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Cisco UCS C シリーズ サーバおよび Fusion ioMemory を使用した AlwaysOn 機能搭載の Microsoft SQL Server 2012

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Cisco UCS C シリーズ サーバおよび Fusion ioMemory を使用した AlwaysOn 機能搭載の Microsoft SQL Server 2012



2014 年 7 月



目次


概要
目的
対象読者
このドキュメントの目的
ソリューション概要

    Cisco Unified Computing System
      Cisco UCS C240 M3 ラック サーバ
      Cisco UCS C240 M3 ラック サーバが選ばれる理由
    Cisco UCS VIC 1280
    Cisco Nexus 5548UP スイッチ
    Fusion-io
    ハードウェアおよびソフトウェア リソース
      ハードウェア要件
      クライアントのハードウェア要件
      ソフトウェア要件
      環境の構成と設定
      Cisco UCS C240 M3 サーバ BIOS 設定
ストレージ レイアウト
    RAID 1
    RAID 10
ネットワーク設計
    Microsoft SQL Server の AlwaysOn 可用性グループ設計
導入事例
    パフォーマンスの結果と分析
    Cisco UCS C240 M3 上の Microsoft SQL Server 2012 の AlwaysOn 機能:プライマリ サーバとセカンダリ サーバの両方に Fusion-io ドライブを搭載した場合
      IOPS のスループット(TPS)
      Microsoft SQL Server の CPU 使用率とネットワーク使用率
      遅延
    Cisco UCS C240 M3 上の Microsoft SQL Server 2012 の AlwaysOn 機能:プライマリ サーバに Fusion-io ドライブ、セカンダリ サーバに SSD ドライブを搭載した場合
      Fusion-io ドライブと SSD ドライブのパフォーマンス調査
    フェールオーバーの検証
まとめ
関連情報


概要

Microsoft SQL Server は、今日の企業が直面する課題に対応し、24 時間稼働しつづけるアプリケーションとしてグローバルにお客様に対応します。企業は、簡単な導入と低い総所有コスト(TCO)の実現に加え、データセンターを統合し、市場での競争力を維持できる高可用性条件に対応できることを必要としています。

Microsoft SQL Server 2012 に付属している多くの機能の中でも、フェールオーバー クラスタリングとデータベース ミラーリングは、一般に、ミッション クリティカルなデータ ベース アプリケーションに対して実装されます。しかしながら、これらのテクノロジーを実装すると、アクティブ-アクティブ構成でフェールオーバー クラスタリングを実装した場合にセカンダリ ノードが使用不可になる可能性があるほか、データベース ミラーリングを同期モードで実装した場合にアプリケーションが複雑になり、リアルタイム データへの複数のデータベース アクセスが必要になるなどの課題が生じます。さらに、フェールオーバー クラスタリングとデータベース ミラーリングを同じソリューションに実装すると、ディザスタ リカバリが大変になる場合があります。

Microsoft SQL Server 2012 の AlwaysOn 機能は、高可用性とディザスタ リカバリの両方をサポートし、これらの課題に対応するソリューションを提供します。また、セカンダリ ノードの使用をサポートしており、レポーティングとバックアップ要件をオフロードできるため Microsoft SQL Server の信頼性を向上させるとともに、よりきめ細かな制御を提供します。

AlwaysOn 機能を使用すれば、最大 4 つの読み取り可能なセカンダリ レプリカを作成でき、データベース ミラーリングをデータ転送に使用して、高可用性の実装に必要な時間とリソースを削減できます。セカンダリ レプリカにオフロードできるタスクには、レポーティングやデータベース バックアップ、データベース スナップショット操作などがあります。さらに、AlwaysOn 機能は、使い慣れた簡単なツールを使用して管理タスクやモニタリング タスクを実行できるため、運用コストを削減できます。

本ドキュメントでは、高可用性とディザスタ リカバリ ソリューションを実現する AlwaysOn 機能搭載 Microsoft SQL Server 2012 と、Fusion ioMemory カード搭載の Cisco UCS® C シリーズ ラック サーバを使用して、計画/計画外ダウンタイムを削減し、アプリケーションの可用性を向上させ、データを保護する方法について説明します。

目的


本ドキュメントは、シスコと Fusion-io ソリューション、および Microsoft SQL Server 2012 を使用して、今日の企業の厳しいニーズに対応できる堅牢で復元力の高い効率的なインフラストラクチャを提供するメリットを示すリファレンス アーキテクチャとして役立ちます。本ドキュメントは、ユーザが Cisco Unified Computing System™(Cisco UCS)、Cisco Nexus® ファミリ、Fusion-io、および Microsoft SQL Server 2012 製品テクノロジーに精通していることを前提としています。

対象読者


本ドキュメントは、Cisco UCS と Fusion-io インフラストラクチャ上への Microsoft SQL Server 2012 の計画、設計、導入に携わるソリューション アーキテクト、セールス エンジニア、フィールド エンジニア、設計コンサルタントを対象としています。対象読者は、Microsoft SQL Server 2012 の AlwaysOn 機能、Cisco UCS、および Fusion-io テクノロジーの基本構成と実装の知識をアーキテクチャ面で理解していることを前提としています。

このドキュメントの目的


本ドキュメントでは、Fusion-io ドライブと SSD ドライブを搭載した Cisco UCS C240 M3 ラック サーバ上で Microsoft SQL Server 2012 の AlwaysOn 機能を使用した場合のパフォーマンスの最大化をレビューしています。お客様はこのレビュー情報を参考にすることにより、Cisco UCS と Fusion-io テクノロジーを選択する際に価値ベースの意志決定を行うことができ、信頼性とコスト パフォーマンスに優れた高可用性の SQL Server 2012 ソリューションを実装できます。

