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-SSD
この資料では、一部の PRIMERGY サーバで使用できる 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 1.0a 2013-07-04 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 測定結果 ... 6 単体の PCIe-SSD ... 6 RAID アレイと単独で使用する場合の PCIe-SSD★ .. 10 公称容量の影響 ... 13 他のストレージ媒体との比較 ... 18 測定環境 ... 19 関連資料 ... 20 お問い合わせ先 ... 20ドキュメントの履歴
バージョン 1.0
初回報告版
バージョン 1.0a
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 2.0 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 320 GB と 640 GB 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 1.0、x4 タイプで、最大約 860 MB/s の実効 スループットが得られます。PCIe-SSD の 64 kB ブロックサイズで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 PCIe-SSD 320 GB MLC PCIe-SSD 640GB MLC 100 ％リード、64 kB ブロックサイズ 735 MB/s 750 MB/s 100 ％ライト、64 kB ブロックサイズ 510 MB/s 550 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「ioManager」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。 標準容量： 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。 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。 ライトパフォーマンス重視： ストレージ容量を 30 ％使用してライトパフォーマンスを上げ ます。 最大ライトパフォーマンス： ストレージ容量を 50 ％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。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 320 GB 最大ライトパフォーマンス 160 GB ライトパフォーマンス重視 224 GB 標準容量 320 GB 最大容量 ～352 GB 640 GB 最大ライトパフォーマンス 320 GB ライトパフォーマンス重視 448 GB 標準容量 640 GB 最大容量 ～704 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。
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。 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 1、3、8 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「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」が使用されます。データ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] × ブロックサイズ [MB] トランザクション [IO/s] = スループット [MB/s] / ブロックサイズ [MB] 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] アプリケーション リード ライト ファイルコピー ランダム 50 ％ 50 ％ 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 データベース（データ転送） メールサーバ ストリーミング シーケンシャル 100 ％ 0 ％ 64 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 0 ％ 100 ％ 64 ファイルのリストア測定結果
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 320 GB 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す。2 つのフォーマットオプションの「ライトパフォーマンス重 視」（）と「最大ライトパフォーマンス」 （）では、すべての負荷強度で同様のパ フォーマンスを発揮しています。負荷強度 が低い場合、PCIe-SSD は、すべてのフォ ーマットオプションで 4000 IO/s の値を示 します。負荷が非常に高い場合、標準フォ ーマットの「標準容量」（）と「最大容 量」（）では、トランザクションレート が約 22000 IO/s まで上昇します。処理待 ち IO = 1～32 では、すべてのフォーマッ トオプションでトランザクションレートが ほぼ同じになります。そのまま処理待ち IO の数が増えた場合にのみ、フォーマッ トオプション間での違いが明らかにわかり ます。「ライトパフォーマンス重視」（） と「最大ライトパフォーマンス」（）で は 、 負 荷 が 非 常 に 高 い 場 合 に 約 29000 IO/s まで上昇します。 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 T ra n sa ct io n ra te [I O /s] # Outstanding IOs Advertised Capacity Maximum CapacityImproved Write Performance Maximum Write Performance
