ApsaraDB RDS:Buffer Pool Extension (BPE) 機能

背景

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、データベースシステムにおける一般的な I/O 操作です。ディスクの I/O 操作はメモリ内操作よりも遅く、完了までに時間がかかります。データベースシステムで読み取りと書き込みのワークロードが重い場合や、頻繁な読み取りと書き込みのリクエストを処理する必要がある場合、ディスク I/O がパフォーマンスボトルネックになる可能性があります。

そのため、Alibaba Cloud RDS は、新しいストレージタイプであるパフォーマンス専有型ディスクを導入しました。ESSD ディスクのすべての機能との互換性を維持しつつ、パフォーマンス専有型ディスクは 3 層の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、読み書きします。また、I/O バースト機能と Buffer Pool Extension (BPE) 機能を導入して、RDS インスタンスの I/O パフォーマンスを向上させます。

Buffer Pool Extension (BPE) 機能の紹介

技術的な原則

パフォーマンス専有型ディスクの Buffer Pool Extension (BPE) 機能は、バッファープール拡張技術を使用して、コストを増やすことなく ESSD フォームからパフォーマンスを引き出します。この機能は、ホットデータとコールドデータの分離ストレージ機能を継承し、InnoDB バッファープールのサイズを増やして、データページとウォームデータを BPE にキャッシュします。これにより、InnoDB は複数のストレージメディアを柔軟に使用して QPS を向上させることができます。

適用範囲

• RDS インスタンスは MySQL を実行します。

• RDS インスタンスは MySQL 8.0 を実行し、マイナーエンジンバージョンは 20230914 以降です。

• RDS インスタンスは RDS High-availability Edition または RDS Cluster Edition を実行します。

• RDS インスタンスのプロダクトタイプは標準です。

• RDS インスタンスは汎用インスタンスタイプを使用します。

• RDS インスタンスは、次のいずれかのリージョンとゾーンにあります。サポートされているリージョンとゾーンは、ApsaraDB RDS コンソールで表示できます。

  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

料金

パフォーマンス専有型ディスクを備えた RDS MySQL 汎用インスタンスタイプの Buffer Pool Extension (BPE) 機能は無料です。

注意事項

• RDS MySQL 汎用インスタンスタイプの Buffer Pool Extension (BPE) 機能は無料です。

• サービスデータはデータディスクに永続的に保存されるため、BPE 内のデータが失われるかどうかは、サービスデータや RDS インスタンスの通常の使用には影響しません。

• Buffer Pool Extension (BPE) 機能を有効にすると、一定量のメモリ (buffer_pool_size の 4%) を占有します。buffer_pool_size パラメーターのデフォルト値に基づいて割り当てられるメモリ量は、自動的に 4% 削減されます。後続の操作で buffer_pool_size パラメーターの値を変更する場合は、メモリ使用量メトリックに基づいて値を変更できます。

• Buffer Pool Extension (BPE) 機能を有効または無効にすると、インスタンスは約 30 秒間使用できなくなります。有効化および無効化の操作は、オフピーク時に実行することをお勧めします。

• Buffer Pool Extension (BPE) 機能を有効にすると、インスタンスのパフォーマンスが大幅に向上し、インスタンスタイプが大きいほど、改善はより顕著になります。たとえば、標準の RDS インスタンスが RDS High-availability Edition を実行し、8 コアと 16 GB のメモリを備えた汎用インスタンスタイプを使用している場合、RDS インスタンスのパフォーマンスは 103% 向上します。

• バッファープールは、ディスク I/O 操作の数を効率的に削減し、RDS インスタンスの I/O パフォーマンスを向上させます。バッファープールのサイズは、メモリサイズによって異なります。メモリリソースが不足している場合、バッファープールのサイズは制限されます。これは I/O パフォーマンスに影響します。

Buffer Pool Extension (BPE) 機能の使用

Performance Testing

テストの準備

• テスト方法: 同じタイプのインスタンスでデータの読み取りおよび書き込み操作を実行し、Buffer Pool Extension (BPE) 機能を有効にする前と後で QPS パフォーマンスを比較します。

• データ量: 300 GB。

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

  説明

  事前に ECS インスタンスをアクティベートしてください。このトピックのテストツールは ECS にインストールされます。

• テストインスタンス: 4 コアと 8 GB のメモリを持つ RDS MySQL インスタンスを 1 つ、8 コアと 16 GB のメモリを持つインスタンスを 1 つ準備します。どちらも High-availability Edition と汎用インスタンスタイプを使用し、Buffer Pool Extension (BPE) 機能を有効にします。

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

テスト方法

このトピックでは、CentOS を例として Performance Testing を行います。他のオペレーティングシステムにインストールしてテストする必要がある場合は、「Sysbench 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 パフォーマンスのテスト

パラメーターの説明

次の表に、Performance Test に関連す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. 次のコマンドを実行して、1 テーブルあたり 4000 万行の 30 テーブルを含む 300 GB のデータを生成します:

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

2. 次のコマンドを実行して、RDS 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. 次のコマンドを実行して、1 テーブルあたり 4000 万行の 30 テーブルを含む 300 GB のデータを生成します:

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

2. 次のコマンドを実行して、RDS 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

読み取りおよび書き込みパフォーマンスのテスト

1. 次のコマンドを実行して、1 テーブルあたり 4000 万行の 30 テーブルを含む 300 GB のデータを生成します:

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

2. 次のコマンドを実行して、RDS インスタンスの読み取りおよび書き込み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

• 次のリストは、RDS High-availability Edition を実行し、4 コアと 8 GB のメモリを備えた汎用インスタンスタイプを使用する標準 RDS インスタンスのテスト結果を示しています:

  • 読み取りパフォーマンス: Buffer Pool Extension (BPE) を有効にする前後で、QPS パフォーマンスはほぼ同じです。

  • 書き込みパフォーマンス: Buffer Pool Extension (BPE) を有効にすると、QPS パフォーマンスが 30% 向上します。

  • 読み取りおよび書き込みパフォーマンス: Buffer Pool Extension (BPE) を有効にすると、QPS パフォーマンスが 26% 向上します。

  

• 次のリストは、RDS High-availability Edition を実行し、8 コアと 16 GB のメモリを備えた汎用インスタンスタイプを使用する標準 RDS インスタンスのテスト結果を示しています:

  • 読み取りパフォーマンス: Buffer Pool Extension (BPE) を有効にすると、QPS パフォーマンスが 80% 向上します。

  • 書き込みパフォーマンス: Buffer Pool Extension (BPE) を有効にすると、QPS パフォーマンスが 33% 向上します。

  • 読み取りおよび書き込みパフォーマンス: Buffer Pool Extension (BPE) を有効にすると、QPS パフォーマンスが 103% 向上します。

  

関連ドキュメント

• ESSD をパフォーマンス専有型ディスクに変更する

• パフォーマンス専有型ディスクとは

• I/O バースト機能

• データアーカイブ機能