ソリューション概要


図 1 は、テスト環境の物理レイアウトを示しています。Cisco UCS C240 M3 は、10 Gbps ユニファイド ネットワーク ファブリックを使用して、ファブリック インターコネクトに直接接続されています。Cisco UCS Manager リリース 2.2 は、Cisco UCS C シリーズ ラック サーバを Cisco UCS ファブリック インターコネクトに直接接続するオプションをサポートしています。このオプションにより、管理トラフィックとデータ トラフィックの両方に 1 本のケーブルを使用して、Cisco UCS Manager で Cisco UCS C シリーズ サーバを管理できます。Cisco UCS 6248UP 48 ポート ファブリック インターコネクトは、1 ラックユニット(1 RU)インターコネクトで、10 ギガビット イーサネット、Cisco Data Center Ethernet、32 個のファイバ チャネル固定ポート、Fibre Channel over Ethernet(FCoE)をサポートしており、低遅延で 1 Tbps を超えるスループットを実現します。このファブリック インターコネクトは、ネットワーク全体に統合ネットワーク ファブリックを作成し、ネットワーク リソースとストレージ リソースへの統合アクセスを提供します。ファブリック インターコネクトは、ペアで導入されて高可用性を実現します。このファブリック インターコネクトは、2 台の Cisco Nexus 5548 UP スイッチのアップストリームに接続されます。

図 1 管理対象の Cisco UCS C240 M3 ラック サーバの物理レイアウト

図 1 管理対象の Cisco UCS C240 M3 ラック サーバの物理レイアウト


Cisco Unified Computing System

Cisco UCS は、コンピューティング、ネットワーキング、およびストレージ アクセスを統合した次世代のデータセンター プラットフォームです。このプラットフォームは、仮想環境向けに最適化されており、オープンな業界標準テクノロジーを使用して設計されています。目標としているのは、TCO の削減とビジネスの俊敏性の向上です。このシステムは、低遅延のロスレスの 10 ギガビット イーサネット ユニファイド ネットワーク ファブリックと、エンタープライズクラスの x86 アーキテクチャ サーバを統合化しています。このシステムは、すべてのリソースが単一の管理ドメインに集約された、拡張性に優れた統合型のマルチシャーシ プラットフォームです。

Cisco UCS の主要なコンポーネントは、次のとおりです。

  • コンピューティング:UCS は、Intel® Xeon® プロセッサ 5500、5600、および E5-2600 シリーズをベースにしたブレード サーバとラック サーバが 1 つのシステムに統合できる、まったく新しいクラスのコンピューティング システムです。選択された Cisco UCS ブレードおよびラック サーバは、大容量なメモリを搭載することができます。大規模なデータ セットを伴うアプリケーションをサポートし、サーバ 1 台あたりの仮想マシン数を増やすことができます。
  • ネットワーキング:UCS は、低遅延でロスレスの 10 Gbps ユニファイド ネットワーク ファブリック上で統合されています。このネットワーク基盤は、LAN や SAN のほか、現在は別ネットワークで構成されることが多い、高性能コンピューティングのネットワークも統合することができます。ユニファイド ファブリックにより、ネットワーク アダプタ、スイッチ、およびケーブルの数が減少し、電力と冷却の要件が緩和されるため、コスト削減につながります。
  • 仮想化:UCS は、仮想環境の拡張性、パフォーマンス、運用管理の強化と、仮想化の可能性を最大限に高めます。シスコのセキュリティ、ポリシーの適用、および診断機能は仮想化環境にまで拡張されており、変化するビジネス要件や IT 要件に対応できます。
  • ストレージ アクセス:UCS は、ユニファイド ファブリックを通じて、SAN と NAS の両方に統合アクセスを提供します。ストレージ アクセスを統合することにより、Cisco UCS ではイーサネット、ファイバ チャネル、FCoE、Small Computer System Interface over IP(iSCSI)プロトコルを使用して、ストレージにアクセスできます。こうした機能により、お客様のストレージ アクセスの選択の幅が広がり、投資保護を実現できます。さらに、サーバ管理者がストレージ リソースへのシステム接続時に適用されるストレージ アクセス ポリシーをあらかじめ定義できるため、ストレージの接続が簡素化され、生産性が向上します。
  • 管理:UCS は、システム内のすべてのコンポーネントを独自の方法で統合します。1 つのエンティティにまとめて管理することで、Cisco UCS Manager を使用した効果的な管理が可能になります。Cisco UCS Manager は、すべてのシステムの設定や動作を管理できる直感的な GUI、コマンドライン インターフェイス(CLI)、堅牢な API を提供します。

Cisco UCS では、次のことを実現できます。

  • TCO を削減し、ビジネスの敏捷性を高める
  • ジャストインタイムのプロビジョニングと移動性のサポートにより、IT スタッフの生産性を向上する
  • データセンターのテクノロジーを統合する一貫した統合システムを実現し、システムの全体的な管理、サービスの提供、テストが可能になる
  • 設計は 1 システムあたり 160 台の個別のサーバと数千台の仮想マシンに対応しており、要件に合わせて I/O 帯域幅を拡張できるため、拡張性を確保できる
  • 業界のリーダーとのパートナー エコシステムを通じて、業界標準をサポートする