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。「標準容量」（）標準フォーマットと「最大容量」（） フォーマットオプションの場合、負荷強度 が低いときのトランザクションレートは約 2000 IO/s になり、負荷強度が非常に高い ときは約 4300 IO/s まで上昇します。「ラ イトパフォーマンス重視」（）と「最大 ライトパフォーマンス」（）でも、負荷 強度が最も低いときのトランザクションレ ートは 2000 IO/s ですが、負荷強度が高ま るにつれて、「標準容量」（）標準フォ ーマットとの差が大きくなり、8600 IO/s （）と 9200 IO/s（）まで上昇します。 処理待ち IO = 8～32 の範囲では、「最大 容量」（）のトランザクションレートは 「標準容量」（）より 600 IO/s 低くな ります。 上記のケースでは、ライト比率が 33 ％でした。負荷プロファイルのライト比率を高くすると、2 つのフォ ーマットオプションのライトパフォーマンスの差がより明確になると予想できます。この効果は、「ファイ ルコピー」負荷プロファイル（ランダムア クセス、50 ％リード、64 kB ブロックサ イズ）のトランザクションレートから検証 できます。この負荷プロファイルでは、す べての負荷強度において、「標準容量」 （）フォーマットオプションが「最大容 量」（）とほぼ同じパフォーマンスを発 揮しています。この 2 つのフォーマット オプションのトランザクションレートは、 負荷強度が最も低いときに 2000 IO/s にな り、負荷が高くなるにつれて約 3000 IO/s まで上昇します。一方、他の 2 つのフォ ーマットオプション（）では、負荷強 度が最も低い状態で既に 3400 IO/s を達成 しています。負荷強度を処理待ち IO = 512 まで上げると、「ライトパフォーマン ス重視」（）では約 8000 IO/s になり、 「最大ライトパフォーマンス」（）では 9000 IO/s 以上になります。 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 T ra n sa ct io n ra te [I O /s] # Outstanding IOs Advertised Capacity Maximum Capacity
Improved Write Performance Maximum Write Performance
負荷プロファイル「ファイルサーバ」 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 T ra n sa ct io n ra te [I O /s] # Outstanding IOs Advertised Capacity Maximum CapacityImproved Write Performance Maximum Write Performance
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。 前述のように、マニュアルで規定されている 64 kB ブロックサイズの最大値は以下のとおりです。 負荷プロファイル 最大スループット PCIe-SSD 320 GB MLC PCIe-SSD 640GB MLC 100 ％リード、64 kB ブロックサイズ 735 MB/s 750 MB/s 100 ％ライト、64 kB ブロックサイズ 510 MB/s 550 MB/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、100 ％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 ンにおいて約 160 MB/s のスループットが 得られます。負荷強度が高くなると、「標 準容量」（）および「最大容量」（） のスループットは約 500 MB/s まで上昇し ます。これは純粋なリードアクセスの場合 ですが、ライトパフォーマンスを重視する 2 つのフォーマットオプション（）で は、600 MB/s 以上のスループットを達成 できます。 0 100 200 300 400 500 600 700 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 T h ro u g h p u t [ M B/ s] # Outstanding IOs Advertised Capacity Maximum Capacity
Improved Write Performance Maximum Write Performance
