このホワイトペーパーは情報提供のみを目的として作成されたものであり 誤字脱字や不正確な技術情報が含まれている場合があります 本書の内容は作成時点のものであり その内容について明示または黙示にかかわらずデルはいかなる責任も負いません 2012 Dell Inc. All rights reserved

SQL Server

®

とインテルPCIe SSD

ストレージ搭載Dell

™

PowerEdge

™

R720

によるハイパフォーマンスなOLTPデー

タベースの構築

このテクニカルホワイトペーパーでは、Dell PowerEdge R720サーバがSQL

ServerデータベースのOLTPパフォーマンスにもたらすメリットに

ついて説明します。

Jisha J

デルデータベースソリューション

エンジニアリング

2012年3月

ii このホワイトペーパーは情報提供のみを目的として作成されたものであり、誤字脱字や不正確な技術情 報が含まれている場合があります。本書の内容は作成時点のものであり、その内容について明示または 黙示にかかわらずデルはいかなる責任も負いません。

© 2012 Dell Inc. All rights reserved. デルおよびその関連会社は、誤植、入力ミスによる間違い、 または写真に関する誤りや遺漏について一切の責任を負いません。デル、デルのロゴ、および

PowerEdgeはDell Inc.の商標です。インテルとXeonは、米国およびその他の国におけるIntel Corporationの 商標です。Microsoft、Windows、SQL Server、およびWindows Serveは、Microsoft Corporationの米国およびその他の国における商標または登録商標です。本書では、上記以外の商標や 名称が該当のマークおよび名称の権利を有する団体またはその団体が所有する製品を示すために使用さ れている場合があります。上記記載以外の商標や会社名は、一切デルに帰属するものではありません。 2012年3月| Rev 1.0

iii

目次

エグゼクティブサマリー ... 5

はじめに ... 5

Dell PowerEdge R720 の概要 ... 5

プロセッサー ... 9 メモリ ... 9 フロントローディング式の PCIe SSD による内蔵ドライブのサポート ... 10

PowerEdge R720 で期待できるデータベースのパフォーマンスの向上 ...11

前世代 2U サーバとのパフォーマンスの比較 ...11

テスト方法 ... 11 テスト構成 ... 11 テスト結果と分析 ... 14

サーバベースの PCIe SSD ドライブとそれがデータベースのパフォーマンスにもたらす影

響 ...17

テスト構成 ... 19 PCIe SSD ドライブへのユーザーデータベース配置 ... 19 PCIe SSD ドライブへの Temp データベースファイルとユーザーデータベースログの配置 ... 23

結論 ...24

付録 A...26

表

表 1.

第 12 世代 PowerEdge と第 11 世代 PowerEdge を比較した場合のお客様のメリット

7

表 2.

メモリチャネルあたりの DIMM 実装数とサポートする RDIMM の動作速度 ...10

表 3.

PowerEdge R710 と PowerEdge R720 のテスト構成の比較 ...13

表 4.

R720 と R710 のパフォーマンスの比較 – テスト結果の注目すべき項目...16

表 5.

PCIe SSD 搭載 PowerEdge R720 のテスト構成の詳細 ...19

表 6.

SQLIO テストパラメータ ...26

図

図

1.

PowerEdge R720 ... 6

図

2.

R720 と R710 のパフォーマンスの比較

- 1 秒あたりのトランザクション数 ...14

図

3.

R720 と R710 のパフォーマンスの比較 – 応答時間 ...15

図

4.

R720 と R710 のパフォーマンスの比較 – プロセッサー使用率 ...16

図

5.

PCIe SSD のパフォーマンス: 1 秒あたりのトランザクション数 ...20

図

6.

PCIe SSD のパフォーマンス: アプリケーションの応答時間 ...21

iv

図

7.

PCIe SSD のパフォーマンス: CPU 使用率 ...22

図

8.

PCIe SSD のパフォーマンス: ディスクの平均アイドル時間 ...23

図

9.

前世代のサーバと比較して PowerEdge R720 が達成したデータベースの

パフォーマンス向上 ...24

図

10.

