vServCon - パフォーマンスレポート PRIMERGY RX300 S5

ベンチマークの説明

vServCon は、富士通テクノロジー・ソリューションズが、ハイパーバイザーを使用するサーバ構成について、

サーバ統合の適合性の比較に使用するベンチマークです。これにより、システム、プロセッサ、および I/O テクノロジーの比較と、ハイパーバイザー、仮想化形式、および仮想マシン用の追加ドライバの両方の比較が可能になります。

vServCon は、統合および仮想化されたサーバ環境の負荷を再現する、すでに確立されたベンチマークを集約するフレームワークです。データベース、アプリケーションサーバ、Web サーバというアプリケーションシナリオを対象とする 3 つの実証済みのベンチマークが使用されます。

アプリケーションシナリオベンチマーク論理 CPU コアの数メモリデータベース Sysbench（修正済み） 2 1.5 GB

Java アプリケーションサーバ SPECjbb（修正済み、50～60 ％の負荷） 2 2 GB

Web サーバ WebBench 1 1.5 GB

3 つの標準ベンチマークのそれぞれが専用の仮想マシン（VM）に割り当てられます。これらに加えてアイドル VM という 4 番目のマシンが追加されます。これらの 4 つの VM が「タイル」を構成します。基になるサーバハードウェアの処理能力に応じて、場合によっては最高

のパフォーマンススコアを達成するために、測定の一部としていくつかの同一タイルを並列的に開始する必要があります。

3 つの vServCon アプリケーションシナリオのそれぞれが、

各 VM のアプリケーション固有のトランザクションレートという形で具体的なベンチマーク結果を提供します。指定した数のタイルのスコアを取得するために、リファレンスシステムのそれぞれの結果に関連付けて個別のベンチマーク結果が入力されます。PRIMERGY RX300 S3 は

vServCon のリファレンスシステムとして定義されていま

す。結果の小さなパフォーマンス値が、仮想 CPU の数とメモリサイズを考慮して重み付けされ、すべての VM およ

びタイルについて合算されます。結果は、このタイル番号の vServCon スコアになります。

原則として、1 つのタイルから始めて、vServCon スコアの大幅な増加が見られなくなるまで、タイル数を増やしながらこの手順が実行されます。最終的な vServCon スコアは、すべてのタイル番号に関する vServCon スコアの最大値になり、ハイパーバイザーを使用するサーバ構成に関するすべての VM の最大の合計メリットを反映します。

vServCon は、ホストの合計 CPU 負荷（VM および他のすべての CPU 処理）を記録し、さらに可能な場合は電力消費量も記録します。

このスコアは、多くの VM を使用した仮想化に限定した実現可能なシステムパフォーマンスを CPU リソースの使用率が最大限になる過程で示すことを目的としています。つまり、必要のない小数のタイルの vServCon 測定中に不十分なサイズのディスクの接続またはメインメモリの不足などの結果として制限が発生した場合、

スコアは意味を持ちません。このため、vServCon 測定の測定環境は、CPU のみが制限要因となり、他のリソースの結果として制限が発生しないように設計されます。この目的および比較性のために、vServCon で使用されるすべての VM の仮想ハードウェアリソース、オペレーティングシステム、およびアプリケーションが明確に定義されたプロファイルが使用されます。

vServCon の詳細については、『ベンチマークの概要 vServCon』を参照してください。

テスト対象システム

負荷ジェネレータ

Web 負荷ジェネ

レータ Web

タイルタイルタイル

VM Web

VM Java

VM アイドル

状態 VM

データベース

負荷ジェネレーター Web

フレームワークコントローラー

ベンチマーク結果

PRIMERGY RX300 S5 は、プロセッサテクノロジーの大幅な進歩のおかげでアプリケーションの仮想化に非常に適しています。以前のシステムと比較して、実際に 2 倍の仮想化パフォーマンス（vServCon スコアで測定）を実現できます。前述の vServCon プロファイルを基にすると、システムが 2 基の Xeon プロセッサで完全に構成されている場合、18 の実際のアプリケーション VM（6 つのタイルに相当）を使用して、CPU システムリソースのほぼ最適な使用率を実現できます。

最初の図に、PRIMERGY RX300 S5 の使用率をプロセッサとタイル数に関する vServCon スコアで示します。

ホストのそれぞれの CPU 負荷も入力されています。最適な CPU 負荷のタイル数のときは、一般的に約 90 ％になります。それを超えると過負荷となり、仮想化のパフォーマンスは向上せずに再び低下します。

これらの現在の Xeon プロセッサでは、タイル数が 6 つになるまで全体的な処理能力が増加します。vServCon はプロセッサの周波数によっても大幅に増加します。

特にハイパースレッディングを使用すると、物理的なプロセッサコアが 2 つの論理コアに分割され、16 の論理コアがハイパーバイザーで使用できるようになるので、多数のタイルを有効にできます。このため、この標準機能は一般的にシステムの仮想化パフォーマンスを向上させます。