1 × PCIe-SSD 320 GB、 負荷プロファイル「ストリーミング」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、100 ％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。ライトパフォーマンスを重視した 2 つのフォーマットオプション、 「ライトパフォーマンス重視」（）と 「最大ライトパフォーマンス」（）では、 すべての負荷強度で同様のパフォーマンス を発揮しています。「標準容量」（）お よび「最大容量」（）フォーマットオプ ションでは、負荷強度が最も低いときのス ループットは約 290 MB/s ですが、ライト パフォーマンスを重視した 2 つのフォー マットオプション（）では、約 440 MB/s まで上昇します。負荷強度が高くな ると、「標準容量」（）および「最大容 量」（）ではスループットが最終値の 480 MB/s にすぐに達し、他の 2 つのケー ス（）では 540 MB/s に達します。 「最大容量」（）を使用する場合、処理 待ち IO = 2～32 の範囲では、スループッ ト が 「 標 準 容 量 」 （ ） よ り 平 均 で 約 20 MB/s 低くなります。 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 ライトパフォーマンスを重視したフォーマットオプションと標準フォーマットでのパフォーマンスの差は、 ランダム負荷プロファイルで最も大きくなります。ライトパフォーマンスを重視した 2 つのフォーマットオ プションによるパフォーマンスの改善効果は、シーケンシャル負荷プロファイルでも見られます。しかし、 「標準容量」標準フォーマットで PCIe-SSD のほぼ最大のスループットが既に得られるため、シーケンシャ ル負荷プロファイルでのパフォーマンスの向上はそれほど期待できません。 全体として、「標準容量」標準フォーマットで既に高いレベルのパフォーマンスを発揮しています。パフォ ーマンスは、「ライトパフォーマンス重視」および「最大ライトパフォーマンス」のすべてのケースでさら に高めることができます。この 2 つのフォーマットオプションは、ほとんどのケースで同じように動作しま すが、「ライトパフォーマンス重視」オプションはストレージの残り容量が比較的多い場合に適しています。 「最大ライトパフォーマンス」への再フォーマットは、パフォーマンスの観点から見ると、ランダム負荷プ ロファイルのブロックサイズとライト比率が大きい場合のみ効果を発揮します。 0 100 200 300 400 500 600 700 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 T h ro u g h p u t [ M B/ s] # Outstanding IOs Advertised Capacity Maximum Capacity
Improved Write Performance Maximum Write Performance
1 × PCIe-SSD 320 GB、
RAID アレイと単独で使用する場合の 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 0 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 320 GB バージョンを例として使用します）によ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。まず、「標準容量」標準フォーマットから検証しましょう。 「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）のケースでは、負荷強度が最も 低い場合、RAID 1 アレイ（）と RAID 0 アレイ（）は PCIe-SSD 単体（）と同 じトランザクションレートになります。負 荷強度を処理待ち IO = 512 まで高めると、 トランザクションレートははるかに大きく なります。単体の PCIe-SSD（）では約 21000 IO/s ま で 上 昇 し 、 RAID 1 ア レ イ （ ） で は 約 28000 IO/s に 達 し ま す 。 RAID 0 アレイ（）では約 49000 IO/s ま で上昇します。 「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）のケースでは、RAID 1 ア レイ（）は単体の PCIe-SSD（）と全 体的に同じパフォーマンスレベルになりま す。負荷強度が低い場合、RAID 1（）の パフォーマンスのほうが最大 20 ％低くな ります。負荷強度が高い場合、RAID 1（） のパフォーマンスのほうが最大 10 ％高く なります。RAID 0 アレイ（）では、最 高のパフォーマンスが得られます。負荷強 度が低いときは、単体の PCIe-SSD（） の約 2000 IO/s に対して RAID 0 アレイ （）では約 2800 IO/s を達成します。ま た 、 負 荷 強 度 が 高 い と き は 、 単 体 の PCIe-SSD の 約 4200 IO/s に 対 し て 約 12000 IO/s 以上を達成します。 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 T ra n sa ct io n ra te [I O /s] # Outstanding IOs 1 PCIe-SSD RAID 1 RAID 0 - 2
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 T ra n sa ct io n ra te [I O /s] # Outstanding IOs 1 PCIe-SSD RAID 1 RAID 0 - 2