PCIe SSD ドライブの使用によって達成されたデータベースの

パフォーマンス向上 ...25

図

11.

SQLIO 結果の比較: OS RAID（ミラー化されたディスク）構成の場合と

OS RAID 構成でない場合の比較 350 GB PCIe SSD ドライブ 4 台を使用 ...26

5

エグゼクティブサマリー

デルは先ごろ、優れたパフォーマンスを提供するPowerEdge R720をはじめとする、次世代サーバを発表 しました。PowerEdge R720サーバは強力なプロセッサーをサポートし、大容量メモリとフロントローデ ィング式のPCIe SSDを搭載しており、高いパフォーマンスが求められるアプリケーションに最適です。 Microsoft®™ SQL Serverは最も有名なデータベースの1つであり、パフォーマンスを重視する世界中の アプリケーションがSQL Server上で稼働しています。SQL Serverデータベースで稼働するアプリケーシ ョンは、この高性能なサーバをバックエンドとして使用することで、さまざまなメリットが得られま す。このホワイトペーパーでは、PowerEdge™ R720が標準的なデータベースの ワークロードにもたらすパフォーマンス上のメリットについて紹介します。CPUのパフォーマンスとPCIe SSDのパフォーマンスは、特定のオンライントランザクション処理（OLTP）テスト構成を使用して評価し ています。

はじめに

今日の業界では、すべてのデータセンター製品に高い効率性が期待されています。パフォーマンスと 性能を最適化するための要件も、この数年間で飛躍的に増加しています。最高のデータセンター製品 を求めるお客様の要望を受けて、デルなどの大手企業は毎年、より優れた製品を開発しています。 また、ハイパフォーマンスのデータベースを実現する効率性の高いハードウェアに対するニーズも、日 ごとに高まっています。現在のデータセンター製品は、高いワークロードを想定した設計によって、優 れたパフォーマンスと運用効率を提供することができます。このように効率性の高いハードウェア製品 が、エンタープライズスタックのソフトウェアコンポーネントに最適なバックエンドを実現します。 デルは先ごろ、データセンター全体の効率を最適化することを目指した次世代エンタープライズサーバ を発表しました。このホワイトペーパーでは、デルが提供するこの最新の2UサーバをSQL Serverデータ ベース環境に使用することで得られるパフォーマンス上のメリットについて説明します。

Dell PowerEdge R720 の概要

Dell PowerEdge R720は、パフォーマンスと拡張性を重視したミッドレンジの2S 2Uラックサーバです。 PCIe SSDカードによって非常に優れたストレージパフォーマンスを提供し、10GbEのサポートによって 広帯域幅のネットワークI/Oをサポートする、高性能のサーバです。

6 図1はPowerEdge R720サーバの前面を示しています。

7 PowerEdge R720の主なテクノロジーの拡張と旧世代サーバとの比較は、表1の通りです。 表1. 第12世代PowerEdgeと第11世代PowerEdgeを比較した場合のお客様のメリット 第12世代PowerEdge R720 第11世代と比較した場合のお客様のメリット 新しいインテル® Xeon®プロセッサーE5-2600番 台 より効率的で高速な計算結果 ライフサイクルコントローラ搭載iDRAC7 エージェントレスな監視 交換パーツの自動アップデート 稼働時間の最大化 オフライン状態になってもサーバを監視 メンテナンス時間の削減 ネットワーク付属カード（NDC）および セレクトネットワークアダプタ（SNA） お客様のニーズに合わせてカスタマイズされた ネットワークファブリック スイッチ非依存のパーティショニング ベンダーロックインがない 投資保護: 準備ができたときにアップグレー ド VM間でリソースを柔軟に割り当て フロントローディング式でホットスワップ対応 のPCIe SSDドライブ データを素早く情報に変換 （従来のSSDを最大3倍上回るパフォーマンス）1 PowerEdge RAIDコントローラ（PERC） H710P/H810による業界トップクラスの IOPS ミラーの分割 旧世代のPERCより優れたパフォーマンス ドライブを素早く交換 適正サイズのPSU 電力効率を高めてコストを削減 電源モニタリング（オプションの上限設定） 冷却コストを抑制 R720内蔵GPU _{仮想デスクトップインフラストラクチャ（VDI）/} ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）の パフォーマンスが向上 メモリ 構成を最大限の密度でより柔軟に構築して、 RAS機能を実現 妥協なしの仮想化 オーダーと構成が容易

