ApsaraDB RDS:バッファープール拡張機能 (BPE)

背景情報

ディスクからメモリへのデータの読み取り、およびメモリからディスクへのデータの書き込みは、一般的なデータベース操作です。 メモリでの操作と比較して、ディスク I/O は大幅に低速で、より多くの時間がかかります。 大規模または頻繁なデータリクエストを伴うワークロードでは、ディスク I/O が主要なパフォーマンスボトルネックになることがあります。

この問題に対処するため、ApsaraDB RDS for MySQL は、新しいストレージオプションである高性能ディスクを提供します。 これらのディスクは、すべての ESSD 機能 と互換性があり、3 階層ストレージアーキテクチャを使用してさまざまな種類のデータとキャッシュを管理します。 高性能ディスクは、I/O バーストとバッファープール拡張機能 (BPE) も導入しており、RDS インスタンスの I/O パフォーマンスをさらに向上させます。

概要

仕組み

高性能ディスク向けのバッファープール拡張機能 (BPE) は、バッファープール拡張技術を使用して、追加コストなしで ESSD のパフォーマンスを向上させます。 ホットデータとコールドデータを分離することで、この機能は InnoDB バッファプールを拡張します。 ウォームデータページをバッファープール拡張機能にキャッシュすることで、InnoDB は複数のストレージメディアを柔軟に利用し、より高い QPS を達成できます。

適用範囲

• エンジン：RDS MySQL

• バージョン：MySQL 8.4、またはマイナーエンジンバージョンが 20230914 以降の MySQL 8.0

• エディション：High-availability Edition または RDS Cluster Edition

• カテゴリ：Standard Edition

• インスタンスファミリー：汎用インスタンスタイプ

• リージョンとゾーン： (利用可否についてはコンソールをご確認ください。このリストは参考用です。)

  リージョン	ゾーン
  中国 (成都)	ゾーン B
  中国 (北京)	ゾーン I
  中国 (上海)	ゾーン M
  	ゾーン N
  中国 (杭州)	ゾーン J

課金

バッファープール拡張機能 (BPE) は、高性能ディスクを使用する汎用の RDS MySQL インスタンスでは無料で利用できます。

注意事項

• バッファープール拡張機能のデータが失われても、ビジネスデータはデータディスクに永続化されているため、影響はありません。 インスタンスは正常に動作し続けます。

• BPE 機能を有効にすると、少量のメモリ (buffer_pool_size の 4%) が割り当てられます。 そのため、デフォルトの buffer_pool_size は自動的に 4% 削減されます。 後で buffer_pool_size を変更する必要がある場合は、メモリ使用量のメトリクスに基づいて調整してください。

• BPE 機能を有効または無効にすると、インスタンスは約 15 秒間利用できなくなります。 この操作はオフピーク時間に実行することを推奨します。

• BPE 機能を有効にすると、パフォーマンスが大幅に向上します。 この効果は、より大きなインスタンスタイプでより顕著になります。 たとえば、High-availability Edition (Standard) の 8 vCPU、16 GB の汎用 RDS MySQL インスタンスは、最大 103% のパフォーマンス向上を達成できます。

BPE の管理

パフォーマンスのテスト

事前準備

• テスト方法：同じ仕様のインスタンスで読み取りおよび書き込み操作を実行し、BPE 機能を有効にした場合と無効にした場合の QPS を比較します。

• テストデータサイズ：300 GB

• テストツール：Sysbench (詳細については、「Sysbench の公式ドキュメント」をご参照ください。)

  説明

  まず ECS インスタンスを作成する必要があります。 本トピックのテストツールは ECS インスタンスにインストールされています。

• テストインスタンス：汎用インスタンスタイプの High-availability Edition の RDS MySQL インスタンスを 2 つ準備します。 1 つは 4 vCPU と 8 GB のメモリ、もう 1 つは 8 vCPU と 16 GB のメモリを搭載しています。 テストは、まず各インスタンスで BPE を無効にして実行し、次に BPE を有効にして再度実行します。

  エディション	インスタンスタイプコード	vCPU とメモリ
  High-availability Edition	mysql.n2.large.xc	4 vCPU、8 GB
  High-availability Edition	mysql.n2.xlarge.xc	8 vCPU、16 GB

テスト方法

本トピックでは、パフォーマンステストの例として CentOS を使用します。 別のオペレーティングシステムでインストールおよびテストする場合は、Sysbench の公式ドキュメントをご参照ください。

Sysbench のインストール

次のコマンドを実行して Sysbench をインストールします。

git clone https://github.com/akopytov/sysbench.git
cd sysbench
git checkout 0.5

yum -y install make automake libtool pkgconfig libaio-devel
yum -y install mariadb-devel


./autogen.sh
./configure
make -j
make install
 

インスタンスの QPS パフォーマンステスト

パラメーター

次の表に、このテストで使用されるパラメーターを示します。

読み取りパフォーマンスのテスト

1. データの準備：次のコマンドを実行して、300 GB のデータ (テーブル 30 個、各 4,000 万行) を準備します。

   sysbench oltp_read_only --tables=30 --table_size=40000000 --rand-type=special --rand-spec-pct=15 --threads=64 --time=100 prepare

2. 読み取りテストの実行：次のコマンドを実行して、インスタンスの読み取りパフォーマンスをテストします。

   sysbench oltp_read_only --tables=30 --table_size=40000000 --rand-type=special --rand-spec-pct=15 --threads=64 --time=100 run

書き込みパフォーマンスのテスト

1. データの準備：次のコマンドを実行して、300 GB のデータ (テーブル 30 個、各 4,000 万行) を準備します。

   sysbench oltp_write_only --tables=30 --table_size=40000000 --rand-type=special --rand-spec-pct=15 --threads=64 --time=100 prepare

2. 書き込みテストの実行：次のコマンドを実行して、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 oltp_write_only --tables=30 --table_size=40000000 --rand-type=special --rand-spec-pct=15 --threads=64 --time=100 run

読み取り/書き込みパフォーマンスのテスト

1. データの準備：次のコマンドを実行して、300 GB のデータ (テーブル 30 個、各 4,000 万行) を準備します。

   sysbench oltp_read_write --tables=30 --table_size=40000000 --rand-type=special --rand-spec-pct=15 --threads=64 --time=100 prepare

2. 読み取り/書き込みテストの実行：次のコマンドを実行して、インスタンスの読み取り/書き込み混合パフォーマンスをテストします。

   sysbench oltp_read_write --tables=30 --table_size=40000000 --rand-type=special --rand-spec-pct=15 --threads=64 --time=100 run

テスト結果

• 汎用インスタンスタイプ、4 vCPU、8 GB メモリの High-availability Edition (Standard) RDS MySQL インスタンスのテスト結果：

  • 読み取りパフォーマンス：BPE を有効にしても、QPS はほとんど変わりません。

  • 書き込みパフォーマンス：BPE を有効にすると、QPS が 30% 増加します。

  • 読み取り/書き込みパフォーマンス：BPE を有効にすると、QPS が 26% 増加します。

  

• 汎用インスタンスタイプ、8 vCPU、16 GB メモリの High-availability Edition (Standard) RDS MySQL インスタンスのテスト結果：

  • 読み取りパフォーマンス：BPE を有効にすると、QPS が 80% 増加します。

  • 書き込みパフォーマンス：BPE を有効にすると、QPS が 33% 増加します。

  • 読み取り/書き込みパフォーマンス：BPE を有効にすると、QPS が 103% 増加します。

  

関連ドキュメント

• ESSD から高性能ディスクへの変更

• 高性能ディスクとは

• I/O バースト機能

• データアーカイブ機能