Windows Server 2016とNVDIMMで異次元のSQL性能を実現！！

1. Session ID: SNR004
本情報の内容（添付文書、リンク先などを含む）は、Microsoft Tech Summit 開催日（2016年11月1－2日）時点のものであり、予告なく変更される場合があります。

4. 世界最大のサーバーベンダーとして
サーバー事業への投資、開発を継続
全てのITシステムへ最新テクノロジーを提供します
39四半期連続
Bladeサーバー
世界シェア
#1
82四半期連続
(20.5年)
x86サーバー
世界シェア
#1
Windows市場
世界シェア
#1
Linux市場
世界シェア
#1
高密度
サーバー
世界シェア
#1
Source: The Real Story about Server Market Share (reported by the IDC Worldwide Quarterly Server Tracker for 3Q15, December 2015))
http://www8.hp.com/uk/en/solutions/business-perspective-article.html?compURI=1103378

5. 5
ラックマウント対応x86サーバー※
日本市場出荷台数シェア
2015年1月～12月
出典：IDC WorldWide Quarterly Server Tracker, 2015 Q4
四捨五入により合計が100にならない場合があります。
14年連続No.1
データセンター向けx86サーバー
（ラックマウント対応※）出荷台数
※ラックマウント, ブレード, 高密度サーバーの合計
HPE
21%
A社
19%
B社
17%
C社
9%
D社
5%
E社
4%
F社
2%
その他
23%
2004年から2015年まで12年連続
世界で
日本で12年連続No.1
2002年から2015年まで12年連続

6. 6
高密度(Big Data、HPC)コアインフラ ミッションクリティカル
HPE Moonshot
SystemHPE
BladeSystem
HPE ProLiant
Rack and Tower Servers
HPE Integrity
Superdome X
HPE Integrity
NonStop XHPE Apollo System
ラック 型
DLライン
Blade
BLライン
Apollo
タワー型
MLライン Moonshot
Integrity
Superdome X
Integrity
NonStop X
Synergy
HPE
Synergy

7. 7
Windows Server開発標準機という信頼性
Windows Server®は HPE ProLiant サーバーで開発・検証されています
OS開発の為、ドライバ等はどの機種よりも最初に開発されている
ため、どこのベンダーのサーバーよりも相性が抜群！
ProLiant DL Rack servers
DL360p Gen8
DL380p Gen8
DL60 Gen9
DL80 Gen9
DL120 Gen9
60以上
21種類のサーバー

8. 8
Ｘ

10. 10
CPU Smartメモ
リ
内蔵ストレージ
Smartアレ
イ
HBA Flexible
LOM
etc…

11. 11
CPUプロセッサ
10,000倍性能向上
• 高周波数
• マルチコア
メモリ
•高密度、大容量化
•データ転送バンド幅の拡張
ハードディスク
2倍程度の性能向上
1980
性能
1990 2000 2010
Solid State Storage(半導体フラッシュ)
100倍から10,000倍性能向上
現状：
ハードディスクが遅いた
め、I/Oボトルネック
ボトルネック解消：
フラッシュストレージを使っ
て、I/Oボトルネックを解消
さらに高速化：
余裕あるI/O性能を有効活用
するために高速なCPUに

12. Picoseconds Nanoseconds Microseconds Milliseconds Seconds
CPU
キャッシュ
コスト
レイテンシー
NVMe (SSDより高性能とRAS機能実現)
NVDIMM (メモリバス直結)
SSD/HDD 12Gb SAS
SSD
HDD
10-12 10-9 10-6 10-3 100
NVDIMM(DIMMスロット搭載の不揮発性メモリ)
12

13. 13
CPU
キャッシュ
DRAM
フラッシュメモリ SSD
ハードディスク
Load-Store アクセス
低レイテンシ
揮発性
ブロック・アクセス
高レイテンシ
不揮発性
メモリ
ストレージ
スピード
永続性
Persistent Memory
Persistent Memory = メモリのスピードとストレージの永続性を併せ持つデバイス

15. JEDECがDDR4 DRAM DIMMの追加仕様として策定した、メモリスロットに不揮発性メモリを搭載するた
めの標準規格。
3種類の規格が存在している。
NVDIMM-N NVDIMM-F NVDIMM-P
• DRAMと不揮発性メモリを搭載
• システムからアクセスするのはDRAM
• DRAMと不揮発性メモリは同じ容量
• アクセス方法はbyteアクセスとblock
アクセス
• 不揮発性メモリはDRAMのバックアッ
プ
• 容量：DRAM
• レイテンシ：DRAM
• 不揮発性メモリのみを搭載
• システムからアクセスするのは不揮
発性メモリ
• アクセス方法はblockアクセス
• 容量：不揮発性メモリ
• レイテンシ：不揮発性メモリ
• DRAMと不揮発性メモリを搭載
• NVDIMM-NとNVDIMM-Fの両方の
モードを備える
• DRAMより不揮発性メモリの容量が大
きい
• アクセス方法はbyteアクセスとblock
アクセス
• 容量：不揮発性メモリ
• レイテンシ：不揮発性メモリ
DRAM
不揮発性
メモリ
不揮発性
メモリ
DRAM
不揮発性
メモリ
15

