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@froop

froop/striping.md

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Microsoft Azure 上の Windows Server におけるディスク・ストライピングの性能調査
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Microsoft Azure 上の Windows Server 2008 R2 仮想マシンに Oracle データベースを移行してみたところ、 ディスクへのIOが遅いために処理時間が移行前の2倍くらいかかった。

そこで、ディスクを追加して Windows OS の機能でストライピング (RAID 0) してみたのだが効果がなかった。 どうも、データベースはランダムアクセスが主のため向いていないようだ。

ベンチマーク結果

ディスク2台のストライピングでベンチマークを取ってみたところ、Random Read の性能が良くない。 2012 R2 に変えてみたら少し速くなったが、それでも30%程度で期待していた2倍には程遠い。 計測は CrystalDiskMark 3.0.3 (http://crystalmark.info/) で行った。

Windows Server 2008 R2 単一ディスク構成

           Sequential Read :    33.412 MB/s
          Sequential Write :    18.088 MB/s
         Random Read 512KB :    21.263 MB/s
        Random Write 512KB :    17.922 MB/s
    Random Read 4KB (QD=1) :     0.357 MB/s [    87.1 IOPS]
   Random Write 4KB (QD=1) :     0.921 MB/s [   224.8 IOPS]
   Random Read 4KB (QD=32) :     2.073 MB/s [   506.1 IOPS]
  Random Write 4KB (QD=32) :     2.069 MB/s [   505.0 IOPS]

  Test : 1000 MB [E: 0.6% (0.1/16.0 GB)] (x5)
  Date : 2014/09/04 5:09:24
    OS : Windows Server 2008 R2 Datacenter (Full installation) SP1 [6.1 Build 7601] (x64)

Windows Server 2008 R2 ストライプ・ボリューム構成

           Sequential Read :    58.319 MB/s
          Sequential Write :    51.255 MB/s
         Random Read 512KB :    22.685 MB/s
        Random Write 512KB :    39.693 MB/s
    Random Read 4KB (QD=1) :     0.423 MB/s [   103.2 IOPS]
   Random Write 4KB (QD=1) :     0.870 MB/s [   212.4 IOPS]
   Random Read 4KB (QD=32) :     4.133 MB/s [  1009.1 IOPS]
  Random Write 4KB (QD=32) :     4.158 MB/s [  1015.1 IOPS]

  Test : 1000 MB [E: 0.6% (0.1/16.0 GB)] (x5)
  Date : 2014/09/04 4:01:24
    OS : Windows Server 2008 R2 Datacenter (Full installation) SP1 [6.1 Build 7601] (x64)

Windows Server 2012 R2 単一ディスク構成

           Sequential Read :    34.771 MB/s
          Sequential Write :    17.647 MB/s
         Random Read 512KB :    19.511 MB/s
        Random Write 512KB :    15.545 MB/s
    Random Read 4KB (QD=1) :     0.314 MB/s [    76.8 IOPS]
   Random Write 4KB (QD=1) :     0.814 MB/s [   198.7 IOPS]
   Random Read 4KB (QD=32) :     2.067 MB/s [   504.7 IOPS]
  Random Write 4KB (QD=32) :     2.071 MB/s [   505.7 IOPS]

  Test : 1000 MB [E: 0.4% (0.1/15.9 GB)] (x5)
  Date : 2014/09/04 5:01:07
    OS : Windows Server 2012 R2 Datacenter (Full installation) [6.3 Build 9600] (x64)

Windows Server 2012 R2 記憶域プール・ストライプ構成

           Sequential Read :    57.907 MB/s
          Sequential Write :    54.722 MB/s
         Random Read 512KB :    25.827 MB/s
        Random Write 512KB :    39.513 MB/s
    Random Read 4KB (QD=1) :     0.478 MB/s [   116.8 IOPS]
   Random Write 4KB (QD=1) :     0.886 MB/s [   216.2 IOPS]
   Random Read 4KB (QD=32) :     4.297 MB/s [  1049.0 IOPS]
  Random Write 4KB (QD=32) :     4.140 MB/s [  1010.7 IOPS]