負荷プロファイル「ファイルサーバ」 フォーマット「標準容量」 負荷プロファイル「データベース」 フォーマット「標準容量」「ファイルコピー」負荷プロファイル（ラ ンダムアクセス、50 ％リード、64 kB ブロ ックサイズ）のケースでは、RAID 1 アレ イ（）のパフォーマンスは負荷強度が低 い ときに 単体の PCIe-SSD（ ）よ り約 15 ％低くなりますが、その後負荷が上が れ ば 同 じ 最 高 値 に 達 し ま す 。 単 体 の PCIe-SSD（）と比較すると、RAID 0 ア レイ（）は、負荷強度が低い状態ではパ フォーマンスが 44 ％高くなり、負荷強度 が高くなると 180 ％以上高くなります。 「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、100 ％リード、 64 kB ブロックサイズ）では、負荷強度が 低い場合（処理待ち IO = 1）、RAID 1 ア レイ（）は単体の PCIe-SSD（）と同 等パフォーマンスに留まります。負荷強度 が高まると、パフォーマンスの差は 100 ％ 以上まで拡大します。RAID 0（）と単体 の PCIe-SSD（）を比較すると、RAID 0 では、すべての負荷強度範囲でパフォーマ ンスレベルが平均 100 ％高くなります。た とえば、処理待ち IO = 512 の場合は約 140 ％になります。 「リストア」負荷プロファイル（シーケン シャルアクセス、100 ％ライト、64 kB ブ ロックサイズ）のケースでは、処理待ち IO = 16 までの RAID 1（）パフォーマン ス曲線は、単体の PCI-SSD（）より最 大約 25 ％低くなります。負荷強度が高い 場合は、いずれもほぼ同レベルのパフォー マンスになります。このプロファイルでは、 RAID 0（）も単体の PCIe-SSD（）よ 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 T ra n sa ct io n ra te [I O /s] # Outstanding IOs 1 PCIe-SSD RAID 1 RAID 0 - 2
負荷プロファイル「ファイルコピー」 フォーマット「標準容量」 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 T h ro u g h p u t [ MB/ s] # Outstanding IOs 1 PCIe-SSD RAID 1 RAID 0 - 2
負荷プロファイル「ストリーミング」 フォーマット「標準容量」 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 T h ro u g h p u t [ MB/ s]
負荷プロファイル「リストア」 フォーマット「標準容量」前述の「単体の PCIe-SSD」セクションでは、選択するフォーマットオプションの違いによって単体の PCIe-SSD のパフォーマンスが変化することがわかりました。それでは、標準フォーマットの「標準容量」 以外を使用する場合に、PCIe-SSD で構成した RAID アレイでどのようなパフォーマンスレベルが得られる のでしょうか？以下の表を参照してください。すべてのフォーマットオプションにおける 5 つの標準負荷プ ロファイルの PCIe-SSD のパフォーマンス値をまとめています。異なる負荷強度（低、中、高）を適用した アプリケーションインスタンスは、それぞれ処理待ち IO = 1、16、512 に対応しています。異なるフォーマ ットオプションで個々の値を増やしながら「標準容量」標準フォーマットの適切な値と比較した結果は、該 当する表のセルの灰色の濃さで示しています。白いセルは最大 30 ％の偏差を表し、最も薄い灰色は 30 ％ ～60 ％の範囲での増加を表しています。中間の灰色は 60 ％～120 ％の増加を表し、最も濃い灰色は 120 ％超の増加を表しています。 負荷 プロファイル 単位 標準 容量 最大容量 ライト パフォーマンス 重視 最大ライト パフォーマンス 処理待ち IO 数 処理待ち IO 数 処理待ち IO 数 処理待ち IO 数 1 16 512 1 16 512 1 16 512 1 16 512 単体の PCIe-SSD データベース IO/s 3881 14256 21327 3846 14230 22001 4265 15159 28751 4284 15304 28937 ファイルサーバ IO/s 2012 3999 4225 2068 3354 4116 2206 5554 8245 2213 5793 8626 ファイルコピー IO/s 2005 3172 3106 1988 3182 2961 3273 5795 7952 3470 6206 9156 ストリーミング MB/s 154 425 504 153 421 502 165 509 604 167 520 619 リストア MB/s 292 498 488 288 480 482 442 543 539 437 541 541 RAID 1 データベース IO/s 3459 15354 27954 3224 17125 25915 4105 20508 45460 3720 20533 47770 ファイルサーバ IO/s 1682 3916 4804 1864 3938 4901 2683 7421 12237 2498 7697 13053 ファイルコピー IO/s 1754 3104 2950 1671 3219 3013 2895 6396 9809 3134 7482 11591 ストリーミング MB/s 160 771 1047 156 744 1020 171 880 1201 216 924 1223 リストア MB/s 270 433 471 219 431 455 405 523 527 249 523 527 RAID 0 データベース IO/s 4127 22285 48826 4002 21085 49798 3866 21541 49397 3852 21775 49642 ファイルサーバ IO/s 2779 6830 12472 2775 6853 12727 2428 8299 17057 2405 8148 16933 ファイルコピー IO/s 2861 5853 8733 3032 5274 8416 3694 8492 16328 4749 8945 17578 ストリーミング MB/s 390 805 1195 338 829 1184 325 1011 1351 479 987 1346 リストア MB/s 664 1041 1053 589 1041 1059 469 1040 1055 661 1038 1054 この表でわかることは、標準フォーマットの代わりにライトパフォーマンスを重視した 2 つのフォーマット オプションを使用することで、ほぼすべてのケースでパフォーマンスを大幅に改善できるということです。 