Google Cloud Platform Japan Blog
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クラウドの価格体系 Part 6 - ビッグデータプロセシングエンジン
2016年3月30日水曜日
* この投稿は米国時間 3 月 17 日、Google Cloud Platform Solutions の Architects である Karan Bhatia と Peter-Mark Verwoerd によって投稿されたもの(
投稿はこちら
)の抄訳です。
このシリーズの目的は、私たちのお客様向けのクラウドでの処理価格がどのように決まっているかを明確にし、理解していただくことです。
私たちは、これまでクラウドの料金体系について説明してきました。これまでの記事は下記を参照ください。
第 1 部 - 仮想コンピュータ編
第 2 部 - ローカル SSD 編
第 3 部 - データ ウェアハウス編
第 3.2 部 - データ ウェアハウスに関する追加情報編
第 4 部 - 真のクラウド エコノミクス編
第 5 部 - NoSQL データベース編
第 5.2 部 - NoSQL 続データベース編
そして今回は、ビッグデータプロセッシングエンジン、特にクラウドインフラで稼働している Hadoop のマネージドデプロイの価格に関して検討した結果をご説明いたします。
ビッグデータ成長の一つの要因は、 2000 年に 1 GB あたり $10 だったストレージの価格が 2010 年には $0.1 以下になり、現在では 1 GB あたり
$0.01
と急速に下がっていることです。
同時にコンピュート コストも指数関数的に下がっており、膨大なデータを蓄積、処理し、
財務ポートフォリオのモンテカルロ分析
から、
個別化医療
や
プレディクティブ・アナリティクス
などのインサイトを構築する、新しいアプリケーションも実行が可能になっています。
Google は、一般的に入手できる汎用的なコンピューティングとストレージのシステムを活用し、何千ものノードを扱う様に拡張可能な新しい並列プログラミングのパラダイムを開発することで、これらのアプリケーションの実行を可能にする新世代のソフトウェアツール開発を、他社に先駆けて進めてまいりました。
例えば Google の
GFS
(2003) では、データインテンシブで大きな分散アプリケーションに対応した、スケーラブルな分散ファイルシステムを提供。Google の
BigTable
(2006) では何千ものコモディティサーバーに保存された、ペタバイトに上るデータにも対応できるように設計された分散ストレージシステムを提供。また、 Google の
MapReduce
(2004) では GFS や BigTable に保存されたデータセットを処理する、並列プログラミングのフレームワークを提供してきました。
オープンソースコミュニティは、概ね Google の内部システムに関する公表資料に基づき、Hadoop プロセシングエンジンと、関連したビッグデータソフトウェアスタックを開発しました。
Hadoop の最初のパブリックバージョンは 2007 年に発表され、それ以来ビッグデータエコシステムの中心的存在となっています。今日、 Hadoop ソフトウェアは公式の Apache オープンソースプロジェクトとなり、フリーウェア、サポート付のバージョンともに、オンプレミス用および、クラウド用として入手可能です。
ビッグデータソフトウェアスタックは NoSQL データベースやワークフローモニター、カラムナーストレージ、バッチおよびストリーミングサポート等々、種々のものがあり、現在でも急速に進化しています。
この様に、急速に進化しつつある未成熟な状況のため、 Hadoop クラスターを構築して実際の現場で信頼性を確保しつつ効率的に運用することは簡単ではありません。
この 10 年間で、クラウドコンピューティングはビッグデータ処理のデファクトスタンダードとなりました。Google Cloud Platform の
Cloud Dataproc
や Amazon Web Services の
Elastic MapReduce
、および Microsoft Azure
HDInsight
から提供されているマネージド Hadoop は、いずれも迅速なデプロイやクラウドストレージとのディープなインテグレーションを特徴とし、使用量に応じた課金モデルとなっています。
本ポストではこれらのマネージド Hadoop サービスの機能や価格体系について検討していきます。
マネージド Hadoop が提供するサービスの概要
Google Cloud Platform の
Cloud Dataproc
や、 Amazon Web Services の
Elastic MapReduce
、および Microsoft Azure の
HDInsight
はいずれも、それぞれマネージドの Hadoop 環境で、オートマチックのプロビジョニングや設定、簡単なジョブマネジメント、高度なモニタリング、及びフレキシブルな価格設定を実現しています。下の表 1 は 2016 年 3 月時点での、それぞれの主要な機能をまとめたものです。
