Oracle GRID Center Flash SSD + 最新ストレージと Oracle Database で実現するデータベース統合の新しい形 2011 年 2 月 23 日日本オラクル Grid Center エンジニア岩本知博
進化し続けるストレージ関連技術 高速ストレージネットワークの多様化 低価格化 10GbE FCoE 8Gb FC ディスクドライブの多様化および大容量 / 低価格化 FC SAS SATA SSD 2011 NetApp. All rights reserved. 2
各レイヤの最新技術による最新のインフラの実現 高速ストレージネットワークの多様化 低価格化 10GbE FCoE 8Gb FC 10G NFS + SSD + Oracle 11g による 次世代型統合 DB インフラ の可能性 ディスクドライブの多様化および大容量 / 低価格化 FC SAS SATA SSD Oracle Database の進化 Instance Caging Database Smart Flash Cache Direct NFS (dnfs) 2011 NetApp. All rights reserved. 3
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Agenda DB 統合の際に発生しがちな問題 問題を解決する機能とその効果 Direct NFS とその効果 Database Smart Flash Cache とその効果 Direct NFS と Database Smart Flash Cache による DB 統合 まとめ 9
マルチコア化 Intel Xeon プロセッサの場合 *DATA: 5 年間で 17 倍の処理性能の向上 参考 http://www.intel.com/performance/server/xeon/server_table.htm 10
マルチコアへの期待 統合化における期待 ではマルチコア化により 集約密度が向上するか 統合 11
システム性能のボトルネックの原因 9% 48% 43% CPU Storage I/O Complex *Oracle Direct パフォーマンス クリニック サービス 参考 http://www.oracle.com/lang/jp/direct/service/pc.html 12
システム性能のボトルネックの原因 性能 9% この性能の格差 CPU 48% がボトルネックを生む 43% CPU Storage I/O 主に容量の面で Complex HDD 目覚ましい成長 2000 2005 2010 年度 *Oracle Direct パフォーマンス クリニック サービス 参考 http://www.oracle.com/lang/jp/direct/service/pc.html 13
DB 統合のためのストレージ要件 今まで以上に高いストレージ I/O 性能 (IOPS) が必要となる 10,000 IOPS 10,000 IOPS 10,000 IOPS 10,000 IOPS 統合 40,000 IOPS 14
TPS (Relative Value) DB 統合のためのストレージ要件検証結果 6 instance A instance B instance C instance D 5 4 3 2 1 0 HDD bottleneck instance x 1 instance x 2 instance x 3 instance x 4 15
TPS (Relative Value) DB 統合のためのストレージ要件検証結果 6 instance A instance B instance C instance D 5 4 3 2 1 0 2つの実現方法をご紹介します 1. Direct NFS 2. Database Smart Flash Cache HDD bottleneck instance x 1 instance x 2 instance x 3 instance x 4 16
検証環境 H/W 構成 DB Server Cisco UCS B200 M1 x 2 blade Xeon 5570-8core * HyperThreading: OFF Memory 96GB Switch Storage Cisco Nexus 5020 *10GbE NetApp FAS3270E HDD: FC 15krpm 300GB x 14 SSD: SATA 100GB x 24 17
検証環境 DB Client / DB Server / ストレージ構成 Cisco UCS B200 M1 x 2 Oracle Linux x86-64 DB instance A DB instance B buffer cache: 10GB buffer cache: 10GB DB instance C DB instance D buffer cache: 10GB buffer cache: 10GB NetApp FAS3270 VM A VM B application application VM C VM C application application hypervisor - Oracle VM 10Gb Ethernet Cisco Nexus 5020 DATA for A DATA for B DATA for C DATA for D DBSFC for A - D aggregate: HDD x 14 aggregate: SSD x 24 18
1 つの DB システムの性能向上を実現する Phase 1: 検証内容 オンライン ショッピング サイトのセッション数を増加させ どこまで性能 (TPS) が向上するか確認 セッション数を増加させる 以下の機能により I/O 性能のボトルネックを改善し TPS が向上することを確認 1. Direct NFS 2. Database Smart Flash Cache online shopping access instance #1 I/O bottleneck 19