8

1 _{PCIe SSD Storage, SNIA, by Gary Kotzur, Dell Inc.（Gary Kotzur著、『PCIe SSDストレー}

ジ』、SNIA、Dell Inc.）

snia.org/sites/default/education/tutorials/2011/fall/SolidState/GaryKotzur_PCIe_SSD_Storag

9 以下のセクションでは、PowerEdge R720サーバの主なコンポーネントと機能について説明します。

プロセッサー

Dell PowerEdge R720は最新のインテルXeon®プロセッサーE5-2600ファミリー（Sandy Bridge-EPアーキ テクチャ）プロセッサーをサポートし、多彩な機能を提供します。そうした機能の1つが、広帯域幅の ソケット間通信を可能にするQuickPath Interconnect（QPI）リンクです。プロ セッサーあたり最大8つの実行コアをサポートし、各コアが最大2つのスレッドをサポートするため、プ ロセッサーあたり最大16スレッドをサポートできます（ハイパースレッディングを使用した場合）。こ のプロセッサーは、すべてのコアで共有する最終レベルキャッシュ（LLC）を最大20 MB（コアあたり最 大2.5 MB）までサポートします。

メモリ

Dell PowerEdge R720は、ECC付きのDDR3 DIMM（アンバッファードDIMM（UDIMM ECC）、レジスタード DIMM（RDIMM）、負荷低減DIMM（LRDIMM））をサポートしています。シングル、デュアル、およびクア ッドランクのDIMMをサポートしています。電圧は標準と低電圧の2つをサポートしています。1.5 Vの標 準DIMM電圧は最大1600 MHzまでの速度に対応し、1.35 Vの低電圧は最大1333 MHzまでの速度に対応しま す。CPUあたり最大12 DIMMを実装でき、デュアルソケット構成では最大24 DIMMを実装できます。R720 にはCPUあたり4つのメモリチャネルがあり、各チャネルが最大3つのDIMMをサポートします。現時点で は、最大768 GBのメモリ容量をサ ポートします。 動作速度はDIMMのタイプ、DIMMの容量、およびチャネルあたりのDIMM実装数に応じて、1600 MHz、 1333 MHz、1066 MHz、および800 MHzをサポートしています。表2は、メモリのDIMM実装数と、動作 電圧1.5 Vでサポートするメモリの動作速度を示しています。

10 表2. メモリチャネルあたりのDIMM実装数とサポートするRDIMMの動作速度 チャネルあたり のDIMM実装数 1.5 Vの動作電圧で サポートするメモリの 動作速度 チャネルの DIMM最高ランク 1 1600、1333、1066（クアッ ドランクは1066、800） クアッドランク 2 1600、1333、1066（クアッ ドランクは800） クアッドランク 3 1066、800 デュアルランク

フロントローディング式の PCIe SSD による内蔵ドライブのサポート

R720は、オプションのフレックスベイなしで3.5インチSAS、SATA、およびニアラインSASドライブを最大8 台サポートします。オプションのフレックスベイを使用すると、2.5インチSAS、SATA、ニアラインSASド ライブ、およびPCIe SSDドライブを最大16台サポートできます。PCIe SSDドライブのサポートにより、 PowerEdge R720内で高いストレージIOPSを実現できます。第8世代のすべてのPERC（PowerEdgeRAIDコン トローラ）コントローラは、ハードウェアRAID機能とその他のさまざまなRAIDオプションを提供して、信 頼性の高い構成を可能にします。PERC H710PおよびH810コントローラは、SAS/SATAディスクにより高い IOPS（Input Output Operations per Second）を実現し、R720サーバ内で優れたパフォーマンスを提供し ます。

