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    :NVMボリュームを使用して読み書きパフォーマンスを向上させる

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    :NVMボリュームを使用して読み書きパフォーマンスを向上させる

    最終更新日:Oct 21, 2024

    Container Service for Kubernetes (ACK) を使用すると、アプリケーションを変更することなく、不揮発性メモリ (NVM) ボリュームをブロックストレージまたはファイルシステムとして使用できます。 これにより、NVMリソースの使用が容易になり、標準SSDと比較して読み書き性能が2〜10倍向上します。 このトピックでは、ACKクラスターでNVMボリュームを使用して、低レイテンシで高速な読み取りと一時ストレージへの書き込みを必要とするデータ集約型ワークロードおよびシナリオの要件を満たす方法について説明します。

    シナリオ1: 低レイテンシで高速な一時ストレージ

    次のシナリオでは、低レイテンシで高速な一時ストレージが必要です。

    • 継続的な統合と継続的な配信での一時保存 (CD/CD)

    • 小さなファイルのトラバーサル

    • 高スループットロギング

    • サーバーレスシナリオでの一時ファイルの読み取りと書き込み

    FIOを使用した読み取りおよび書き込みパフォーマンスのテスト

    このトピックでは、読み書きのパフォーマンスをテストするために、AEP PMEM-LVMとSSDに基づいて2つの永続ボリュームクレーム (PVC) を作成します。

    1. 次のYAMLファイルをデプロイして、PMEM-LVMとSSDに基づいて2つのPVCを作成します。

      YAMLテンプレートのPVC PMEM-LVM型

      allowVolumeExpansion: true
apiVersion: storage.k8s.io/v1
kind: StorageClass
metadata:
  name: csi-pmem-lvm
mountOptions:
- dax
parameters:
  lvmType: striping
  nodeAffinity: "true"
  volumeType: PMEM
provisioner: localplugin.csi.alibabacloud.com
reclaimPolicy: Delete
volumeBindingMode: WaitForFirstConsumer
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pmem-lvm-pvc
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
  storageClassName: csi-pmem-lvm

      SSDタイプのPVCのYAMLテンプレート

      apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
メタデータ:
  名前: ssd-pvc
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      ストレージ: 100Gi
  storageClassName: alicloud-disk-topology

    2. 次のYAMLファイルをデプロイして、ボリュームをポッドにマウントし、FIOテストを実行します。

      アプリケーションを作成し、PMEM-LVMタイプのPVCマウントと実行FIOテスト

      apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment-pmem-lvm
  labels:
    app: pmem-lvm
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: pmem-lvm
  template:
    metadata:
      labels:
        app: pmem-lvm
    spec:
      containers:
      - name: fio-test
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/eric-dev/sysbench:fio
        command: ["sh", "-c"]
        args: ["sleep 10000"]
        volumeMounts:
          - name: pmem
            mountPath: "/data"
      volumes:
        - name: pmem
          persistentVolumeClaim:
            claimName: pmem-lvm-pvc

      SSDタイプのPVCがマウントされたアプリケーションを作成し、FIOテストを実行

      apiVersion: apps/v1
kind: 配置
メタデータ:
  名前: deployment-ssd
  ラベル：
    アプリ: ssd
spec:
  セレクタ：
    matchLabels:
      アプリ: ssd
  template:
    metadata:
      labels:
        アプリ: ssd
    仕様：
      containers:
      -名前: fio-test
        画像: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/eric-dev/sysbench:fio
        コマンド: ["sh", "-c"]
        args: ["睡眠10000"]
        volumeMounts:
          -name: ssd
            mountPath: "/data"
      volumes:
        -name: ssd
          persistentVolumeClaim:
            claimName: ssd-pvc

      • kubectl execコマンドを使用してコンテナ内でFIOテストを実行し、PMEM-LVMボリュームの書き込みパフォーマンスをテストします。 

        mount | grep csi
cd /data
fio -filename=./testfile -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=randwrite -ioengine=psync -bs=4k -size=10G -numjobs=50 -runtime=180 -group_reporting -name=rand_100write_4k

        期待される出力:

        write: IOPS=92.0k, BW=363MiB/s (381MB/s)(8812MiB/24262msec)
lat (nsec): min=2054, max=95278, avg=10544.00, stdev=1697.17

      • kubectl execコマンドを使用してコンテナ内でFIOテストを実行し、SSDボリュームの書き込みパフォーマンスをテストします。 

        cd /data
fio -filename=./testfile -direct=1 -iodepth 1 -thread -rw=randwrite -ioengine=psync -bs=4k -size=10G -numjobs=50 -runtime=180 -group_reporting -name=rand_100write_4k

        期待される出力:

        lat (usec): min=20, max=7168, avg=24.76, stdev=13.97
write: IOPS=37.3k, BW=146MiB/s (153MB/s)(8744MiB/60001msec)

      出力は、AEPデバイスの読み取りおよび書き込みパフォーマンスがSSDデバイスのパフォーマンスよりも2〜3倍高いことを示しています。

      ボリュームタイプ

      IOPS

      スループット

      PMEM-LVM

      92000

      381 MB/s

      SSD

      37000

      153 MB/s

    シナリオ2: データ集中型ワークロード

    このトピックでは、SSDボリュームがマウントされているMySQLインスタンスと、NVMボリュームがマウントされているMySQLインスタンスが作成されます。 次に、MySQLインスタンスの書き込みパフォーマンスがテストされます。