16. DRAM
不揮発性
メモリ
稼動状態
電源オフ
電源オン
稼動状態
OSからストレージとして見
えており、Read/Writeが高
速に可能
Smartストレージバッテリー
を使用して、DRAM上のデー
タを不揮発性メモリにバック
アップ
不揮発性メモリ上のデータを
DRAMに復元
OSから電源オフ前のデータ
を持ったストレージとして見
えており、Read/Writeが高
速に可能
16
不揮発性
メモリ
DRAMDRAM
不揮発性
メモリ
不揮発性
メモリ
DRAM

17. HPEはサーバーベンダーでいち早く不揮発性メモリ(NVDIMM)を採用
17
 電源を落としてもデータは消えない不揮発性
 DIMMスロットに挿してディスク領域に
 SSDと比べてもDBパフォーマンス向上
 低コストでデータベースアプリケーション
の性能を向上することで、ビジネスのス
ピードアップに貢献

18. より高速なビジネス意思決定
データへの高速アクセスを行い、経
営の改善につながる気付きをより早
く得て迅速にビジネス意思決定する
ことが求められている
リアルタイム処理への対応
IoT の進展に伴い、発生したデータ
をリアルタイムに処理できる高速で
信頼性の高い技術が必要とされてい
る
18
高速なメモリーパフォーマンスと、ストレージのデータ記録性を提供

19. 19
主な仕様
メモリモジュールにDRAM(RDIMM)とNAND Flashを搭載(メモリスロットに装着)
NVDIMMコントローラーを持ち、HPE Smartストレージバッテリーをバックアップ
電源として使用
突然の電源断時にはバッテリーを利用してデータを保護(FBWCと同様の仕組み)
OSからはローカルドライブとして参照可能
サポートOS
Windows Server 2012/2012 R2 (HPE製ドライバによりサポート)
Windows Server 2016 (OSのドライバによりサポート)
利用用途
データキャッシュ
データベースのトランザクションログ領域 etc.
容量
1枚あたり8GB
定価
￥155,000
NAND Flash
Smartストレージバッテリー

21. 21

22. 22
Apolloノード1 HPE 1TB 7.2krpm 6G SATA HDD
Apolloノード2 HPE 100GB 6G SATA ME(現WI) SSD
Apolloノード3 HP 2.0TB MU NVMe PCIeワークロードアクセラレータ 2TB
DL360 Gen9 HPE 8GB NVDIMM
OS：Windows Server 2012 R2（共通）
テストツール：Iometer 1.1.0
■Apolloサーバースペック(3台共通)
CPU：Xeon E5 2650 v3 2.30GHz、メモリ：32GB
■DL360 Gen9スペック
CPU：Xeon E5 2650 v3 2.30GHz、メモリ：32GB

23. 23

24. 24
0
200
400
600
800
1000
1200
4KiB
Sequential
Read
16KiB
Sequential
Read
32KiB
Sequential
Read
64KiB
Sequential
Read
256KiB
Sequential
Read
MiB/sec
Read性能の比較(qdepth=1)
HDD SSD NVMe
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4KiB
Sequential
Read
16KiB
Sequential
Read
32KiB
Sequential
Read
64KiB
Sequential
Read
256KiB
Sequential
Read
MiB/sec
Read性能の比較(qdepth=1)
HDD SSD NVMe NVDIMM
※本検証結果はあくまで参考値であり、性能を保証するものではございません。

25. 25
0
200
400
600
800
1000
4KiB
Sequential
Write
16KiB
Sequential
Write
32KiB
Sequential
Write
64KiB
Sequential
Write
256KiB
Sequential
Write
MiB/sec
Write性能の比較(qdepth=1)
HDD SSD NVMe
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4KiB
Sequential
Write
16KiB
Sequential
Write
32KiB
Sequential
Write
64KiB
Sequential
Write
256KiB
Sequential
Write
MiB/sec
Write性能の比較(qdepth=1)
HDD SSD NVMe NVDIMM
※本検証結果はあくまで参考値であり、性能を保証するものではございません。

26. 26
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
4KiB Random Read 4KiB Random Write
IOPS
Randomアクセス性能比較(qdepth=1)
HDD SSD NVMe
0
50000
100000
150000
200000
250000
4KiB Random Read 4KiB Random Write
IOPS
Randomアクセス性能比較(qdepth=1)
HDD SSD NVMe NVDIMM
※本検証結果はあくまで参考値であり、性能を保証するものではございません。

27. 27
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
160000
IOPS
Random Read性能値(4KiB)
HDD SSD NVMe
従来の内蔵ストレージ性能
※本検証結果はあくまで参考値であり、性能を保証するものではございません。