11 PCIe SSDドライブと、標準的なデータベースワークロードで確認されたパフォーマンス向上の詳細につ いては、このホワイトペーパーの「サーバベースのPCIe SSDドライブとそれがデータベースのパ フォーマンスにもたらす影響」のセクションで説明します。 PowerEdge R720の機能の詳細については、Dell.com/PowerEdgeを参照してください。

PowerEdge R720 で期待できるデータベースのパフォーマンスの向

上

第12世代のPowerEdgeサーバには、アプリケーションのパフォーマンスを向上させる可能性のある高性 能なコンポーネントが搭載されています。データベースアプリケーションは、パフォーマンスが極め て重要な要素となるアプリケーションカテゴリの1つです。データベースアプリケーションには、それ ぞれクライアントの要求を満たすために必要な特定のパフォーマンス要件があります。例えば、OLTP （オンライントランザクション処理）アプリケーションにとってはTPS（1秒あたりのトランザクショ ン数）と応答時間の向上によるメリットがありますが、OLAP（オンライン分析処理）では、より高度 なデータベーススループットが求められます。PowerEdge R720は、広帯域幅のプロセッサー、大容量 メモリ、および卓越したストレージパフォーマンスと大容量を備え、データベースアプリケーション に最適なサーバです。 このホワイトペーパーでは、標準的なSQL Server 2008 R2データベース構成を使用して、PowerEdge R720が提供できるデータベースパフォーマンスを評価します。ここで評価する範囲はOLTPのワークロー ドに限定し、 OLAP/DSS、Exchangeなど、他のワークロードについては言及しません。 本書の後半では、OLTPデータベースのワークロードにPowerEdge R720を使用した場合の パフォーマンスへの影響について詳しく説明します。

前世代 2U サーバとのパフォーマンスの比較

PowerEdge R720を使用すると前世代のPowerEdge R710と比べてどの程度パフォーマンスが向上するか を見るため、デルの研究所でPowerEdge R710とR720のパフォーマンスを比較するテストを行いまし た。この比較実験のテスト方法、詳しい構成、および見解については、この後のセク ションで説明します。

テスト方法

テストは、PowerEdge R710とR720のプロセッサーの性能を評価できる設計にしました。OLTPテストツー ルを使用して、クライアントマシンのTPC-Eストレスワークロードをシミュレーションしました。 PowerEdge R710とPowerEdge R720の両方に対して同一のテストベンチマークを実行しています。

テスト構成

ハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントの詳細は表3に示す通りです。PowerEdge R710には、サ ポートするプロセッサーの中で最もパフォーマンスが高いプロセッサーと、可能な限り最大のメモリ容 量を搭載しています。これにより、ディスクのバックエンドに大きなボトルネックを生じることなく、 CPUに最大限の負荷を与えることができました。PowerEdge R720のテストに必要なメモリ容量は、メモリ 実装ガイドラインに基づいて決定し、メモリ速度で最大の1600 MHzを達成できるようにしました。実装

12 されたメモリ容量は128 GBで、これはR710のメモリ容量144 GBよりも少なくなっています。いずれにし ても、このワークロードではR720のメモリまたはディスクにはさほど大きなボトルネックが生じないこ とが実証されました。

13 表3. PowerEdge R710とPowerEdge R720のテスト構成の比較 コンポーネント PowerEdge R720 PowerEdge R710 サーバBIOS 0.3.35 6.1.0 メモリ（RAM） 128 GB（16 GB DDR3 1600 MHz DIMM x 8） 144 GB（8 GB DDR3 1333 MHz DIMM x 18） – サポートされる最大メモリ容量 プロセッサー 8コアインテルXeon 2690 （Sandy Bridge）プロセッサ ー@2.7 GHz x 2（ハイパース レッディング対応） 6コアインテルWestmere X5690プロセッサ ー@3.47 GHz x 2 （ハイパースレッディング対応） ホストバスアダプタ Qlogic 8 Gbps QLE2562デュアル ポートHBA x 2 Qlogic 8 Gbps QLE2562デュアル ポートHBA x 2 外部ストレージ PowerVault MD3620F（15,000 RPM SAS 6 Gbps 146 GBディスク x 24） x 1 PowerVault MD3620F（15,000 RPM SAS 6 Gbps 146 GBディスク x 24） x 1 オペレーティング システム