Cisco UCS C240 M3 ラック サーバ

定評のある Cisco UCS C シリーズ M2 ラック サーバを基盤とするエンタープライズクラスの Cisco UCS C240 M3 ラック サーバ(図 2)は2 RU フォーム ファクタで Cisco UCS ポートフォリオを拡大します。Intel Xeon プロセッサ E5-2600 製品ファミリを搭載可能で、パフォーマンスと効率性を大幅に向上します。

図 2 Cisco UCS C240 M3 ラック サーバ

図 2 Cisco UCS C240 M3 ラック サーバ


Cisco UCS C240 M3 は、メモリ を最大 768 GB 搭載でき、24 のハード ドライブまたは SSD ドライブ、2 つの 4 ギガビット イーサネット LAN インターフェイスがマザーボードに組み込まれています。これらの機能を結集して、コンパクトなパッケージで卓越した高密度とパフォーマンスを実現します。

Cisco UCS C240 M3 は、実稼働レベルの仮想化と、その他の主流となるデータセンター作業負荷に対応するために、簡易性、パフォーマンス、高密度をバランスよく兼ね備えています。この 2 ソケット サーバは、高いスループットと拡張性を提供し、Cisco UCS の機能を拡張します。最新の Intel Xeon プロセッサ E-2690 シリーズ マルチコア プロセッサを搭載でき、パフォーマンスと効率性を向上します。これらのプロセッサは、DDR3 メモリ テクノロジーを使用して、アプリケーションのニーズに応じてサーバのパフォーマンスを調整し、要求の厳しい仮想化と大規模データのアプリケーション向けに、メモリを最大 768 GB まで拡張できます。一方で、作業負荷が少ない環境向けには、コスト効率の高いメモリ選択枝も提供しています。

Cisco UCS C240 M3 ラック サーバが選ばれる理由

Cisco UCS C240 M3 の特長:

  • 優れたサーバ パフォーマンスと拡張性:Cisco UCS C240 M3 では最大 2 つの Intel Xeon プロセッサ E5-2600 または E5-2600 v2 プロセッサ、24 の DIMM スロット、24 のディスク ドライブ、4 つの 1 ギガビット イーサネット LAN-on-motherboard(LOM)ポートを使用できるため、高度な内蔵メモリとストレージの拡張性により、優れたパフォーマンスを実現します。
  • 柔軟な導入と簡単な管理:Cisco UCS C240 M3 は、スタンドアロン環境で、また Cisco UCS の一部として動作できるため、省スペースで優れた柔軟性と高いコンピューティング密度を発揮します。複数のラック環境では、ラック間のデータの移行を簡単に行えるため、ラック管理の複雑さが大幅に緩和されます。
  • ワークロードの拡張性:Cisco UCS C240 M3 サーバと、それぞれに 3 TB の容量と x8 PCI Express(PCle)スロットを搭載した 4 つの Fusion-io ドライブにより、拡張して増え続ける作業負荷のニーズやトラフィックのスパイク、インフラストラクチャ統合に対応できます。

Cisco UCS VIC 1280

Cisco UCS VIC 1280 は、Cisco UCS 向けに設計されており、8 ポート 10 ギガビット イーサネット、FCoE 対応のメザニン PCIe カードで提供します。

このカードにより、ポリシーベースでステートレス、かつ俊敏性に優れたサーバ インフラストラクチャが実現します。PCIe 標準準拠のインターフェイスを最大 256 個までホストに提供可能で、ネットワーク インターフェイス カード(NIC)またはホスト バス アダプタ(HBA)として動的に構成することができます。さらに Cisco UCS VIC 1280 は、Cisco UCS ファブリック インターコネクトのポートを仮想マシンまで拡張する Cisco Data Center Virtual Machine Fabric Extender(VM-FEX)テクノロジーをサポートしているため、サーバ仮想化の導入が容易になります(図 3)。

図 3 Cisco UCS VIC 1280 アーキテクチャ

図 3 Cisco UCS VIC 1280 アーキテクチャ


Cisco Nexus 5548UP スイッチ

Cisco Nexus 5548UP(図 4)は、1 RU の 1 および 10 ギガビット イーサネット スイッチで、最大 960 Gbps のスループットを提供し、最大 48 ポートまで拡張できます。1/10 ギガビット イーサネットの固定拡張 SFP+ イーサネット/FCoE ポートまたは 1/2/4/8 Gbps ネイティブ FC ユニファイド ポートを 32 個、および 3 つの拡張スロットを装備します。これらのスロットは、イーサネット/FCoE およびネイティブ FC ポートを備えています。

図 4 Cisco Nexus 5548UP スイッチ

図 4 Cisco Nexus 5548UP スイッチ


Fusion-io

Fusion ioMemory プラットフォームは、仮想ストレージ レイヤ(VSL)と Fusion ioMemory モジュールを Fusion ioMemory プラットフォームに統合して、企業アプリケーションやデータベースの機能を拡張します。このプラットフォームは、フラッシュ メモリ テクノロジーを使用して、データセンターの効率を大幅に向上し、エンタープライズクラスのパフォーマンス、信頼性、可用性、管理性を提供します。Fusion-io テクノロジーの重要な機能には、次のようなものがあります。

  • 一貫した低遅延のパフォーマンス:Fusion ioMemory プラットフォームは、混合ワークロード環境で、一貫した低遅延のアクセスを実現します。このプラットフォームは、15 マイクロ秒のアクセス遅延、3 GBps の帯域幅、70 万以上の読み取り IOPS、110 万以上の書き込み IOPS をサポートしています。最先端の Fusion ioMemory アーキテクチャにより、読み取りと書き込みのほぼ同等のパフォーマンスを実現するほか、クラス最高の低いキュー遅延パフォーマンスを実現します。
  • 業界をリードする容量:Fusion-io ドライブは、365 GB、785 GB、1205 GB、2.4 TB、3 TB の容量で使用可能です。

