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Amazon FSx for NetApp ONTAP のパフォーマンス
以下では、Amazon FSx for NetApp ONTAP ファイルシステムのパフォーマンスの概要を示し、利用可能なパフォーマンスオプションとスループットオプションを説明して、役に立つパフォーマンスのヒントを以下に示します。
トピック
FSx for ONTAP ファイルシステムのパフォーマンスの測定方法
ファイルシステムのパフォーマンスは、レイテンシー、スループット、1 秒あたりの I / O オペレーション (IOPS) によって測定されます。
レイテンシー
Amazon FSx for NetApp ONTAP は、ソリッドステートドライブ (SSD) ストレージを使用したサブミリ秒のファイルオペレーションのレイテンシーを提供し、容量プールストレージには数十ミリ秒のレイテンシーを提供します。さらに、Amazon FSx では、各ファイルサーバーに、NVMe (non-volatile memory express) ドライブとインメモリの 2 レイヤーのリードキャッシュがあり、最も頻繁に読み取られるデータにアクセスする場合のレイテンシーがさらに低くなります。
スループットと IOPS
各 Amazon FSx ファイルシステムは、最大 数十 GBps のスループットと数百万 IOPS を提供します。ファイルシステム上でワークロードが駆動できるスループットと IOPS の具体的な量は、ファイルシステムの合計スループットキャパシティとストレージ容量の設定、およびワークロードの性質 (アクティブなワーキングセットのサイズなど) によって異なります。
SMB マルチチャネルおよび NFS nconnect のサポート
Amazon FSx では、単一の SMB セッションで ONTAP とクライアント間に複数の接続を提供するように SMB マルチチャネルを設定できます。SMB マルチチャネルは、クライアントとサーバ間の複数のネットワーク接続を同時に使用して、ネットワーク帯域幅を集約し、最大限の利用率を実現します。NetApp ONTAP CLI を使用して SMB マルチチャネルを設定する方法については、「パフォーマンスと冗長性のための SMB マルチチャネルの設定
NFS クライアントは、nconnect マウントオプションを使用して、単一の NFS マウントに関連付けられた複数の TCP 接続 (最大 16) を持つことができます。このような NFS クライアントは、ラウンドロビン方式でファイル操作を複数の TCP 接続に多重化するため、使用可能なネットワーク帯域幅から高いスループットが得られます。NFSv3 と NFSv4.1+ は nconnect をサポートします。「Amazon EC2 instance network bandwidth」(Amazon EC2 インスタンスのネットワーク帯域幅) に、ネットワークフローあたりの全二重 5 Gbps の帯域幅制限を示します。nconnect または SMB マルチチャネルで複数のネットワークフローを使用することにより、この制限を克服できます。クライアントバージョンで nconnect がサポートされているかどうかを確認するには、NFS クライアントのドキュメントを参照してください。nconnect の NetApp ONTAP のサポートの詳細については、「NFSv4.1 の ONTAP サポート
パフォーマンスの詳細
Amazon FSx for NetApp ONTAP のパフォーマンスモデルを詳細に理解するために、Amazon FSx ファイルシステムのアーキテクチャコンポーネントを調べることができます。クライアントコンピューティングインスタンスは、 AWS に存在するかオンプレミスに存在するかにかかわらず、1 つ以上の Elastic Network Interface (ENI) を介してファイルシステムにアクセスします。ネットワークインターフェイスは、ファイルシステムに関連付ける Amazon VPC に存在します。各ファイルシステムの背後には、NetApp ONTAP ファイルサーバがあり、ネットワーク経由でファイルシステムにアクセスするクライアントにデータを供給しています。Amazon FSx は、各ファイルサーバーで高速なインメモリキャッシュと NVMe キャッシュを提供し、最も頻繁にアクセスされるデータのパフォーマンスを向上させます。各ファイルサーバには、ファイルシステムデータをホストする SSD ディスクが添付されます。
これらのコンポーネントを次の図表で説明します。
アーキテクチャコンポーネント (ネットワークインターフェイス、インメモリキャッシュ、NVMe キャッシュ、ストレージボリューム) に対応して、全体的なスループットと IOPS パフォーマンスを決定する Amazon FSx for NetApp ONTAP ファイルシステムの主なパフォーマンス特性です。
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ネットワーク I / O パフォーマンス:クライアントとファイルサーバー間のリクエストのスループット / IOPS (集計)
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ファイルサーバー上のインメモリおよび NVMe キャッシュサイズ: キャッシュに対応できるアクティブなワーキングセットのサイズ
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ディスク I / O パフォーマンス:ファイルサーバーとストレージディスク間のリクエストのスループット / IOPS
ファイルシステムのパフォーマンス特性を決定する要因として、SSD IOPS の合計量と、それに設定するスループットキャパシティの 2 つがあります。最初の 2 つのパフォーマンス特性 (ネットワーク I/O パフォーマンス、インメモリ、NVMe キャッシュサイズ) はスループットキャパシティによってのみ決定され、3 番目のパフォーマンス特性 (ディスク I / O パフォーマンス) はスループットキャパシティと SSD IOPS の組み合わせによって決まります。