Microsoft Windows 2008 R2 SP1 Microsoft Windows 2008 R2 SP1

データベース Microsoft SQL Server 2008 R2 SP1 Microsoft SQL Server 2008 R2 SP1 データベースサイズ 500 GB 500 GB データベースリカバリ モデル フル フル テストのワークロード TPC-Eベンチマーク（OLTP） TPC-Eベンチマーク（OLTP） 外部ストレージに、500 GBのテスト用データベースを構成しました。このデータベースは、2つの個別の 論理ドライブ（それぞれディスク10台のRAID 10で構成される2つのLUN）上に格納された2つのデータフ ァイルと、別のRAID 1 LUN上に格納された1つのログファイルで構成されています。この2つのLUNには、 tempdbファイルも配布されています。 テスト用のワークロードにはTPC-Eを選択しました。これは、処理されるトランザクションがCPUの処理能 力を大量に必要とするためです。メモ: TPC-Eは、TPC-Cとは大きく異なり、はるかに大量のI/OとCPUの処 理能力を必要とするワークロードです。そのため、パフォーマンスの数値をTPC-Cのワーク ロードと比較することはできません。

14

テスト結果と分析

負荷テストの実施結果は、特定のTPC-Eワークロードに対してPowerEdge R720がR710よりも高いパフ ォーマンスを発揮することを示しています。図2は、R720とR710の1秒あたりのトランザクション数 （TPS）を比較したものです。 図2. R720と R710のパフォーマンスの比較 - 1秒あたりのトランザクション数 このワークロードでは、R720のTPSがR710よりも1.5倍高くなっています。また、このグラフを見ると、 R720は負荷が高くなってもTPSを一定して105に維持できることが極めて明らかです。

15 図3は、ワークロード処理中に観察されたアプリケーションの応答時間を示しています。 図3. R720と R710のパフォーマンスの比較 – 応答時間 応答時間の数値を見ると、R720はR710よりも応答時間が短いために、高いTPSを達成できるということが 分かります。R720のアプリケーション応答時間は、同一構成のR710よりも最大30 %高速になっています。 前述の通り、R710は可能な限り最大のメモリ容量（144 GB）で構成され、R720には1600 MHz（R720でサポ ートされる最大のメモリ速度）、128 GBのRAMが実装されています。

16 図4は、テスト実行中のシナリオに応じたプロセッサー使用率を示すものです。R710では、ユーザー数が 110になったときにプロセッサー使用率が100 %に達しましたが、R720では、250ユーザーになるまでプロ セッサー使用率が100 %に達することはありませんでした。 図4. R720と R710のパフォーマンスの比較 – プロセッサー使用率 その他の注目すべき主なテスト結果は、表4の通りです。 表4. R720と R710のパフォーマンスの比較 – テスト結果の注目すべき項目 パフォーマンス変数 PowerEdge R720構成 PowerEdge R710構成 最小 最大 平均 最小 最大 平均 バイト/秒（KBps） 102 203 183 96 138 128 行/秒 2738 5476 4943 2577 3718 3466 平均値では、特定のデータベースワークロードに対する1秒あたりのバイト数も1秒あたりの行数も、 PowerEdge R720のほうが約43 %高くなっています。 まとめると、PowerEdge R720は、最高のパフォーマンスを提供する最新のプロセッサーと高速メモリを サポートしており、そのために特定のデータベースワークロードに対してはR710より高い パフォーマンスを発揮できます。