Cisco UCS 3 TB Fusion-io アダプタの仕様とパフォーマンスの詳細は、次のとおりです。

  • 3 TB のマルチレベル セル(MLC)フラッシュ メモリ
  • 1.5 GBps の帯域幅(1 MB の読み取り)
  • 1.1 GBps の帯域幅(1 MB の書き込み)
  • 143,000 IOPS(512 バイトのランダムな読み取り)
  • 535,000 IOPS(512 バイトのランダムな書き込み)
  • 136,000 IOPS(4000 バイトのランダムな読み取り)
  • 242,000 IOPS(4000 バイトのランダムな読み取り)
  • 書き込み遅延 15 マイクロ秒、読み取り遅延 68 マイクロ秒
  • サポートされるハードウェア:すべての Cisco UCS M3 ブレード サーバ
  • サポートされるソフトウェア:Cisco UCS Manager 2.1

ハードウェアおよびソフトウェア リソース

次のセクションでは、サポートされるハードウェアとソフトウェアの詳細について説明します。

ハードウェア要件

  • 64 GB のメモリを搭載した Cisco UCS C240 M3 ラック サーバ(Intel Xeon プロセッサ E5-2697、2.7 GHz)X 2
  • Cisco UCS VIC 1280 X 1
  • Cisco UCS 6248UP 48 ポート ファブリック インターコネクト X 2
  • Cisco Nexus 5548 スイッチ X 2
  • 3 TB Fusion ioMemory X 4
  • 800 GB SSD ドライブ X 4

クライアントのハードウェア要件

  • Cisco UCS C210 M2 ラック サーバ X 1

ソフトウェア要件

  • Cisco UCS リリース 2.2(1b) ファームウェア
  • Cisco UCS リリース 1.4(5g) ファームウェア
  • Microsoft Windows Server 2012 Datacenter Edition
  • Microsoft Windows Server 2012 Enterprise Edition
  • Microsoft SQL Server 2012 Enterprise Edition
  • HammerDB

環境の構成と設定

このソリューションは、表 1 に示した構成で検証されています。

表 1 パフォーマンス テストの仕様

コンポーネント モデル、数量、サイズ
サーバ Cisco UCS C240 M3
CPU Intel Xeon プロセッサ E5-2697 CPU X 2
RAM 64 GB(8 GB X 8)
Fusion-io Fusion-io ドライブ MLC(3 TB)X 4
RAID ソフトウェア RAID 1
SSD ドライブ 800 GB X 4
RAID RAID 10
Microsoft SQL Server 2012 Microsoft SQL Server インスタンス X 2
可用性レプリカ同期モード 同期コミット モード
Microsoft SQL Server メモリ設定
  • 最小:16,000 MB
  • 最大:58,982 MB
オンライン トランザクション処理(OLTP)データベース 1.5 TB
HammerDB 設定
ランプアップ タイム(分) 5
テスト時間(分) 25
ユーザ遅延(ミリ秒) 500
リピート遅延(ミリ秒) 500
反復 1


Cisco UCS C240 M3 サーバ BIOS 設定

BIOS は、システムのハードウェア コンポーネントをテストし、初期化して、ストレージ デバイスからオペレーティング システムを起動します。一般的なコンピュータ システムには、システムの動作を制御する複数の BIOS 設定があります。これらの設定の一部は、システムのパフォーマンスに直接関係しています。

図 5 は、高パフォーマンスを実現する BIOS 設定を示します。

図 5 高パフォーマンスを実現する BIOS 設定

図 5 高パフォーマンスを実現する BIOS 設定


ストレージ レイアウト


このセクションでは、2 つのストレージ レイアウトについて説明します。本ドキュメントでは、次のパフォーマンスを実証する 2 つの導入事例について説明します。

  • RAID 1 構成のプライマリおよびセカンダリ Microsoft SQL データベース サーバ上の Fusion-io ドライブ
  • RAID 10 構成のプライマリ Microsoft SQL データベース サーバ上の Fusion-io ドライブとセカンダリ Microsoft SQL データベース サーバ上の SDD ドライブ

RAID 1

下の Fusion-io ドライブ テスト用のストレージ アーキテクチャを示しています。RAID 1 は 2 つの Fusion-io ドライブで構成され、耐障害性、冗長性、高パフォーマンスを実現します。

図 6 RAID 1 構成のストレージ アーキテクチャ

図 6 RAID 1 構成のストレージ アーキテクチャ


RAID 10

図 7 は、SSD ドライブ テスト用のストレージ アーキテクチャを示しています。RAID 10 は 4 つの SSD ドライブで構成され、耐障害性、冗長性、高パフォーマンスを実現します。

図 7 RAID10 構成のストレージ アーキテクチャ

図 7 RAID10 構成のストレージ アーキテクチャ


ネットワーク設計


図 8 は、Cisco UCS C240 M3 サーバからファブリック インターコネクトへのネットワーク接続を示しています。Cisco UCS Manager 2.2 は、共有 LOM を通じて既存のラック サーバ統合および管理オプションをサポートし、データ トラフィックと管理トラフィックに 2 本の別々のケーブルを使用します。2 本の 10 ギガビット イーサネット SFP ケーブルは、データ トラフィックと管理トラフィック用に、ファブリック インターコネクト A とファブリック インターコネクト B に別々に接続されます。