表 1 Hadoop Processing Engines の概要
FEATURE
CLOUD DATAPROC
2
ELASTIC MAPREDUCE
3
HDINSIGHT
4
Hadoop distribution
From Apache Source
From Apache Source
Hortonworks
Hadoop version (current)
Hadoop 2.7.2
Hadoop 2.7.1
Hadoop 2.7.1
Apache Pig
0.15.0
0.14.0
0.14.0
Apache Hive
1.2.1
1.0
0.14.0
Apache Spark
1.6.0
1.6.0
1.3.1
Apache Storm
-na-
-na-
0.9.3
Apache HBase
-na-
5
0.94.18
6
0.98.4
# of supported instances types
thousands
7
37
17
Live resizeable
yes
yes
scale up only
Fault tolerant
no
no
yes
8
Automatic configuration
yes
yes
yes
User Customizable
Initialization actions
Bootstrap actions
Script actions
Preemptible Discounts
yes
yes
no
Long-term Discounts
Sustained use Discounts (no commitment required)
Reserved Pricing (requires commitment)
no
Pipeline execution
Apache Oozie
DataPipeline
Apache Oozie
プラットフォーム
これら 3 つのシステムは、いずれも同じオープンソースの Hadoop ソフトウェアのデプロイを提供します。
EMR と Dataproc は Apache レポジトリからのディストリビューションで始まり、それぞれのクラウドプラットフォーム上で特有のプロビジョニングをサポートするための変更や追加を行います。
HDInsight は Hortonworks Data Platform (HDP) を、ベースとなるディストリビューションとして使用していますが、このディストリビューション自身は Apache バージョンがベースになっていて、更なるパッケージングやサポートのオプションが用意されています。これら 3 つのシステムのプログラム上及び実行時の違いは、主にソースパッケージのバージョンの違いによるものです。
例えば HDInsight は、古いバージョンの Spark を使っており、より最近のバージョン用に書かれた Spark アプリケーションと互換性の問題を起こす可能性があります。
それぞれのシステムは、基になっているクラウドコンピューティングプラットフォームを、システムのプロビジョニングとマネジメントに活用しています。HDInsight は、コアやRAM、ディスクのテクノロジーなど、様々な価格やシステム特性をもった 17 種類 の異なるコンピュートインスタンスタイプでのデプロイをサポートしています。
同様に EMR も、基になっているインスタンスタイプを 37 種類サポートしています。Google Cloud Dataproc では 19 種類のプリデファインドインスタンスタイプに加えて、カスタムインスタンスタイプのサポートにより、ほとんど無制限といえる種々のインスタンスタイプをご用意しています。カスタムインスタンスタイプにより、性能や価格を最適化して、アプリケーションの要求に合わせたクラスター特性を定義することが可能になります。
これら 3 つのシステムは全てクラスター構築後のダイナミックスケーリングをサポートしています。スケーリングにより、必要に応じてシステムからノードの削除や追加ができます。例えば、定常状態にあるクラスターは、多数のジョブがクラスターにサブミットされた場合には一時的にスケールアップが必要になるかもしれません。
バックログ(未処理分)が無くなった時に、クラスターは定常のサイズにスケールダウンが可能です。Google Cloud Dataproc と EMR は必要に応じて、クラスターのスケールアップもスケールダウンもサポートしています。 HDInsight はスケールアップはサポートしていますが、スケールダウンにはリスタートが必要となります。
Cluster の価格体系
Google Cloud Dataproc と EMR は、その基になっているコンピューティング サービスのコストに追加する形で価格が決まっています。EMR の価格は[8]インスタンスタイプによりますが、 EC2 インスタンスの時間課金の概ね 25% となっています。