ファイルベースのワークロードは通常、スパイクであり、バースト間のアイドル時間が長い I / O が短く、強烈な期間によって特徴付けられます。スパイクの多いワークロードをサポートするために、ファイルシステムが 24 時間年中無休で維持できるベースライン速度に加えて、Amazon FSx は、ネットワーク I / O とディスク I / O の両方のオペレーションで一定期間より高速にバーストする機能を提供します。Amazon FSx は、ネットワーク I / O クレジットメカニズムを使用して、平均使用率に基づいてスループットと IOPS を割り当てます。ファイルシステムでは、スループットと IOPS 使用率がベースライン制限を下回るとクレジットが計上され、I / O 操作の実行時にこれらのクレジットを使用できます。
書き込み操作は、読み取り操作の 2 倍のネットワーク帯域幅を使用します。書き込み操作はセカンダリファイルサーバー上でレプリケートされる必要があるため、1 回の書き込み操作で 2 倍のネットワークスループットが発生します。
デプロイタイプがパフォーマンスに与える影響
FSx for ONTAP を使用して、シングル AZ ファイルシステムおよびマルチ AZ ファイルシステムを作成できます。第 1 世代のファイルシステム (シングル AZ とマルチ AZ の両方) と第 2 世代のマルチ AZ ファイルシステムは、1 つの高可用性 (HA) ペアを搭載しています。第 2 世代シングル AZ ファイルシステムは、最大 12 の HA ペアを搭載しています。詳細については、「高可用性 (HA) ペアの管理」を参照してください。
FSx for ONTAP マルチ AZ とシングル AZ ファイルシステムでは、一貫してサブミリ秒のレイテンシーで SSD ストレージ内のファイル操作を可能にし、さらに容量プールストレージ内のデータには数十ミリ秒のレイテンシーでアクセスできます。さらに、次の要件を満たすファイルシステムは、読み取り遅延を低減し、頻繁に読み取りされるデータの IOPS を向上させる次のような NVMe 読み取りキャッシュを提供します
マルチ AZ 1 およびマルチ AZ 2 ファイルシステム
2022 年 11 月 28 日以降に作成されたスループットキャパシティが少なくとも 2 GBps のシングル AZ ファイルシステム 1
ペアごとのスループットキャパシティが少なくとも 6 GBps のシングル AZ ファイルシステム 2
注記
第 2 世代のファイルシステム (シングル AZ 2 およびマルチ AZ 2) では、NVMe キャッシュを使用すると、高スループットまたは大規模な I/O ワークロードの合計スループットがワークロードで低下する可能性があります。スループットバウンドワークロードがある場合は、NVMe キャッシュを無効にすることをお勧めします。詳細については、「NVMe キャッシュの管理」を参照してください。
次の表は、高可用性 (HA) ペアの数や可用性などの要因に応じて、ファイルシステムがスケールアップできるスループットキャパシティの量を示しています AWS リージョン 。
ストレージ容量のパフォーマンスへの影響
ファイルシステムが達成できる最大ディスクスループットと IOPS レベルは、次のうち低くなります。
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ファイルシステム用に選択したスループットキャパシティに基づく、ファイルサーバーによって提供されるディスクパフォーマンスレベル
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ファイルシステム用にプロビジョニングした SSD IOPS の数によって提供されるディスクパフォーマンスレベル
デフォルトでは、ファイルシステムの SSD ストレージは、最大次のレベルのディスクスループットと IOPS を提供します。
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ディスクスループット (ストレージ 1 TiB あたり MBps): 768
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ディスク IOPS (ストレージの TiB あたりの IOPS): 3,072
スループット容量がパフォーマンスに与える影響
すべての Amazon FSx ファイルシステムには、ファイルシステムの作成時に設定するスループットキャパシティがあります。ファイルシステムのスループットキャパシティによって、ネットワーク I/O パフォーマンスのレベル、つまりファイルシステムをホストする各ファイルサーバーが、ファイルシステムにアクセスするクライアントにネットワーク経由でファイルデータを提供できる速度が決まります。スループットキャパシティが高くなると、各ファイルサーバーでデータをキャッシュするためのメモリと不揮発性メモリエクスプレス (NVMe) ストレージが増え、各ファイルサーバーでサポートされるディスク I/O パフォーマンスが向上します。
オプションで、ファイルシステムを作成するときに、より高いレベルの SSD IOPS をプロビジョニングできます。ファイルシステムが達成できる SSD IOPS の最大レベルは、追加の SSD IOPS をプロビジョニングする場合でも、ファイルシステムのスループットキャパシティによって決定されます。
次の表に、スループットキャパシティの完全な仕様と、ベースライン、バーストレベル、および対応する AWS リージョンのファイルサーバでのキャッシュのメモリ量を示します。
例: ストレージ容量とスループットキャパシティ
次の例は、ストレージ容量とスループットキャパシティがファイルシステムのパフォーマンスに与える影響を示しています。
2 TiB の SSD ストレージ容量と 512 MBps のスループットキャパシティで設定された第 1 世代のファイルシステムには、次のスループットレベルがあります。
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ネットワークスループット - 625 MBps のベースラインと 1,250 MBps バースト (スループットキャパシティ表を参照)
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ディスクスループット - 512 MBps のベースラインと 600 MBps のバーストです。
したがって、ファイルシステムにアクセスするワークロードは、ファイルサーバーのインメモリキャッシュおよび NVMe キャッシュにキャッシュされたアクティブにアクセスされたデータに対して実行されるファイルオペレーションに対して、最大 625 MBps のベースラインと 1,250 MBps のバーストスループットを駆動できます。