17

サーバベースの PCIe SSD ドライブとそれがデータベースの

パフォーマンスにもたらす影響

SSD（ソリッドステートドライブ）では、従来のハードドライブで使用されているメカニカルメディアで はなく、NANDフラッシュメモリチップを使用してデータを保存します。SSDには可動部品が一切ないた め、非常に低レイテンシのディスクアクセスが可能です。従来のSSDでは、機械式ドライブをサ ポートできるインターフェイスが使用されていました。しかし現在のPCIeベースのSSD23_{では特定のドラ} イバを使用し、高速のPCIeインターフェイスを介した通信によって、複数のメモリチャネルに接続しま す。そのため、従来の最速ストレージアレイと比べても低いレイテンシでアクセスできます。PCIe SSD は、極めて低いレイテンシを必要とするデータベースアプリケーションや、大量のランダムな読み取り/ 書き込み処理を生成するデータベースアプリケーションに、大きなメリットをもたらします。 PowerEdge R720は、このハイパフォーマンスのPCIe SSDドライブをサポートしているため、優れたスト レージスループットを提供することができます。R720は前面のドライブベイに、SAS/SATAニアラインSSD に加え、PCIe SSDドライブを最大4台搭載できます。フロントローディング式のこのPCIe SSDドライブ は、市場の他のPCIe SSDベンダーの製品よりも柔軟性に優れ（ホットプラグ対応）、価格も低くなって います。 SQLIOを使用すると、350 GBのPCIeカード4枚で、ランダムの8K読み取りの1秒あたりのI/O処理数（IOPS） は600,000 IOPS以上、ランダムの8K書き込みIOPSは400,000 IOPS以上となりました。 PCIe SSDドライブを使用した場合にI/O負荷の高いデータベースのワークロードにどのようなメリットが あるかを分析するため、一連のテストを行いました。このテストには、前述のR710との比較テストの場 合よりもメモリ容量が少ない構成を選択しました。SQL Serverでは、データベースのバッファを削減し てディスクのバックエンドで使用できるI/Oを増やすため、推奨メモリは8 GBに制限されていました。 現時点では、PCIe SSDでサポートしているのはソフトウェアRAIDのみです。ドライブ上で負荷が高くな るとパフォーマンスの低下が見られため、PCIe SSDカード上ではソフトウェアRAIDを使用しないことを 推奨します。詳細は付録Aを参照してください。可用性を高めるには、データベースミラーリングな ど、アプリケーションレベルの高可用性ソリューションをシステムに合わせて構成することを推奨しま す。 本書ではこの後、PCIe SSD階層にさまざまなデータベースを構成した場合のパフォーマンスへの影響 について説明します。 2

http://searchsolidstatestorage.techtarget.com/tip/Is-PCIe-SSD-right-for-you-Deploying-PCI-18

Express- SSD-devices

19

テスト構成

PCIe SSDパフォーマンステスト用に選択したシステムのテスト構成は、表5の通りです。 表5. PCIe SSD搭載PowerEdge R720のテスト構成の詳細 コンポーネント PowerEdge R720の詳細 サーバBIOS 0.3.35 メモリ（RAM） 16 GB@1600 MHz（8 GB DDR3 DIMM x 2） （ディスクで使用できるI/Oを多くするため、SQLの メモリは8 GBに制限されている） プロセッサー 8コアインテルXeon 2690プロセッサー@2.7 GHz x 2 （ハイパースレッディング対応） ホストバスアダプタ Qlogic 8 Gbps QLE2562デュアルポートHBA x 2 外部ストレージ PowerVault MD3620F（15,000 RPM SAS 6 Gbps 146 GB ディスク x 24） x 1

内蔵PCIe SSD 350 GB Micron Real SSDドライブ x 4、ファ ームウェア - B1390008、ドライバ - 6.24.0.8 オペレーティングシステム Microsoft Windows 2008 R2 SP1 データベース Microsoft SQL Server 2008 R2 SP1 データベースサイズ 500 GB データベースリカバリモデル フル テストのワークロード TPC-Eベンチマーク（OLTP） PCIe SSDドライブのパフォーマンスを最適に活用するためには、アプリケーションとI/Oの動作について 非常に詳しい知識が必要です。ワークロードを慎重にテストして、最適なPCIe SSDストレージの候補を選 定する必要があります。今回のテストでは、PCIe SSD階層に以下のデータベースコンポーネントを配置し て、パフォーマンスへの影響を調べましました。1,5000 RPMのSASを搭載したバックエンド構成（ディス ク24台のMD3620F）にも同じTPC-Eデータベースワークロードを実行して、結果を比較しました。