図 8 Cisco UCS C240 M3 の論理接続と Cisco UCS 6248UP ファブリック インターコネクト

図 8 Cisco UCS C240 M3 の論理接続と Cisco UCS 6248UP ファブリック インターコネクト


Microsoft SQL Server の AlwaysOn 可用性グループ設計

Microsoft SQL Server の AlwaysOn 機能は、統合された、柔軟でコスト効率の高い、高可用性を持つ新しいディザスタ リカバリ ソリューションです。データセンター内とデータセンター間にデータとハードウェアの冗長性を提供し、アプリケーションのフェールオーバー時間を短縮して、ミッション クリティカルなアプリケーションの可用性を向上します。

AlwaysOn 可用性グループ機能は、Microsoft Windows Server Failover Clustering(WSFC)サービスに基づいています。その違いは、各ノードで、Microsoft SQL Server インスタンスがインストールされ、アクティブになる点です。AlwaysOn 可用性グループに参加しているすべての Microsoft SQL Server ノードは、フェールオーバー クラスタのメンバとなります。

AlwaysOn 可用性グループは、レプリカ(1 つまたは複数のデータベースのグループ)で構成されています。1 個のプライマリ レプリカと、1 〜 4 個のセカンダリ レプリカ(Microsoft SQL Server 2014 には 8 個)が存在します。セカンダリ レプリカは、データベース変更時のプライマリ レプリカからのデータベースのコピーです(変更は、すべてのセカンダリ レプリカ上で複製されます)。AlwaysOn 可用性グループは、フェールオーバー クラスタ リソース グループです(最低でも、仮想ノード名(VNN)とクライアントが接続する仮想 IP アドレス クラスタ リソースが含まれます)。

図 9 は、Microsoft SQL Server AlwaysOn アーキテクチャに統合された Microsoft Windows クラスタ環境内の Microsoft SQL Server AlwaysOn 機能の論理構成図を示しています。

図 9 Microsoft Windows クラスタ環境内の Microsoft SQL AlwaysOn 機能の論理構成図

図 9 Microsoft Windows クラスタ環境内の Microsoft SQL AlwaysOn 機能の論理構成図


可用性グループは同期コミット モードで構成され、トランザクションは、同期可用性グループ内のすべてのデータベースにコミットされるまで完了しません。

パブリック インターフェイスは、ネットワーク上でクライアントとの通信に使用される IP アドレスで構成されます。プライベート インターフェイスは、他のクラスタ ノードとの通信に使用されます。これは、ハートビートに使用されるインターフェイスです。

表 2 と表 3 は、Microsoft SQL Server AlwaysOn 可用性グループと可用性レプリカ構成に関する詳細情報を示しています。

表 2 Microsoft SQL Server の AlwaysOn 可用性グループ構成の詳細情報

可用性グループ構成
Microsoft SQL Server 可用性グループ メンバ(インスタンス) デフォルト ロール データベース データベース構成 データベース サイズ メモリ設定
可用性グループ データベース
  • win2012-sql\sql01
  • win2012-sql\sql02
  • プライマリ
  • セカンダリ
OLTP ワークロード データベースとログは、同じ論理ユニット番号(LUN)上にあります。 1.5 TB
  • 最小:15.6 GB
  • 最大:57.6 GB


Microsoft SQL Server の AlwaysOn 機能の詳細については、http://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/ff877884.aspx を参照してください。


表 3 Microsoft SQL Server の AlwaysOn 可用性レプリカ構成の詳細情報

可用性レプリカ構成
Microsoft SQL Server 可用性グループ サービス インスタンス 初期ロール 自動フェールオーバー 同期コミット 読み取り可能なセカンダリを許可 レプリケーション ネットワーク
可用性グループ データベース
  • win2012-sql\sql01
  • win2012-sql\sql02
  • プライマリ
  • セカンダリ
  • 対応
  • 対応
  • 対応
  • 対応
  • 対応
  • 対応
パブリック ネットワーク


導入事例


Cisco UCS C240 M3 サーバ、Fusion-io、および Microsoft SQL Server の AlwaysOn ソリューションは、単一サイトの可用性と最適化されたリソースの割り当てにより、優れたパフォーマンスを実現します。このタイプの構成は、ハードウェア効率を最適化します。セカンダリ サーバは、読み取り可能ミラーおよびフェールオーバー データベースとして機能します。読み取り可能ミラーは、レポーティングやバックアップなどのタスクをオフロードし、ライブ データベース クエリとセカンダリ サーバのパフォーマンスを向上させます。

Fusion-io 搭載の Cisco UCS の付加価値を実証するには、2 つの導入事例が考えられます。最初の事例では、プライマリとセカンダリの Cisco UCS サーバの両方に Fusion-io ドライブが搭載されています。2 つ目の事例では、プライマリ Cisco UCS サーバに Fusion-io ドライブが搭載されており、セカンダリ サーバには複製データの保存に使用される SSD ドライブが搭載されています。

  • 導入事例 1 - Microsoft SQL Server 2012 の AlwaysOn 機能と、Fusion-io ドライブと Fusion-io ドライブの使用:この導入事例では、プライマリとセカンダリの Microsoft SQL データベース サーバの両方が、RAID 1 構成の Fusion-io ドライブで実行されています。HammerDB は、固定持続期間のロードの生成に使用され、Microsoft Windows のパフォーマンス カウンタを使用してデータベース パフォーマンスがモニタされ、記録されます。
  • 導入事例 2 - Microsoft SQL Server 2012 の AlwaysOn 機能と、Fusion-io ドライブと SSD ドライブの使用:この導入事例では、プライマリ Microsoft SQL データベース サーバが RAID 1 構成の Fusion-io ドライブで実行され、セカンダリ Microsoft SQL データベース サーバが RAID 10 構成の SSD ドライブで実行されています。HammerDB は、固定持続期間のロードの生成に使用され、Microsoft Windows のパフォーマンス カウンタを使用してデータベース パフォーマンスがモニタされ、記録されます。