28. 28
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
IOPS
Random Read性能値(4KiB)
HDD SSD NVMe NVDIMM
NVDIMMの圧倒的な性能！
※本検証結果はあくまで参考値であり、性能を保証するものではございません。

30. 30
Mirrored
Write-Back
Cache
Mirrored
Storage
Space
小容量だが非常に高速
なNVDIMMを書き込み
用キャッシュにするこ
とで書き込みを高速化
SSDだけのStorage
Spacesに比べて、
SQL Serverのログ
書き込みレイテン
シーが減少

31. 31

32. 32
0 100,000 200,000 300,000 400,000 500,000 600,000 700,000 800,000
HPE 8GB NVDIMM
ワークロードアクセラレータ
累計I/O所要時間 （ms）
トランザクション ログファイル
トランザクションログファイルへの I/O時間が1/8に短縮
Better
仮にHDDだと
異次元の性能！！

33. SQL Server 2016でTPC-Cワークロード（WH=950、データファイルサ
イズ約100GB）におけるトランザクションログの書き込み性能を評価
構成 トランザクション 保存先 ライトバックキャッシュ
構成1 記憶域プール
HPE SAS HDD 900GB x6
仮想ディスク構成: シンプル
なし
構成2 記憶域プール
HPE SAS HDD 900GB x6
仮想ディスク構成: シンプル
HPE 8GB NVDIMM
構成3 ワークロードアクセラレータ ワークロードアクセラレータ
33

34. 461,198
453,824
99,383
0 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 350,000 400,000 450,000 500,000
構成３
構成２
構成１
トランザクション性能（NOPM）
6X SAS HDD 900GB
6X SAS HDD 900GB
+ NVDIMM
ワークロードアクセラレータ
HPE 8GB NVDIMMライトバックキャッシュにより
トランザクション性能が4.5倍向上
Better
34
SQL Server 2016でTPC-Cワークロード（WH=950、データファイルサ
イズ約100GB）におけるトランザクションログの書き込み性能を評価
抜群のコストパフォーマンス！！

36. • ブロックアクセス:
Windowsは低レイテンシの “ディスク” として
認識する
• Directアクセス (DAX):
アプリケーション(SQL Server 2016) に
Load/Store命令を使って直接NVDIMM-Nにア
クセスさせることが可能
• NVDIMM-Nに対してDirectアクセスすること
で、DRAM並みの性能を発揮
4KB ランダムライト スレッド
数
IOPS レイテン
シ (us)
NVDIMM-N (Block) 1 187,302 5.01
NVDIMM-N (DAX) 1 1,667,688 0.52
36

37. 37
0
500,000
1,000,000
1,500,000
2,000,000
NVDIMM-N (Block) NVDIMM-N (DAX)
4KB ランダムWrite IOPS
0
2
4
6
NVDIMM-N (Block) NVDIMM-N (DAX)
4KB ランダムWrite レイテンシ (us)

38. SSD (ブロック)
NVDIMM-N (バイト)
Windows Server 2016 + SQL Server 2016の新機能 “Tail of Log”
ログバッファ
“Tail of Log”を使った処理:
1. ログレコードをバッファにコピーし、ブロックを生成
2. コミットが発行された時点で、トランザクションが完了
3. ログブロックがいっぱいになったらクローズ
4. SSD上の永続化ブロックへのI/Oをスケジュール
赤字がトランザクション処理でボトルネックになる部分
通常の処理:
1. ログレコードをバッファにコピーし、ブロックを生成
2. コミットが発行されたら、ログブロックをクローズ
3. SSD上の永続化ブロックへのI/Oをスケジュール
4. I/Oが完了した時点で、トランザクションが完了

39. 39

40. 40
71
14
147
7
K transactions/sec latency per update (us)
Write-intensive NVMe SSD
Tail of the Log using the single HPE NVDIMM
2x
2x
SQL Server 2016
性能
多いほど速い
短いほど速い
実行したテストと結果:
Write Intensiveタイプの
NVMe SSDに対して2倍の
性能向上
MixedタイプのNVMe SSD
に対して3倍の性能向上
SAS SSDに対して4倍の性
能向上

42. テクノロジーパフォーマンス
SAS SSD
PCIe Workload
Accelerator
34倍 のIOPs 24倍 のIOPs
16倍 の帯域 6倍 の帯域
81倍 の遅延減少 73倍 の遅延減少
NVDIMM-Nの性能
42
異次元のパフォーマンス！

43. アプリケーションパフォーマンス
MSFT SQL Server 2012/2014
(ブロックアクセス)
MSFT SQL Server 2016
(バイトアクセス)
2倍 速い 4倍 速い
43
少ないコストで
性能向上可能！

44. 44

45. https://psnow.ext.hpe.com/doc?id=4aa6-7123enw.pdf
45

46. 46

47. セッションアンケー
トは
ここ！
47

48. ありがとうございました！