NAS ストレージへアクセスするには 通常 データベースは OS から提供される NFS クライアント機能 (OS Kernel NFS) を使用して NAS ストレージへアクセス DB OS の NFS クライアント機能 (OS Kernel NFS) NFS サーバーの機能 DB Server NAS Storage 20
Direct NFS(dNFS) とは Oracle Database 11g R1 から NFS クライアント機能を実装 (dnfs) OS Kernel NFS を使用する必要がないため プラットフォームに依存しない Oracle Database の NFS クライアント機能 (dnfs) OS の NFS クライアント機能 (OS Kernel NFS) Oracle Database 自身が直接アクセス NFS サーバーの機能 DB Server NAS Storage 21
DB Smart Flash Cache on dnfs 検証環境 Cisco UCS B200 M1 x 2 Oracle Linux x86-64 DB instance A DB instance B buffer cache: 10GB buffer cache: 10GB DB instance C DB instance D buffer cache: 10GB buffer cache: 10GB Direct NFS NetApp FAS3270 VM A application VM C application VM B application VM C application hypervisor - Oracle VM 10Gb Ethernet Cisco Nexus 5020 DATA for A DATA for B DATA for C DATA for D DBSFC for A - D aggregate: HDD x 14 aggregate: SSD x 24 22
TPS (Relative Value) CPU (%) Direct NFS(dNFS) とは 検証結果 dnfs の効果 4 3 2 1 0 TPS - NFS TPS - dnfs CPU - NFS CPU - dnfs HDD bottleneck 100 200 300 400 500 600 700 800 SESSIONS 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 23
更にシステムの性能 (TPS) を向上させるには 従来であれば メモリを追加し ストレージ I/O を発生させないのが理想であったが 1. セッション数の増加 2. データ量の増加 メモリの追加 容量あたりの単価が高い 物理サーバのスロット数の制限 統合環境における割当可能サイズの減少 メモリ上だけでは処理しきれず ストレージ I/O が多発 27
I/O 性能 (IOPS) を向上させるアプローチ 同等の IOPS HDD の場合 SSD の場合 28
I/O 性能 (IOPS) を向上させるアプローチ HDDと比較したSSDのコスト 性能 (IOPS): 低コスト 容量 : 高コスト H/W コスト = 約 10 倍 高速な SSD 上にデータを格納する DATA(2.4TB) DATA(2.4TB) HDD(300GB) x 8 SSD(100GB) x 24 上記容量に関する情報は RAW 表記によるものです 実際の収容可能容量とは異なります 29
HDD への I/O 量を削減するアプローチ Database Smart Flash Cache データへのアクセス頻度には偏りがある DATA(2.4TB) HDD(300GB) x 8 SSD(100GB) x 1 30
HDD への I/O 量を削減するアプローチ Database Smart Flash Cache データへのアクセス頻度には偏りがある high 100GB Middle low DATA(2.4TB) 600GB 1700GB HDD(300GB) x 8 SSD(100GB) x 1 31
HDD への I/O 量を削減するアプローチ Database Smart Flash Cache Buffer Cache Flash Cache DB Smart Flash Cache Oracle Database 11g Release 2 Enterprise Edition の標準機能 Oracle Linux / Solaris で使用可能 SSD をキャッシュとして活用 大容量のキャッシュ領域を安価に確保 アクセス頻度が高いデータを自動的に SSD 上にキャッシュ high 100GB Middle low DATA(2.4TB) 600GB 1700GB HDD(300GB) x 8 SSD(100GB) x 1 32
Database Smart Flash Cache 検証環境 Cisco UCS B200 M1 x 2 Oracle Linux x86-64 DB instance A DB instance B buffer cache: 10GB buffer cache: 10GB DB instance C DB instance D buffer cache: 10GB buffer cache: 10GB NFS mount NetApp FAS3270 VM A VM B application application VM C VM C application application hypervisor - Oracle VM DB Smart Flash Cache = 120GB DATA for A DATA for B DATA for C DATA for D DBSFC for A - D aggregate: HDD x 14 aggregate: SSD x 24 33