この 2 つの導入事例のパフォーマンス特性を分析すると、プライマリ サーバとセカンダリ サーバの両方に Fusion-io ドライブ搭載の Cisco UCS を使用することによって得られる付加価値が明らかになります。

パフォーマンスの結果と分析

このセクションでは、本ドキュメントで説明した 2 つの導入事例のパフォーマンスと比較基準について説明します。制限されたワークロードを使用して、プライマリ サーバとセカンダリ サーバの両方に Fusion-io ドライブを搭載した場合と、プライマリ サーバには Fusion-io ドライブ、セカンダリ サーバには SSD ドライブを搭載した場合とを比較します。ここに示したワークロードは、一般的な OLTP ワークロードで、現場のトランザクション ワークロードをシミュレーションしたものです。エンタープライズ レベルのトランザクション処理で見られるワークロードの分岐は、本ドキュメントでは割愛します。また、ここに示したリソース使用率は、Cisco UCS インフラストラクチャや Fusion-io の制限の結果ではなく、ワークロード特性の結果です。

Cisco UCS C240 M3 上の Microsoft SQL Server 2012 の AlwaysOn 機能:プライマリ サーバとセカンダリ サーバの両方に Fusion-io ドライブを搭載した場合

表 4 は、プライマリとセカンダリの Microsoft SQL Server の両方に Fusion-io ドライブを搭載した場合の構成パラメータを示しています。

表 4 プライマリとセカンダリの Microsoft SQL Server の両方に Fusion-io ドライブを搭載した場合の構成パラメータ

構成パラメータ
OLTP データベース 1.5 TB
HammerDB ワークロード ツール
ユーザ ロード 125
レプリケーション 同期
ホスト 1
Cisco UCS C240 M3 サーバ Intel Xeon プロセッサ E5-2697 v2 および 64 GB のメモリ
Fusion ioDrive2 1.5 TB X 2
OS Microsoft Windows 2012
ソフトウェア RAID ポリシー RAID 1
Microsoft SQL Server 2012 AlwaysOn 対応
ホスト 2
Cisco UCS C240 M3 サーバ Intel Xeon プロセッサ E5-2697 v2 および 64 GB のメモリ
Fusion ioDrive2 1.5 TB X 2
OS Microsoft Windows 2012
ソフトウェア RAID ポリシー RAID 1
Microsoft SQL Server 2012 AlwaysOn 対応


Microsoft SQL Server のパフォーマンスは、導入の複雑さやアーキテクチャで使用されるコンポーネントによって、環境ごとに異なります。

AlwaysOn 可用性グループのパフォーマンスは、ミッション クリティカルなデータベースのサービス レベル契約(SLA)を維持するために重要です。AlwaysOn 可用性グループがログをセカンダリ レプリカに送信する方法を理解することは、AlwaysOn 実装の目標復旧時間(RTO)や目標復旧時点(RPO)を見積もり、パフォーマンスの低い可用性グループやレプリカのボトルネックを特定する際に役立ちます。

ユーザ エクスペリエンスを測定する主なパフォーマンス カウンタは、次のとおりです。

  • IOPS のスループット(TPS)
  • 1 秒あたりのトランザクションのスループット(TPS)
  • Microsoft SQL Server の CPU 使用率
  • 遅延
  • ディスク使用率(%)
  • ネットワーク帯域幅利用率

IOPS のスループット(TPS)

図 10 は、AlwaysOn 機能対応のプライマリおよびセカンダリ Microsoft SQL Server の 1 秒あたりのディスク読み取りおよび書き込み数、1 秒あたりの平均ディスク転送数(IOPS)、および 1 秒あたりのディスク トランザクション数(TPS)を示しています。このテストでは、プライマリ サーバで 26,166 TPS、セカンダリ サーバで 20,606 TPS を達成しています。テスト中の平均合計 IOPS は、プライマリ サーバで 16,298、セカンダリ サーバで 14,034 となっています。

図 10 スループット

図 10 スループット


Microsoft SQL Server の CPU 使用率とネットワーク使用率

図 11 は、プライマリとセカンダリの Microsoft SQL Server の CPU 使用率とネットワーク使用率を示しています。テスト中の平均 CPU 使用率は、プライマリ サーバで 52.26 %、セカンダリ サーバで 5.72 % となっています。送信時と受信時の平均バイト数は、プライマリ サーバで 49.29 Mbps、セカンダリ サーバで 21.68 Mbps となっています。

図 11 CPU 使用率とネットワーク使用率

図 11 CPU 使用率とネットワーク使用率


遅延

図 12 は、プライマリとセカンダリの Microsoft SQL Server のテスト中の平均遅延時間を示しています。このテストで達成されたプライマリ サーバの平均読み取り遅延は 0.24 ミリ秒、平均書き込み遅延は 0.41 ミリ秒となっており、セカンダリ サーバの平均読み取り遅延は 0.49 ミリ秒、平均書き込み遅延は 0.05 ミリ秒となっています。

図 12 Microsoft SQL Server の読み取り/書き込み遅延

図 12 Microsoft SQL Server の読み取り/書き込み遅延


Cisco UCS C240 M3 上の Microsoft SQL Server 2012 の AlwaysOn 機能:プライマリ サーバに Fusion-io ドライブ、セカンダリ サーバに SSD ドライブを搭載した場合