PCIe SSD ドライブへのユーザーデータベース配置

ユーザーデータベース用のデータファイルは、SSD階層に配置する候補の1つとなります。小規模なデータ ベース全体をPCIe SSDに配置することをお勧めします。大規模なデータベースの場合には、そのデータベ ースの中で最もI/O負荷が高いコンポーネントを特定してそれをSSDに移行し、アプリケーションパフォー マンスを高めます。SSDに配置する候補を判断するときには、クエリの動作も重要な要素となります。

20 今回のテストでは、以下のデータベースコンポーネントがPCIe SSD階層に含まれています。 ・ すべてのユーザーデータファイルをSSD階層に移行しました （データベースログファイルお よびtempdbファイルは、従来のストレージに格納されています）。 ・ 最もアクセス頻度が高いデータサブセットを特定するために、クエリの動作を分析しました。 その結果、Tradeテーブルがワークロードの中で最もI/O負荷の高い構造であることが分かりま した。このデータサブセットをPCIe SSD階層に移行して、ドライブに及ぼすメリットを分析し ました。このテーブル全体で、データベース全体のサイズの約43 %（約200 GB）を占めます。 図5は、PCIe SSDバックエンドでの移行によって達成されたTPSの向上を示しています。 図5. PCIe SSDのパフォーマンス: 1秒あたりのトランザクション数 PCIe SSDレイヤを設けてそこでデータベースファイルをホストするようにすると、TPSが2.7倍に向上しま した。アクセス頻度の高いデータをPCIe SSDに格納するハイブリッド方式では、データベース全体をSSD ドライブに格納した場合よりさらに高いTPSが得られました。これはおそらく、ハイブリッド方式の場合 はPCIe SSDと従来のデータLUNの両方のメリットがTPSに反映されるためであると思われます。また、PCIe SSD階層を設けることにより、他の従来のデータLUN（やはり外部ストレージ上にある）の負荷も軽減さ れ、それがTPSの数値の向上に役立っています。

21 アプリケーションの応答時間にも、明らかに同様の傾向が見られます。図6は、テスト実行中に観 察されたアプリケーションの応答時間を示しています。 図6. PCIe SSDのパフォーマンス: アプリケーションの応答時間 PCIe SSDレイヤによって、全体的なアプリケーションの応答時間が従来のドライブより最大120 %向上して いることが分かります。 注目すべきもう1つの重要な傾向は、すべてのデータがSSDドライブに格納されている場合、ユーザー数 が20以上になるとTPSがそれ以上向上しなくなるということです。ハイブリッド方式の場合には、30ユー ザーからTPSの平板化が見られます。一方、データが従来のストレージに格納されていると、概ね20ユー ザーからTPSが平板化します。 その理由は、ワークロードが大量のCPU処理能力を必要とするだけでなく、ディスクI/Oの負荷も高い性 質のものであるためです。20ユーザーに達すると、ワークロードはCPUへの負荷よりもディスクへの負 荷のほうが大きくなります。20ユーザー以上になると、データベースのバッファにより、大量の読み取 りが必要なトランザクションのボトルネックがCPUへと移行します。 このデータポイントを超えると、サーバ上のCPUへのプレッシャーとI/Oへのプレッシャーが高まり、TPS が平板化します。この場合、初期の段階ではディスクがシステム全体のTPSのボトルネックとなっていま すが、その後、パフォーマンスによるメリットがCPUとディスクの両方に移行します。PCIe SSDドライブ はディスクのボトルネックを効率的に軽減するため、CPUへの負荷が少ないワークロードなら、PCIe SSD のパフォーマンスによって最大限のメリットが得られます。