    SSDボリュームがマウントされたMySQLインスタンスの作成

    1. SSDボリュームを作成します。

      1. 次のコマンドを実行して、Alibaba Cloudが提供するContainer Storage Interface (CSI) ドライバーを使用してSSDボリュームを作成します。

        kubectl apply -f disk-mysql.yaml

        次のテンプレートに、disk-mysql.yamlファイルの例を示します。

        apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: disk-mysql
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
  storageClassName: alicloud-disk-topology

      2. 次のコマンドを実行してSSDボリュームを照会します。

        kubectl get pvc disk-mysql

        期待される出力:

        NAME         STATUS   VOLUME      CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS             AGE
disk-mysql   Bound    d-***       100Gi      RWO            alicloud-disk-topology   10h

    2. SSDボリュームがマウントされたMySQLインスタンスを作成します。

      1. 次のコマンドを実行して、MySQLインスタンスを作成します。

        kubectl apply -f mysql-normal-ssd.yaml

        次のテンプレートに、mysql-normal-ssd.yamlファイルの例を示します。

        apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql-normal
  labels:
    app: wordpress
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: wordpress
      tier: mysql
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: wordpress
        tier: mysql
    spec:
      hostNetwork: true
      containers:
      - image: mysql:5.6
        name: mysql
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-pass
              key: password
        ports:
        - containerPort: 3306
          name: mysql
        volumeMounts:
        - name: mysql
          mountPath: /var/lib/mysql
      volumes:
        - name: mysql
          persistentVolumeClaim:
            claimName: disk-mysql
---
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mysql-pass
type: Opaque
data:
  username: YWRt****
  password: YWRt****

      2. 次のコマンドを実行して、MySQLインスタンスを実行するポッドを照会します。

        kubectl get pod | grep mysql-normal

        期待される出力:

        NAME                    READY    STATUS   RESTARTS    AGE
mysql-normal-****       1/1      Running   0          10h

    NVMボリュームがマウントされたMySQLインスタンスの作成

    1. PMEM-LVMボリュームを作成します。

      1. 次のコマンドを実行して、Alibaba Cloudが提供するCSIドライバーを使用してPMEM-LVMボリュームを作成します。

        kubectl apply -f csi-pmem-lvm.yaml

        次のテンプレートに、csi-pmem-lvm.yamlファイルの例を示します。

        apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pmem-mysql
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi
  storageClassName: csi-pmem-lvm

      2. 次のコマンドを実行して、PMEM-LVMボリュームを照会します。

        kubectl get pvc pmem-mysql

        期待される出力:

        NAME         STATUS   VOLUME       CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS          AGE
pmem-mysql   Bound    d-****        100Gi      RWO            csi-pmem-lvm          10h

    2. PMEM-LVMボリュームがマウントされたMySQLインスタンスを作成します。

      1. 次のコマンドを実行して、PMEM-LVMボリュームがマウントされたMySQLインスタンスを作成します。

        kubectl apply -f mysql-normal-pmem.yaml

        次のテンプレートに、mysql-normal-pmem.yamlファイルの例を示します。

        apiVersion: apps/v1 # for versions before 1.9.0 use apps/v1beta2
kind: Deployment
metadata:
  name: mysql-normal
  labels:
    app: wordpress
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: wordpress
      tier: mysql
  strategy:
    type: Recreate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: wordpress
        tier: mysql
    spec:
      hostNetwork: true
      nodeName: <NODE name of worker node>
      containers:
      - image: mysql:5.6
        name: mysql
        env:
        - name: MYSQL_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mysql-pass
              key: password
        ports:
        - containerPort: 3306
          name: mysql
        volumeMounts:
        - name: mysql
          mountPath: /var/lib/mysql
      volumes:
        - name: mysql
          persistentVolumeClaim:
            claimName: pmem-mysql
---
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mysql-pass
type: Opaque
data:
  username: YWRt****
  password: YWRt****

      2. 次のコマンドを実行して、MySQLインスタンスを実行するポッドを照会します。

        kubectl get pod | grep mysql-normal

        期待される出力:

        NAME                    READY    STATUS   RESTARTS    AGE
mysql-normal-****        1/1     Running   0          10h

    MySQLインスタンスの書き込みパフォーマンスのテスト

    ポッドで次のコマンドを実行して、MySQLインスタンスの書き込みパフォーマンスをテストします。 

    sysbench /root/sysbench/point_select.lua run --db-driver=mysql --report-interval=1
--mysql-table-engine=innodb --oltp-table-size=10000 --oltp-tables-count=32 --oltp-test-mode=complex 
--time=100 --mysql-host=127.0.0.1 --mysql-port=3306 --mysql-user=root --mysql-password=admin 
--mysql-db=sbtest --oltp-read-only=on --oltp-simple-ranges=0 --oltp-sum-ranges=0 
--oltp-order-ranges=0 --oltp-distinct-ranges=0  --oltp-dist-type=uniform --warmup-time=300 
--max-time=30 --max-requests=0 --percentile=99 --num-threads=150

    テスト結果

    ボリュームタイプ

    IOPSの挿入

    SSD

    49812

    PMEM-LVM

    122156

    結果は、NVMボリュームがマウントされたMySQLインスタンスの書き込みパフォーマンスが、SSDボリュームがマウントされたMySQLインスタンスの書き込みパフォーマンスの2.5倍であることを示しています。