ライト比率でブロックが小さいランダム負荷プロファイルの場合（「データベース」負荷プロファイルが該 当します）、単体の PCIe-SSD と RAID 1 で再フォーマットが効果を発揮します。ライト比率でブロックが 大きいランダム負荷プロファイルの場合（「ファイルサーバ」および「ファイルコピー」負荷プロファイル が該当します）、再フォーマットはパフォーマンスの観点から効果があると言えます。RAID 1 で得られる パフォーマンスの向上は非常に明確で、最良のケースでは約 4 倍、単体の PCIe-SSD では約 3 倍、RAID 0 では約 2 倍の改善が得られます。負荷強度が高い場合に、常に最高の効果が得られます。 シーケンシャル負荷プロファイルの場合、再フォーマットを行うと、ほとんどの場合、0 ％～25 ％の改善 が得られます。この数値はこれ以上大きくなりません。PCIe-SSD はデフォルトでこれらの負荷プロファイ
公称容量の影響
PCIe-SSD の 320 GB バージョンと 640 GB バージョンは、ストレージ容量だけでなく、パフォーマンスも 異なります。公称容量が大きいバージョンでは、すべてのケースで少なくとも同等のパフォーマンス値が得 られ、ほとんどのケースでパフォーマンス値が高くなります。負荷プロファイルと負荷強度に応じて、パフ ォーマンスの差は大きく異なります。2 つの容量バージョンを 5 つの標準負荷プロファイルで比較した結果 を以下に示します。最初は標準フォーマットの「標準容量」を使用します。 左の図は「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）で 2 つの容量バー ジョンを比較したものです。2 つの容量バ ージョンのトランザクションレートは、処 理待ち IO = 64 程度の負荷強度までは大き く異なりません。負荷強度が処理待ち IO = 512 まで上昇すると、容量が大きいバージ ョン（）のトランザクションレートが約 29000 IO/s まで増加しますが、容量が小さ いバージョン（）は容量が大きいバージ ョンより常に低くなり、約 22000 IO/s に 留まります。 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）で 2 つの容量バー ジョンを比較したものです。負荷強度が小 さい段階では、2 つの容量バージョンのト ランザクションレートの差はごくわずかで す。容量が小さいバージョン（）の約 2000 IO/s に対し、容量が大きいバージョ ン（）は約 2200 IO/s になっています。 負荷強度が処理待ち IO = 512 まで上昇す ると、容量が大きいバージョンがリードを 広げ、最終的に約 8000 IO/s に達します。 このとき、容量が小さいバージョンは約 4200 IO/s に留まります。 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 T ra n sa ct io n ra te [I O /s] # Outstanding IOs 640GB 320GB
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 T ra n sa ct io n ra te [I O /s] # Outstanding IOs 640GB 320GB
負荷プロファイル「データベース」 フォーマット「標準容量」 負荷プロファイル「ファイルサーバ」 フォーマット「標準容量」左の図は「ファイルコピー」負荷プロファ イル（ランダムアクセス、50 ％リード、 64 kB ブロックサイズ）で 2 つの容量バー ジョンを比較したものです。容量が小さい バージョン（）は、処理待ち IO = 1 で約 2000 IO/s のトランザクションレートを達 成し、負荷強度が処理待ち IO = 512 に達 すると、3100 IO/s まで増加します。容量 が大きいバージョン（）は、最小の負荷 強度で既に 3200 IO/s のトランザクション レートが得られます。負荷強度が 512 まで 上昇すると、トランザクションレレートが 著しく向上し、最終的に約 7600 IO/s に達 します。 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、100 ％リ ード、64 kB ブロックサイズ）で 2 つの容 量バージョンのスループットを比較したも のです。負荷強度を処理待ち IO = 1～512 まで変化させると、容量が小さいバージョ ン（）のスループットは、約 150 MB/s から約 510 MB/s まで徐々に増加します。 容量が大きいバージョン（）のスループ ットは、約 230 MB/s から約 600 MB/s ま で徐々に増加します。全体として、容量が 小 さ い バ ー ジ ョ ン よ り 、 少 な く と も 60 MB/s 高い数値を常に示しています。 「リストア」負荷プロファイル（シーケン シャルアクセス、100 ％ライト、64 kB ブ ロックサイズ）で、処理待ち IO = 1 の場 合、容量が小さいバージョン（）のスル ープットは約 290 MB/s になり、容量が大 きいバージョン（）のスループットは約 475 MB/s になります。ここから負荷強度 を上げても、2 つの容量バージョンのスル ープットは、それぞれほぼ一定です。この ときのスループットは容量が小さいバージ ョン（）で約 490 MB/s で、容量が大き いバージョン（）で約 540 MB/s です。 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 T ra n sa ct io n ra te [I O /s] # Outstanding IOs 640GB 320GB
