Google Cloud Platform Japan Blog
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Google Cloud Platformのシングルインスタンスで数百万の処理を秒単位で実現
2015年8月1日土曜日
* この投稿は、米国時間 7 月 30 日、 Levyx の Principal Engineer である
Siddharth Choudhuri によって投稿されたもの
の抄訳です。
Google Compute Engine のローカル SSD のような、
価格が手ごろ
で高い IOPS を持つストレージの登場は、新世代の技術によるストレージの新たな発明といったレベルまで到達しています。
Levyx
が提供する組み込みキー バリュー ストアの
Helium
はその一例です。マルチコア CPU、SSD、メモリの効率的なインデキシングなどでスケーリングできるように設計されています。
私たち Levyx は、「スケールアウトの前にスケールイン」のモットーを掲げています。IT ベンダーはしばしば、高いパフォーマンスを実現する方法としてスケールアウトを宣伝します。これは実証済みのアプローチですが、シングル ノードでの効率の低さを隠すために利用されることもあります。CPU、メモリ、ネットワーク、ローカル ストレージを適切に組み合わせたバランスの良いシステムを使わなければ、スケールアウトは、私たちが言うところの「ハードウェアに物を言わせた問題解決」になってしまいます。そしてハードウェアは仮想かどうかを問わず、顧客が買うことになるわけです。
スケールインの重要性を実証するため、私たちは Google Cloud Platform 上で Helium のシングル ノードでのパフォーマンスをテストすることにしました。テストに使用するワーク ロードは、以前に紹介した
Aerospike
や
Cassandra
のベンチマークと同様としました(各 200 バイトで 1 億個のオブジェクト)。Cassandra ではデータ ストアに 30 億のインデックスが含まれていました。Helium は空のデータ ストアでスタートします。セットアップは次のとおりです。
n1-highcpu-32
のシングル インスタンス:32 個の仮想 CPU、28.8GB メモリ
4 台のローカル SSD(4 × 375GB):Helium のデータ ストア用(注:
ローカル SSD
は
永続ディスク
と比べて、作成タイミングの自由度や信頼性が限られています。しかし今回は、Google Cloud Platform で最もパフォーマンスの高い IO デバイスでテストを行うことが目的となりますので、ローカル SSD を採用しました。)
OS:Debian 7.7(カーネル 3.16-0.bpo.4-amd64、NVMe ドライバ)
概要とテストの方法は
GitHub
で公開しています。
CPU によるスケーリングとパフォーマンス
テストでは、まず空のデータ ストアにオブジェクトを格納し、データ ストア全体をシーケンシャルおよびランダムに読み込み、最後にオブジェクトをすべて削除します。1 億個のオブジェクトはメモリに読み込まれ、SSD にも
永続的に保存
されます。SSD はローカル ストレージとして機能し、レプリケートされたすべてのシステムに対応します。データ ストア全体のサイズは固定されています。
主な結果 ①
シングル ノード パフォーマンスは 400 万 INSERT / 秒(書き込みパス)以上、900 万 GET / 秒(読み込みパス)以上で、永続性はローカル SSD 並み。
UPDATE では 99 %(インメモリ)のレイテンシーが 15 マイクロ秒未満、GET では同 5 マイクロ秒未満。
ほぼリニア(直線的)なスケーリングがインスタンスの効率的なプロビジョニングに役立つ。
SSD によるスケーリングと SSD の純粋なパフォーマンス
Cloud Platform は、IOPS が高く、レイテンシーが低い
ローカル SSD
を提供します。データが純粋に SSD から読み込まれる(そしてメモリを利用しない)場合のパフォーマンスを示すために、各 4KB の 500 万個のオブジェクトで同じベンチマーク テストを行ってみましょう。このテストでは Helium のキャッシュは、トータル データ サイズ(20GB)に対して最小の 2 %(400MB)に減らします。以下ではランダム GET パフォーマンスだけを示しています。シーケンシャル GET よりも良いストレス テストだからです。
主な結果 ②
シングルノードの SSD は、UPDATE では 1.6GB / 秒(40万 IOPS)、ランダム GET では 1.9GB / 秒(48万 IOPS)が可能。
IOPS は、SSD を追加してスケーリングできる。
テスト結果の数字は、純粋な I/O ベンチマーク ツールである fio の実行結果と近い。
SSD 4 台、 256 スレッドの場合、レイテンシーの中央値は 600 マイクロ秒未満、95 % のレイテンシーは 2 ミリ秒未満。
OS のページ キャッシュを利用しない場合は、決定性アルゴリズムによるメモリ使用(1GB 未満)が行われる。
コスト分析
この Google Cloud Platform インスタンスの 1 時間当たりの
コスト
は、「1.22 ドル(n1-highcpu-32)+ 0.452 ドル(4 × ローカル SSD)=
1.67 ドル
」となります。各 200 バイトのオブジェクトを考慮して計算すると、次のようになります。
1 ドルで 250 万回の UPDATE が可能
1 ドルで 460 万回の GET が可能
具体的な例に当てはめてみましょう。ニューヨークの人口は約 840 万人ですから、全員のレコード(各レコードは氏名、住所、電話番号などを含み、200 バイト未満とします)を含む Helium データ ストアを、
Google Cloud Platform
のシングル インスタンスなら 1 秒でスキャンでき、コストは 1 時間当たり 2 ドルに満たないということです。
まとめ
Google Cloud Platform のコモディティな仮想マシン(VM)で動作する Helium では、SSD を使ってメモリに近い速度でデータ処理を行えます。Cloud Platform と
Helium
の組み合わせにより、高スループット、低レイテンシーのデータ処理が誰にでも手の届くものになりました。エンタープライズ グレードの信頼性を持つデータストアを、1 ドルショップ並みの料金で利用できる時代の到来です!
Google Cloud Platform
の運用について詳しいことをお知りになりたい場合は、 info@levyx.com までお気軽にお問い合わせください。
- Posted by Siddharth Choudhuri, Principal Engineer at Levyx
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