Microsoft SQL Server データベースと SSD ドライブでは遅延は重要な要素です。従来のドライブ インターフェイスは、パフォーマンスのボトルネックを発生させる RAID コントローラに依存します。負荷が重い場合は、キュー深度が深く遅延が大きくなり、サーバの CPU サイクルが無駄な数千スレッドを管理することになります。RAID コントローラ テクノロジーは、事前対応ではなく事後対応になりがちで、組み込みの深いキューが存在する場合に機能します。つまり、ストレージ パフォーマンスは、キューイングと遅延が小さい場合に最大になります。Fusion ioMemory は、RAID コントローラのボトルネックを解消し、ホストで実行されるソフトウェアを通じて管理を実行することにより、アプリケーションからフラッシュ メモリへの直接同期アクセスを実現します(VSL)。その結果、キューが短くなるほか、サーバの CPU サイクルの効率的な使用が可能となり、待機スレッドを管理するのではなく、要求の処理に時間をかけることができます。Fusion ioMemory を使用すれば、Fusion-io の優れた低遅延の書き込みでわかるように、すべてのワークロードでトランザクションの応答所要時間が短縮されます。

表 5 は、プライマリ Microsoft SQL Server に Fusion-io ドライブを搭載し、セカンダリ Microsoft SQL Server に SSD ドライブを搭載した場合の構成パラメータを示しています。

表 5 プライマリ Microsoft SQL Server に Fusion-io ドライブ、セカンダリ Microsoft SQL Server に SSD ドライブを搭載した場合の構成パラメータ

構成パラメータ
OLTP データベース 1.5 TB
HammerDB ワークロード ツール
ユーザ ロード 60、125、250
レプリケーション 同期
ホスト 1
Cisco UCS C240 M3 サーバ Intel Xeon プロセッサ E5-2697 v2 および 64 GB のメモリ
Fusion-io ドライブ 1.5 TB X 2
OS Microsoft Windows 2012
ソフトウェア RAID ポリシー RAID 1
Microsoft SQL Server 2012 AlwaysOn 対応
ホスト 2
Cisco UCS C240 M3 サーバ Intel Xeon プロセッサ E5-2697 v2 および 64 GB のメモリ
SSD ドライブ SSD 800 GB X 4
OS Microsoft Windows 2012
ソフトウェア RAID ポリシー RAID 10
Microsoft SQL Server 2012 AlwaysOn 対応


図 13 は、Fusion-io ドライブと SSD ドライブのパフォーマンス分析のための設定と構成の詳細情報を示しています。

図 13 Fusion-io ドライブと SSD ドライブの Microsoft SQL Server データベースおよびストレージのレイアウト

図 13 Fusion-io ドライブと SSD ドライブの Microsoft SQL Server データベースおよびストレージのレイアウト


Microsoft SQL Server の高パフォーマンスは、高い IOPS と低遅延の組み合わせにより決定されます。アプリケーション実行時にシステムへのストレスが増加すると、高い IOPS は継続的に提供できますが、遅延レベルが高くなります。こうした遅延の増大は、システムのリアルタイム パフォーマンスを大幅に低下させる場合があります。

IOPS と遅延の関係は、ベンチマーク結果に注意すべき理由です。SSD ドライブは高い IOPS を提供しますが、一般的には 1 つの特定のブロック サイズに合わせて調整されています。Fusion ioMemory は、実際のパフォーマンスに必要な幅広いブロック サイズをサポートしています。Fusion ioMemory は SSD ドライブを上回るパフォーマンスを発揮し、アプリケーション パフォーマンスを向上させます。HammerDB は、テスト パフォーマンスの分析に使用されています。その他のツールはとても簡単に使用でき、1 つまたは複数のテスト ファイルで特定の I/O 操作を実行し、IOPS と遅延を測定する際に用いることができます。次のセクションでは、テスト設定を実証し、Microsoft SQL Server 2012 データベース上の OLTP ワークロードを用いて、Fusion ioMemory がいかに SSD ドライブを上回るパフォーマンスを発揮するかについて説明します。

Fusion-io ドライブと SSD ドライブのパフォーマンス調査

パフォーマンス調査のため、両方の Microsoft SQL Server に Fusion-io ドライブを搭載した場合と、プライマリ Microsoft SQL Server に Fusion-io ドライブを搭載し、セカンダリ Microsoft SQL Server に SDD ドライブを搭載した場合の結果を取得しました。HammerDB は、1.5 TB の OLTP データベースを作成する際に使用され、負荷は 125 の仮想ユーザをシミュレーションすることにより生成されました。

図 14 は、Fusion-io ドライブと Fusion-io ドライブ、Fusion-io ドライブと SSD ドライブを使用した Microsoft SQL Server の合計 IOPS および TPS を示しています。Fusion-io ドライブと Fusion-io ドライブは、Fusion-io ドライブと SSD ドライブに比べて大幅に高いパフォーマンスを提供しています。このテストでは、Fusion-io ドライブと Fusion-io ドライブを使用した Microsoft SQL Server で、9 % 高い IOPS と 12 % 高い TPS を達成しています。

図 14 Fusion-io ドライブを使用した場合のパフォーマンス

図 14 Fusion-io ドライブを使用した場合のパフォーマンス


図 15 は、Fusion-io ドライブと Fusion-io ドライブを使用した場合と、Fusion-io ドライブと SSD ドライブを使用した場合の読み取りと書き込みの平均遅延時間を示しています。Fusion-io ドライブと Fusion-io ドライブを使用した場合の読み取りと書き込みの平均遅延時間は、Fusion-io ドライブと SSD ドライブを使用した場合に比べて短くなっています。