ハイパースレッディングを使用するシステムでは、タイル数のスケーリング曲線が明確に見られます。タイルあたりに約 4 つの論理 CPU が使用される結果として（ベンチマークの説明を参照）、タイル数が 2 つ以下のときは複数の VM による同じ物理コアの並列使用は回避されます。そのため、このセクタではほぼ理想的なパフォーマンス曲線の上昇になります。タイル数が 2 つを超えると、CPU 使用率がいっぱいになるまであまり向上しなくなります。

仮想化環境のメインメモリを選択するときのガイドラインとして、メモリアクセス速度よりも十分な数量が重要であると言えます。

省電力もサーバ統合の重要な要素です。Xeon E5540 プロセッサでは、例えば単純にアプリケーション VM の数を 3 から 6 に倍増させることで、仮想化のパフォーマンスを 74 ％向上させることができますが、電力消費量は約 11 ％しか増加しません。次の図に、前述のプロセッサの電力消費量を示します。一方に電力消費量の絶対差を示し、もう一方に電力消費量の vServCon スコア（図では「vServCon power score」と記述）を kW で示します。

以前は、システムの仮想化パフォーマンスは全体として分析されていました。以下では、説明した仮想化環境での個別のアプリケーション VM の観点からもパフォーマンスについて説明します。例として、Xeon X5570 プロセッサを搭載したシステムをこの目的のために分析します。

全体的なパフォーマンスに関する限り、アプリケーション VM の数が最適である場合、運用負荷が尐ない状況に比べると個別の VM のパフォーマンスは既にかなり低くなっています。図に、VM の数が増加したときの 3 種類の各アプリケーション VM の相対的なパフォーマンスをリファレンスシステムに対する比率として示します。グループの最初の列には合計で 3 つのアプリケーション VM（1 つのタイル）によるアレイ内の 1 つの VMが表示され、2 番目の列は 6 つのアプリケーション VM（2 つのタイル）のアレイの場合が表示され、以下同様に表示されています。それぞれのタイプの個別の値およびすべての VM の合計値の両方が、重なった列の高さとして表示されています。

仮想マシン内でアプリケーションを最高のパフォーマンスで実行したい場合は、仮想化ソリューションの必要性が高いアプリケーションプロファイルを詳しく調べることが有効です。これには、メモリ管理に多くの処理が必要な Web サーバなどのアプリケーションシナリオが含まれます。

最適化の最初の方法が、このアプリケーションシナリオに適用されます。動的なコンテンツの実装がパフォーマンスに与える影響は、動的なページを使用する Web サーバの例に顕著に見られます。動的なコンテンツは多くの場合 CGI プログラム（またはスクリプト）として実装されます。選択するたびに、CGI プログラムが新しいプロセスを生成します。これはハイパーバイザーでは尐々複雑です。代わりに PHP、ASP、または同様の方法を使用して動的なコンテンツを実装できます。この場合、結果として新しく生成されるプロセスの負荷は発生しません。Web サーバ VM の負荷プロファイル内で、そういった CGI プログラムを起動する HTTP 要求の割合を変えることで vServCon でシミュレートできます。下の図は、VM 内の変更されていない Linux カーネルがパフォーマンスに与える影響を示しています。次の 2 つの負荷プロファイルを比較します。

Web サーバ用負荷プロファイル

STD-CGI この負荷プロファイルは、Web サーバ上のすべての HTTP 要求の 16 ％およびす

べての HTTP-SSL 要求の 2 ％が CGI プログラムを起動することを定義します。

これにより仮想化ソリューションの必要性が高まります。

MIN-CGI STD-CGI プロファイルから 16 ％の CGI-HTTP 要求を除いたものです。Web サー

バの負荷は、この CGI プロセスの減尐数分だけ減尐しますが、仮想化ソリューション内のコストはさらに大きく減尐します。両方の効果の組み合わせにより、追加の CPU 処理能力を利用できるようになり、VM の Web トランザクションレートが大幅に増加します。

これまでに説明したすべての測定では、標準として STD-CGI プロファイルを使用しています。

図には、仮想化セクタ内のプロセッサテクノロジーの優位性が明確に示されています。PRIMERGY RX300 S5

（Xeon X5570 搭載）が以前のシステムと比較されます。これに対し、以前のシステムを使用する Web-VM は、

アプリケーションシナリオの最適化の結果として 86 ％のパフォーマンス向上を実現できました。現在の世代のプロセッサでは、34 ％にすぎません。Extended Page Tables（EPT）のおかげで、システムはより要求の大きな負荷プロファイルを良好に処理できるので、アプリケーションシナリオを基にした最適化の余地は減尐しています。STD-CGI ではなく MIN-CGI を見た場合のパフォーマンスの向上は、仮想化されていないシステムの値と類似した値になります。

アプリケーションシナリオの最適化のまとめ：興味深いことですが、利点は仮想化されていないシステムと同じレベルです。

ドキュメント内パフォーマンスレポート PRIMERGY RX300 S5 (ページ 56-66)