TPS (Relative Value) CPU (%) Database Smart Flash Cache 検証結果 DB Smart Flash Cache の効果 12 TPS - NFS CPU - NFS TPS - DBSFC on NFS CPU - DBSFC on NFS 100 9 6 3 0 OS Kernel NFS bottleneck 100 200 300 400 500 600 SESSIONS 80 60 40 20 0 34
DB Smart Flash Cache on dnfs 検証環境 Cisco UCS B200 M1 x 2 Oracle Linux x86-64 DB instance A DB instance B buffer cache: 10GB buffer cache: 10GB DB instance C DB instance D buffer cache: 10GB buffer cache: 10GB Direct NFS NetApp FAS3270 VM A VM B application application VM C VM C application application hypervisor - Oracle VM DB Smart Flash Cache = 120GB DATA for A DATA for B DATA for C DATA for D DBSFC for A - D aggregate: HDD x 14 aggregate: SSD x 24 37
TPS (Relative Value) CPU (%) DB Smart Flash Cache on dnfs 検証結果 2 つの機能を組み合わせた効果 20 15 10 5 0 TPS - NFS TPS - DBSFC on NFS TPS - DBSFC on dnfs CPU - NFS CPU - DBSFC on NFS CPU - DBSFC on dnfs CPU bottleneck 40,000 IOPS 100 200 300 400 500 600 SESSIONS 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 38
DB 統合の集約密度の向上 Phase 2: 検証内容 同時に稼働させる DB インスタンスの数を増加させる 以下の機能を組み合わせて使用することにより I/O 性能のボトルネックを改善し TPS が向上することを確認 Direct NFS Database Smart Flash Cache online shopping instance A instance C instance B instance D I/O bottleneck 39
DB 統合の集約密度の向上 Phase 2: 検証環境 Cisco UCS B200 M1 x 2 x 8 core DB instance A buffer cache: 10GB DB instance C buffer cache: 10GB Oracle Linux x86-64 DB instance B buffer cache: 10GB DB instance D Instance Casing: インスタンス毎に CPU x 2 ずつ割当 buffer cache: 10GB VM A application VM C application VM B application VM C application hypervisor - Oracle VM NetApp FAS3270 Direct NFS DB Smart Flash Cache: インスタンス毎に 120GB ずつ割当 DATA for A DATA for B DATA for C DATA for D DBSFC for A - D aggregate: HDD x 14 aggregate: SSD x 24 40
TPS (Relative Value) TPS (Relative Value) DB 統合の集約密度の向上 検証結果 DB Smart Flash Cache on dnfs の効果 DB Smart Flash Cache on dnfs: OFF DB Smart Flash Cache on dnfs: ON instance A instance B instance A instance B instance C instance D instance C instance D 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 0 0 instance x 1 instance x 2 instance x 3 instance x 4 instance x 1 instance x 2 instance x 3 instance x 4 41
TPS (Relative Value) TPS (Relative Value) まとめ DB Smart Flash Cache on dnfs 最小限のコストで最大限の I/O 性能 (IOPS) が得られる機能であり 集約密度を向上させた DB 統合の実現を加速させます dnfs により H/W リソース ( マルチコア SSD) を最大限活用 DB Smart Flash Cache により SSD を効率的に活用 これらを実現できるのは Oracle Database だけ 14 12 6 instance A instance B instance C instance D 10 5 8 4 6 3 4 2 2 1 0 NONE - NFS DBSFC - dnfs 0 instance x 1 instance x 2 instance x 3 instance x 4 42
ネットアップ株式会社検証結果の公開 43
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