0 100 200 300 400 500 600 700 800 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 T h ro u g h p u t [ MB/ s] # Outstanding IOs 640GB 320GB
200 300 400 500 600 700 800 T h ro u g h p u t [ MB/ s]
負荷プロファイル「ファイルコピー」 フォーマット「標準容量」 負荷プロファイル「ストリーミング」 フォーマット「標準容量」 負荷プロファイル「リストア」 フォーマット「標準容量」容量バージョンのパフォーマンス比較を 4 つのすべてのフォーマットオプションに対して実施すると、前述 のパフォーマンスステートメントをあらためて確認できます。 拡張した比較における 2 つのコアステートメントは次のとおりです。 パフォーマンスを重視した「最大ライトパフォーマンス」フォーマットを使用する場合、すべての 負荷プロファイルと負荷強度において、容量が大きいバージョンは容量が小さいバージョンとほぼ 同じパフォーマンスになります。 容量が大きいバージョンでは、容量が小さいバージョンよりも、すべてのフォーマットオプション のパフォーマンス値が「最大ライトパフォーマンス」の値に近くなります。つまり、フォーマット オプション間のパフォーマンスの絶対差は、320 GB バージョンより 640 GB バージョンの方がはる かに小さくなります。 以下の 5 つの図は、5 つの標準負荷プロファイルについて 2 つの容量バージョンを総合的に比較することで、 上記の 2 つのステートメントを実証しています。5 つの図では、すべてのフォーマットオプションを一目で 確認できます。単純に比較できるように、図では負荷強度を低中高（処理待ち IO = 1、16、512）の 3 段階 に分けています。 最初の図（「データベース」負荷プロファイルのケース - ランダムアクセス、67 ％リード、8 kB ブロック サイズ）で、処理待ち IO = 512 のケースの例を参照してください。この例では 2 つの事実を確認できます。 まず、パフォーマンスが最も低いフォーマットオプションと最も高いフォーマットオプションの差を見ると、 640 GB の方が 320 GB よりはるかに小さいことがわかります。一方、「最大ライトパフォーマンス」フォ ーマットオプションで、2 つの容量バージョンのパフォーマンスレベルがほぼ等しいことがわかります。こ れらは、いずれも前述のコアステートメントに当てはまり、また、ほとんど例外なく、すべての負荷プロフ ァイルと負荷強度に当てはまります。この事実は、標準負荷プロファイルの「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」に対応する以下の 5 つの図で容易に理 解できます。 0 4000 8000 12000 16000 20000 24000 28000 32000 320 GB 640 GB 320 GB 640 GB 320 GB 640 GB T ra n sa ct io n r a te [I O /s] Maximum Capacity Advertised Capacity Improved Write Performance Maximum Write Performance
16 Outstanding IOs 512 Outstanding IOs 1 Outstanding IO
負荷プロファイル「データベース」 さまざまなフォーマットオプションと負荷強度
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 320 GB 640 GB 320 GB 640 GB 320 GB 640 GB T ra n sa ct io n r a te [I O /s] Maximum Capacity Advertised Capacity Improved Write Performance Maximum Write Performance
16 Outstanding IOs 512 Outstanding IOs 1 Outstanding IO 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 320 GB 640 GB 320 GB 640 GB 320 GB 640 GB T ra n sa ct io n r a te [I O /s] Maximum Capacity Advertised Capacity Improved Write Performance Maximum Write Performance
16 Outstanding IOs 512 Outstanding IOs 1 Outstanding IO 負荷プロファイル「ファイルサーバ」 さまざまなフォーマットオプションと負荷強度 負荷プロファイル「ファイルコピー」 さまざまなフォーマットオプションと負荷強度 200 300 400 500 600 700 800 T h ro u g h p u t [ M B/ s] Maximum Capacity Advertised Capacity Improved Write Performance Maximum Write Performance
