ファイルシステムのパフォーマンス比較 - XFS - ext4 - ZFS - Btrfs

1. ファイルシステム比較
Naoya Fukuda

2. 2
比較内容①
●
fio の結果を比較する
●
ファイルシステムによって得意不得意があるはず ...
●
比較対象
●
XFS
●
CentOS 7
●
ZFS(OpenZFS)
●
Ubuntu 20.04
●
ext4
●
Ubuntu 20.04
●
Btrfs
●
OpenSUSE Leap 15.2

3. 3
比較内容②
●
環境
●
VirtualBox6.1
●
割り当てるスペック
●
CPU ： 6 コア (Ryzen5 PRO 4650G)
●
Ram ： 8GB
●
Disk ： 128GB
●
ZFS ＆ Btrfs の各種機能
●
重複排除、透過圧縮、 RAID 、スナップショット ...
- これらの機能を使いたいから選択しているはず
●
メモリと Disk が足りなくてできないので未使用

4. 4
比較内容③
●
実行するテスト
●
Seq-Read
●
Seq-Write
●
Rand-Read-512K
●
Rand-Write-512K
●
Rand-Read-4K
●
Rand-Write-4K
●
Rand-Read-4K-QD32
●
Rand-Write-4K-QD32

5. 5
結果

6. 6
結果 BW(MB)
XFS ZFS ext4 Btrfs
Seq-Read 697.655 153.547 611.058 450.225
Seq-Write 446.012 222.864 187.446 170.694
Rand-Read-512K 451.194 117.106 382.273 314.133
Rand-Write-512K 442.997 228.647 166.071 158.037
Rand-Read-4K 8.283 55.724 7.249 5.993
Rand-Write-4K 7.918 8.73 7.35 8.586
Rand-Read-4K-QD32 14.859 61.291 25.736 21.61
Rand-Write-4K-QD32 21.258 8.876 27.764 10.113

7. 7
結果 iops
XFS ZFS ext4 Btrfs
Seq-Read 681 149 596 439
Seq-Write 435 217 183 166
Rand-Read-512K 881 228 746 613
Rand-Write-512K 865 446 324 308
Rand-Read-4K 2070 13931 1812 1498
Rand-Write-4K 1979 2182 1837 2146
Rand-Read-4K-QD32 3714 15322 6434 5402
Rand-Write-4K-QD32 5314 2219 6941 2528

8. 8
結果 Seq-Read ＆ Write
●
XFS が Read 、 Write 共に最速
●
Write は他の 2 倍
●
ZFS の Read が遅すぎる
●
Write はまずまず
●
ext4 が案外早い
●
Btrfs はどちらも振るわない
Seq-Read Seq-Write
0
100
200
300
400
500
600
700
800
IOPS
XFS
ZFS
ext4
Btrfs
Seq-Read Seq-Write
0
100
200
300
400
500
600
700
800
BW
XFS
ZFS
ext4
Btrfs

9. 9
結果 Rand-Read ＆ Write-512K
●
seq と同じ傾向
●
XFS はブロックサイズが
大きいと早い？
●
ZFS はブロックサイズが
大きいと Read が遅い？ Rand-Read-512K Rand-Write-512K
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
BW
XFS
ZFS
ext4
Btrfs
Rand-Read-512K Rand-Write-512K
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
IOPS
XFS
ZFS
ext4
Btrfs

10. 10
結果 Rand-Read ＆ Write-4K
●
Read は ZFS が圧倒的
●
Write はどれも変わらない
Rand-Read-4K Rand-Write-4K
0
10
20
30
40
50
60
BW
XFS
ZFS
ext4
Btrfs
Rand-Read-4K Rand-Write-4K
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
IOPS
XFS
ZFS
ext4
Btrfs

11. 11
結果 Rand-Read ＆ Write-4K-QD32
●
ZFS の Read が早い
●
Write は遅い
●
XFS は Read が遅い
●
Write は早め
●
ext4 がバランスよく早い Rand-Read-4K-QD32 Rand-Write-4K-QD32
0
10
20
30
40
50
60
70
BW
XFS
ZFS
ext4
Btrfs
Rand-Read-4K-QD32 Rand-Write-4K-QD32
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
IOPS
XFS
ZFS
ext4
Btrfs

12. 12
メモリ使用率
●
ZFS はメモリを食う
●
重複排除などなしでも消費が大きい
●
テスト中のメモリ使用率推移
- 左 ZFS 右 ext4

13. 13
メモリ使用率
●
何もしてなくても消費量が多い
- 上 ZFS 下 ext4
fukuda@fukuda-VirtualBox:~$ free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 7961 1464 6140 3 355 6242
Swap: 2047 0 2047
fukuda@fukuda-VirtualBox:~$ free -m
total used free shared buff/cache available
Mem: 7961 773 5482 3 1705 6926
Swap: 2047 0 2047

14. 14
まとめ

15. 15
まとめ
●
シーケンシャル重視なら XFS
●
動作も安定しているので安心
●
ブロックサイズが小さくて Read 重視なら ZFS
●
重複排除とか使わなくても選択する意味はある
●
ただしメモリを多めに積む必要
●
RHEL/CentOS では ROOT ファイルシステムに使用できな
い
●
インストールの時に時間がかかった

16. 16
まとめ
●
バランスよいのは ext4
●
可もなく不可もない
●
安定してる
●
Btrfs は全体的に微妙
●
性能面で特筆すべきことがない
●
スナップショットなどの機能が必要無いなら選ぶ理由
がない
●
インストールにやたら時間がかかる

17. 17
まとめ
●
ファイルシステムごとに得意不得意がある
●
場合によってはサーバーの用途に合わせて選択
●
通常はそこまで意識しなくてもいい？
●
適切な HW を用意したほうが効果が高そう
- Optane など
●
ZFS ＆ Btrfs は真価を発揮していない