22 図7は、このような場合のCPU使用率を示しています。 図7. PCIe SSDのパフォーマンス: CPU使用率 図7を見ると、ワークロードによるディスクのボトルネックがCPU使用率低下の原因となっているこ とが明らかです。PCIe SSDドライブは、CPUへのプレッシャーを高めるディスクのボトルネックを、 高いIOPS性能によって解消します。

23 図8は、テスト実行中に観察されたデータディスクのアイドル時間を示しています。 図8. PCIe SSDのパフォーマンス: ディスクの平均アイドル時間 すべてのデータが従来のディスクに格納されている場合には、ディスクの使用率はほぼ100 %となりま す。ハイブリッド方式では、PCIe SSDドライブを30 %使用することにより、ディスク全体のビ ジー時間が100 %から38%に低下しました。これは、PCIe SSDドライブがデータ要求を高速に処理できる ことを示しています。

PCIe SSD ドライブへの Temp データベースファイルとユーザーデータベースログ

の配置

テストに使用した特定のワークロード（読み取り負荷が高い）では、Tempデータベースファイルと ユーザーデータベースログファイルには、データファイルディスクほどプレッシャーはかかりません でした。そのため、Temp DBファイルとログファイルをPCIe SSDに移行しただけではパフォーマンスの 向上は特に見られませんでした。挿入、更新、ソートなどを頻繁に行うタイプのワークロードであれ ば、PCIe SSDのパフォーマンスによるメリットを得られる可能性があります。 SSDを使用すると、アプリケーション用にハイパフォーマンスのディスクバックエンドを実現できる可能 性がありますが、アプリケーションのボトルネックがCPU、ネットワーク、他のデータディスクなど、別 のデータベースレイヤに存在する場合には、SSDが提供する最大限のパフォーマンスを完全に実現するこ とができないこともあります。そのため、PCIe SSDのパフォーマンスがもたらす真のメリットを確実に 得るためには、PCIe SSDを実装する前に現在の環境を徹底的に分析することを推奨します。

24

結論

データベースのパフォーマンステストでは、PowerEdge R720を使用すると、前世代のR710サーバを使 用した場合に比べてパフォーマンスに大きな影響がもたらされることが分かりました。テストで得ら れた、特定のTPC-Eデータベースワークロードに対するPowerEdge R720の最大のデータ ベースパフォーマンス値の概要を、図9に示します。 図9. 前世代のサーバと比較してPowerEdge R720が達成したデータベースのパフォーマンス向上

25 PowerEdge R720がサポートするハイパフォーマンスのPCIe SSDドライブは、データベースによって発生す るディスクのボトルネック解消に非常に役立つ場合があります。特に、PCIe SSDはOLTPワークロードに大 きなメリットをもたらす可能性があり、高いIOPS（1秒あたりのI/O処理数）と極めて低いレイテンシを提 供します。データベース構造の格納にPCIe SSDドライブを使用した場合に観察されたパフォーマンスへの 影響については、図10にその概要を示します。 図10. PCIe SSDドライブの使用によって達成されたデータベースのパフォーマンス向上 まとめると、PowerEdge R720は、高性能なCPUのサポート、大容量メモリ、および高速DIMMによってデ ータベースを高速に処理できる、高性能なサーバです。フロントローディングの高速なPCIe SSDによ り、極めてハイパフォーマンスのデータベースアプリケーションを効率的にサポートします。 PowerEdge R720（PCIe SSD搭載）をデータベースサーバとして使用した場合の主なメリットは、以下 の通りです。 ・ データベースTPSの向上 ・ データベース応答時間の短縮

26

付録 A

図11. SQLIO結果の比較: OS RAID（ミラー化されたディスク）構成の場合と OS RAID構成でない場合の比較350 GB PCIe SSDドライブ4台を使用 表6. SQLIOテストパラメータ スレッド 4 IOタイプ ランダム ファイルサイズ 51,200 MB 時間 30