負荷プロファイル「ストリーミング」 さまざまなフォーマットオプションと負荷強度
これらの図から、640 GB バージョンでは、さまざまなフォーマットオプション間のパフォーマンスの差が 小さいことがわかりました。つまり、標準フォーマットの「標準容量」から「ライトパフォーマンス重視」 または「最大ライトパフォーマンス」に再フォーマットする場合は、少なくとも 50 ％のライト比率を持つ ランダム負荷プロファイル（標準負荷プロファイルの「ファイルコピー」など）でのみ効果が得られるとい うことになります。 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 320 GB 640 GB 320 GB 640 GB 320 GB 640 GB T h ro u g h p u t [ M B/ s] Maximum Capacity Advertised Capacity Improved Write Performance Maximum Write Performance
16 Outstanding IOs 512 Outstanding IOs 1 Outstanding IO
負荷プロファイル「リストア」
他のストレージ媒体との比較
ここでは、通常のドライブベイで現在使用できる他のストレージ媒体 （標準 SAS-2.0 ハードディスク （SAS-2.0-HDD）、SAS-2.0-SSD、SATA-SSD）と PCIe-SSD を比較します。最大ストレージ容量のバー ジョンを使用して、4 つのすべてのストレージ媒体タイプを比較します。 まず、パフォーマンスの観点から違いを見てみましょう。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-2.0-HDD 600 GB、 15 krpm、3.5 ディスク キャッシュ 有効 SATA-SSD 64 GB 2.5 ディスク キャッシュ 有効 SAS-2.0-SSD 400 GB 2.5 ディスク キャッシュ 有効 PCIe-SSD 640 GB フォーマット 「標準容量」 比率 PCIe-SSD ／ SAS-2.0- HDD 比率 PCIe-SSD ／ SATA- SSD 比率 PCIe-SSD ／ SAS-2.0- SSDデータベース 709 IO/s 8083 IO/s 17525 IO/s 28653 IO/s 40.41 3.54 1.63 ファイルサーバ 580 IO/s 2023 IO/s 5897 IO/s 8003 IO/s 13.80 3.96 1.36 ファイルコピー 559 IO/s 1580 IO/s 6532 IO/s 7693 IO/s 13.76 4.87 1.18 ストリーミング 189 MB/s 257 MB/s 408 MB/s 617 MB/s 3.26 2.40 1.51 リストア 188 MB/s 188 MB/s 349 MB/s 541 MB/s 2.88 2.88 1.55 表にあるように、負荷プロファイルに応じて、PCIe-SSD のパフォーマンス値は、SAS-2.0-SSD の最大 1.6 倍以上、SATA-SSD の約 5 倍、SAS-2.0-HDD の 40 倍以上のレベルを達成していることがわかります。 さらに、PCIe-SSD の最小遅延は、ここで検証している他のストレージ媒体の半分未満です。同様の測定 （シーケンシャルリード、1 kB ブロックサイズ）を見ると、PCIe-SSD の最小遅延は 0.03 ms で、他の 3 つのストレージ媒体の最小値は 0.08 ms に留まります。 PCIe-SSD の最大容量は、最速の HDD と同様に重要な課題です。他の 2 つの SSD タイプとは異なり、 PCIe-SSD は、4 つのフォーマットオプションを追加したことで、アプリケーション固有の最適化が可能で す。要件に応じて、ストレージ容量を増やしたり、パフォーマンスを高めたりできます。ライトパフォーマ ンスを重視するフォーマットの場合、「ライトパフォーマンス重視」ではストレージ容量が 30 ％減少し （640 GB バージョンであれば 448 GB に減少）、「最大ライトパフォーマンス」では 50 ％減少（640 GB バージョンであれば 320 GB に減少）します。 SPECcpu2006：整数演算のパフォーマンス PRIMERGY RX900 S2 と 旧モデルとの比較
測定環境
この資料で説明しているすべての PCIe-SSD の測定結果は、以下のシステム構成に適用されます。
SUT（System Under Test：テスト対象システム）
モデル PRIMERGY RX600 S5
PRIMERGY RX600 S6 PRIMERGY RX900 S1 PRIMERGY RX900 S2
オペレーティングシステム Microsoft Windows Server 2008 R2 Enterprise
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 初期化されます。 ファイルシステム NTFS 測定ツール Iometer 2006.07.27 測定データ 32 GB の測定ファイル データ媒体 PCIe-SSD 320GB MLC（ioDrive® 320 GB） PCIe-SSD 640GB MLC（ioDrive® 640 GB） 管理ソフトウェア ioManager 2.2.3 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。
