Fusion-ioの爆速フラッシュメモリストレージioDriveでサーバ台数を削減できる

このドキュメントの内容は、以下の通りです。

• はじめに
• SSDの話
• Fusion-io のフラッシュメモリのストレージ
• サイバーエージェントのアメーバピグでの事例
• ドワンゴのニコニコ動画での事例
• ミクシィでの事例
• NoSQLでの事例
• NAND の特徴

はじめに

SSDの出現により、遅い磁気ディスクのハードディスクからスピードを求めてSSDへ移行してきてるシステムがあります。
SSDは、従来のハードディスクに比べれば高速ですが、相変わらずボトルネックがディスクであることが多いでしょう。
SSDは、フラッシュメモリを使ってますが、そのスピードが生かし切れないため、Fusion-io がioDriveという製品をつくりました。

SSDの話

SSD の場合は、冗長構成のためRAIDを利用します。
RAIDレベルを挙げて信頼性を確保できるが、バイト単価が上がります。レベル5では、信頼性を確保できるが、性能が低下します。

SSDは、従来のハードディスクのメディア部分を磁気ディスクからFlashメモリに置き換えて、ディスクI/Oを高速化しました。設計自体は、従来のハードディスクに引きずっているため、Flashメモリの特性を生かしきれてません。

Fusion-io のフラッシュメモリのストレージ

Fusion-io のフラッシュメモリストレージは、SSDに比べ、アーキテクチャがシンプルです。
CPUからPCIe でFusion-ioのメモリコントローラと通信するだけです。

SSDの場合
CPU - PCIe - RAIDコントローラ - SATAコントローラ SSD - NAND

ioDriveの場合
CPU - PCIe - メモリコントローラ - NAND
VSL

• フラッシュメモリの前に巨大なキャッシュを置いています。
• エラー訂正機構を持っています。
• NANDチップの１つをとっても動作する冗長性を持ってます。
• １つのチップが故障しても全体の動作には影響なく、自己修復機能があります。

ioDrive は

• メモリモジュール ioMemory
• 制御ソフトウェア Virtual Storage Layer (VSL)

で構成されます。

サイバーエージェントのアメーバピグでの事例

サイバーエージェントのシステムのアメーバピグの話。

• 変更前
• 96台のKVSのサーバ
• 変更後
• Fusion-io ioDrive Duoを使用して４台構成のMySQL
• 変更前の３倍以上のアクセスに対して余裕を持った運用が可能だった。
• のちに冗長化のためFusion-io ioDrive Duoを使用して８台構成
• ４台は、スレーブ

ドワンゴのニコニコ動画での事例

• 動画のキャッシングサーバの台数が 1/4 になりました。
• クエリは、２０倍高速になりました。

ミクシィでの事例

• 変更前
• 数百台のデータベース
• 変更後
• 1/10の数十台に減りました

NoSQLでの事例

• MongoDB, Hadoop は、ノードの処理能力が5-10倍程度大幅に向上しました。

NAND の特徴

• NAND Flash メモリは、セルに電荷をためて、データを記録します。
• 書き込みを繰り返すとセル内の絶縁膜が劣化し、機能しなくなるウェアアウト(wear-out)現象が発生します。
• NAND Flashは、書き換えに時間がかかります。

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