  Test : 1000 MB [E: 0.3% (0.1/29.9 GB)] (x5)
  Date : 2014/09/04 13:17:00
    OS : Windows Server 2012 R2 Datacenter (Full installation) [6.3 Build 9600] (x64)

Windows Server 2012 R2 で記憶域プールを作成した PowerShell コマンド

New-StoragePool -FriendlyName StoragePool1 -StorageSubsystemFriendlyName "Storage Spaces*" -PhysicalDisks (Get-PhysicalDisk -CanPool $True)
New-VirtualDisk -StoragePoolFriendlyName StoragePool1 -FriendlyName VirtualDisk1 -ResiliencySettingName Simple -UseMaximumSize -Interleave 64KB
Get-VirtualDisk -FriendlyName VirtualDisk1 | Get-Disk | Initialize-Disk -Passthru | New-Partition -AssignDriveLetter -UseMaximumSize | Format-Volume

参考文献

Azure 仮想マシンにおける SQL Server のパフォーマンス ガイダンス

http://msdn.microsoft.com/library/azure/dn248436.aspx

マイクロソフトの調査でも 2008 R2 のストライプ・ボリューム構成では性能に問題があることが確認されているようだ。

Windows Azure 仮想マシンのディスク ストライプ オプション (29ページ)

マイクロソフトが実施したテストでは、Windows Azure 仮想マシンで最適なパフォーマンスを得るには、オペレーティング システム ネイティブのストライプが推奨されないことがわかりました。テストでは、ストライプ ボリューム構成と Windows Azure 仮想マシンの単一ディスク構成を比較しましたが、ストライプ ボリューム構成ではデータベース ファイルの IOPS とスループットに深刻な影響 が発生し、最適なパフォーマンスが得られませんでした。

また、Windows Server 2012 で公開された記憶域プールのテクノロジもテストしました。 この場合は、優れたパフォーマンス特性が組み込まれるだけでなく、ニーズに合わせてディスク容量を追加または削減できます。

@froop
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froop commented Sep 13, 2014

ストライピングなしの単一ディスクでも、Azureのストレージはディスク3台のミラーリングだからか、SQLを並列実行すれば3重までは応答時間がほとんど変わらずにスループットが上がるようだ。

多重  SQL1        SQL2        SQL3        SQL4        SQL5        SQL6    応答平均    ｽﾙｰﾌﾟｯﾄ/分
1   00:14.34    00:13.07    00:13.28    00:13.30    00:13.28    00:12.89    00:13.36    4.5
2   00:14.34    00:13.95    00:14.24    00:14.26    00:13.26    00:13.43    00:13.91    8.6
3   00:15.48    00:16.12    00:15.14    00:15.71    00:14.76    00:14.31    00:15.25    11.8
4   00:17.28    00:17.62    00:18.09    00:17.66    00:17.89    00:17.45    00:17.67    13.6
5   00:19.60    00:19.96    00:19.59    00:19.10    00:19.21    00:20.75    00:19.70    15.2
6   00:22.93    00:23.21    00:23.00    00:22.18    00:21.68    00:22.07    00:22.51    16.0
9   00:30.84    00:29.67    00:30.56    00:30.14    00:29.62    00:29.40    00:30.04    18.0
12  00:43.86    00:42.28    00:42.05    00:42.55    00:41.00    00:40.17    00:41.99    17.1

@froop
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froop commented Sep 15, 2014

Windows Server 2012 R2 でのストライピングで、Oracle の 表フルスキャンする SELECT 文を速くしようといろいろ試したところ、New-VirtualDisk -Interleave 512KB が一番早かった。といっても3割程度の向上だけど。
逆に、64KBにしたら3倍くらい時間かかった。

@froop
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froop commented Sep 16, 2014

AWSで上と同じ環境を作り、同じSQLを実行したところ、応答時間はほぼ同じだった。
ただ、並列で2重実行したら2倍遅くなったので、並列性能ではAzureの方が速い。
ストライピングなし (単一ディスク) の場合。
SSDと磁気ディスクの両方をやってみたがあまり違わなかった。

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