図 15 Fusion-io ドライブと Fusion-io ドライブを使用した場合と、Fusion-io ドライブと SSD ドライブを使用した場合の読み取り/書き込み遅延

図 15 Fusion-io ドライブと Fusion-io ドライブを使用した場合と、Fusion-io ドライブと SSD ドライブを使用した場合の読み取り/書き込み遅延


セカンダリ サーバで Fusion-io ドライブを使用すると、読み取り遅延は 0.49 ミリ秒、書き込み遅延は 0.05 ミリ秒となりますが、セカンダリ サーバで SSD ドライブを使用すると、読み取り遅延は 4.50 ミリ秒、書き込み遅延は 19.35 ミリ秒となります。この結果は、SSD ドライブを使用したセカンダリ Microsoft SQL Server の読み取り/書き込み遅延は、セカンダリ Microsoft SQL Server に Fusion-io ドライブを使用した場合に比べて非常に長くなっていることを明確に示しています。

プライマリとセカンダリの Microsoft SQL Server の両方に Fusion-io ドライブを使用すると、Fusion-io ドライブと SSD ドライブを組み合わせて使用した場合に比べて、パフォーマンスが向上し、遅延が短縮されます。

テスト結果から、Fusion-io ドライブは、今日のアプリケーションのニーズに必要な I/O パフォーマンスを提供することが証明されています。Fusion-io ドライブは、アプリケーションとストレージの間のパスを高速化し、フラッシュ メモリ メディアの真の可能性を解き放ち、測定可能なビジネス価値に変換できる真のパフォーマンスの向上を実現します。

フェールオーバーの検証

データベース障害をエミュレートするため、ノード 1 データベース ホスト(プライマリ サーバ)でフェールオーバーを手動で実行し、データベースをチェックして、フェールオーバーが正常に実行されていることを検証しました。さらに、追加して、フェールオーバー後に、プライマリ ノードのプライマリ レプリカのスキーマおよびアプリケーション構造と、セカンダリ ノードの読み取り可能なセカンダリ レプリカが一致していることを検証しました。図 16 は、プライマリ Microsoft SQL Server からセカンダリ Microsoft SQL Server へのフェールオーバーが成功したことを示しています。

図 16 フェールオーバーの成功

図 16 フェールオーバーの成功


AgTest ツールは、クライアントが観察したフェールオーバー時間の真にエンドツーエンドの統計情報を取得するために使用されています。10.53 秒のフェールオーバー時間が達成されました(図 17)。

図 17 AgTest フェールオーバー ツール

図 17 AgTest フェールオーバー ツール


完全なノード障害をエミュレートするため、ノード 1 ホスト(プライマリ サーバ)の電源をオフにしました。ノード 1 ホストがセカンダリ ホストにフェールオーバーされるのに必要な時間を測定し、Row Count をチェックして、フェールオーバーが成功したことを確認しました。さらに、追加のチェックを実行し、フェールオーバー後に、プライマリ ノードのプライマリ レプリカのスキーマおよびアプリケーション構造と、セカンダリ ノードの読み取り可能なセカンダリ レプリカが一致していることを検証しました。

まとめ


Cisco UCS C240 M3 ラック サーバは、長年にわたりトップレベルのアーキテクチャ、テクノロジーを提供し、高いパフォーマンスと内蔵ストレージを提供します。Cisco UCS C240 M3 は、データとストレージの需要が増大する組織のニーズに対応できるように設計されています。エンタープライズクラスの Cisco UCS C240 M3 サーバには、Intel Xeon プロセッサ E5-2600 テクノロジーが搭載されており、高いパフォーマンスとエネルギー効率、さらには柔軟性を提供します。シスコのエンジニアは、Cisco UCS C240 M3 と Cisco UCS VIC 1280 を、ワークグループ コラボレーション、仮想化、統合、大量データ インフラストラクチャ、サーバ メッセージ ブロック(SMB)データベースなど、幅広いアプリケーションの処理に使用できるように設計しています。

Cisco UCS C240 M3 ラック サーバとその堅牢なテクノロジー スタックは、最適なパフォーマンスをコンピューティングとネットワーキングに使用し、1 つの結束力のある統合システムに内蔵ストレージを提供して、仮想化テクノロジーや企業の増加する需要の課題に対応します。

Cisco UCS C240 M3 サーバを、Fusion ioMemory プラットフォーム、Microsoft SQL Server 2012 データベースと組み合わせると、パフォーマンス機能が大幅に向上します。このソリューションは、ビジネスでの意思決定を導くための重要なアドバイスを取得できる情報に対する迅速なアクセスを提供します。Cisco UCS サーバ、Fusion-io テクノロジー、Microsoft SQL Server 2012 を併せて導入すれば、企業はエンタープライズクラスの高パフォーマンスかつ低遅延の、信頼性と拡張性の高いソリューションを使用して、お客様やユーザのロイヤルティと信頼を堅固なものにするとともに、競争優位性を獲得し、運用コストを削減することができます。

ここで説明したパフォーマンス調査では、Microsoft SQL Server 2012 を Fusion-io 搭載の Cisco UCS C240 M3 ラック サーバで使用すると、アプリケーション パフォーマンスが向上し、業務を効率化できることが示されています。Microsoft SQL Server 2012 の AlwaysOn 機能と、10 Gbps のネットワーク アクセス接続を使用すれば、迅速なフェールオーバーとリカバリ時間の短縮を実現できます。

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