の低下による性能劣化のカーブを HDD 上のデータベースの場合よりも緩やかに保つことが可能となります そのため Oracle Automatic Storage Management(ASM) と組み合わせることで これまで多くの工数を割いていたストレージ設計作業が大幅に軽減されることが期待できます 10

11 日本オラクルオラクル株式会社 東京都港区北青山 オラクル青山センター デル株式会社 神奈川県川崎市幸区堀川町 580 番地ソリッドスクエア東館 20F EMC ジャパン株式会社 東京都新宿区西新宿 新宿三井ビル 55 階 インテル株式会社 東京都千代田区丸の内 国際ビル 5 階 Copyrigh Oracle. All rights reserved. 無断転載を禁ず このドキュメントは単に情報として提供され 内容は予告なしに変更される場合があります このドキュメントに誤りが無いことの保証や 商品性又は特定目的への適合性の黙示的な保証や条件を含め明示的又は黙示的な保証や条件は一切無いものとします 日本オラクル株式会社は このドキュメントについていかなる責任も負いません また このドキュメントによって直接又は間接にいかなる契約上の義務も負うものではありません このドキュメントを形式 手段 ( 電子的又は機械的 ) 目的に関係なく 日本オラクル株式会社の書面による事前の承諾なく 複製又は転載することはできません Oracle は 米国オラクル コーポレーション及びその子会社 関連会社の登録商標です 他社名又は製品名は それぞれ各社の商標である場合があります 本書は Oracle GRID Center の取組みにて実施された検証結果に関する技術情報を提供するものであり 本書に記載されている内容は改善のため 予告無く変更することがあります デル株式会社及び EMC ジャパン株式会社は 本書の内容に関して いかなる保証もいたしません また 本書の内容に関連した いかなる損害についてもその責任は負いません Intel Xeon は 米国およびその他の国における Intel Corporation またはその子会社の商標または登録商標です 本資料に記載されているシステム名 製品名等には 必ずしも商品表示 ((R) TM) を付記していません 11