Cloud Dataproc アドオンの価格は、基になっているインスタンスに加えて $0.01/vcore となります[9]。HDInsight の価格[10]には基になっているインスタンスを含んでおり、これは使用するインスタンスによって異なります。
EMR と HDInsight は使用時間当たりの課金で、時間の端数は切り上げとなります。Google Cloud Dataproc は最低を 10 分として、分当たりで課金します。
したがって、2 時間の作業量だったとしても、ジョブの実行時間が仮に 1 分でも超過すれば、 EMR と HDInsight では 3 時間分の課金となり、実質的に 50% 余分なコストが上乗せされます。
Cloud Dataproc は課金を分単位で計算するため、他のシステムと比較して全体のコストの削減になるばかりではなく、お客様のアプリケーションのライフサイクル管理が大変簡単になります。
Google Cloud Dataproc と EMR は両方とも、プリエンプティブルディスカウント( EMR では「スポットプライシング (spot pricing) 」と呼ぶ)や長期使用ディスカウトなどの追加のオプションがあります。
EMR のスポットプライシングでは、ユーザーは基になるインスタンスに「入札」を行い、 AWS はリソースに対して定期的なアクションを起こします。スポットフリートと世界中の入札の容量に応じて、オークションに勝ったユーザーがコンピュートインスタンスにアクセスできるようになります。
もし、ユーザーがオークションに負けた場合、リソースは予告なく回収されます。オークションと入札による価格管理が複雑になるものの、コンピュートインスタンスのコストをオンデマンドの価格に比べて最大で 50% から 70%節約することができます。
AWS のスポットプライシング同様、 Google Cloud Platform のプリエンプティブル VM は告知なくインスタンスをプリエンプト(回収)される可能性と引き換えに、大幅なディスカウント価格でリソースを提供します。スポットと異なるのは、オークションの管理が必要なく、ディスカウントは 70% 固定となっていることです。
クラスター実行モデル
3 つのシステム全てで transient と persistent のクラスターモデルをサポートしています。Persistent クラスターは、その名前が示す通り一年中 24 時間休みなく連続して長期間稼働します。この場合、ジョブはユーザーからの要求か、あるいは連続的なデータの受け入れにより常にシステムにサブミットされます。
これに対し transient クラスターは、特定のタスクを走らせるために構築されるもので、その後このクラスターは破壊されます。これが使用される典型的なケースは、データをバッチモードで処理する ETL ジョブです。例えば、ログデータはオブジェクトストレージシステムに集められ、毎晩、処理されてデータマートかデータウェアハウスに加えられます。
このモデルをサポートするために、データを信頼できるストレージからクラスターにストリーミングする必要があります。Google Cloud Dataproc は Google Cloud Storage (GCS) コネクターを使ってクラスターとデータをストリーミングにより出し入れします。同様に EMR は AWS S3 からのストリーミングを、 HDInsights は Azure Blob Storage をサポートします。
標準的な作業量での価格の比較
価格体系を比較する為に、 transient クラスターモデルを仮定しました。このクラスターは、関連したオブジェクトストレージシステムに元々存在していた、ある大きさのデータを処理する為に作られたものとします。クラスターがこのデータを処理した後、結果はオブジェクトストレージにプッシュバックされ、クラスターは終了します。
考慮するトータルコストは、主に処理とストレージのコストになります(ここで比較している 3 つのシステムでは、このような作業量では、帯域、 API などには課金が発生しないため考慮しません。)。また、通常の価格体系とプリエンプティブルのディスカウントの価格体系の両方を比較します。なお、長期契約のディスカウントは考慮しません。
これは、このモデルでは一日のうちの僅かな時間しかアプリケーションが稼働しないため、 GCP の長期契約ディスカウントに該当しないこと、 EMR のリザーブプライシングモデルによるコストの削減も無いこと、が理由です。
平均の入力データの大きさを 50TB と仮定します。これはエンタープライズでのログ処理の典型的な大きさです。クラスターに関しては、それぞれ 4 つのコアと 15 GB の RAM を持つ 20 のワーカノードからなるクラスターの比較とします。
Google Cloud Dataproc では、ノードあたりバーチャルコア 4 個と 15 GB の RAM、 80 GB の SSD ディスクをもつ n1-standard-4 インスタンスタイプの 21-node クラスター (1 つのマスターと 20 のワーカノード)でこの要求を満足します。
EMR クラスターは 4 コア、 15GB の RAM、 40 GB のローカル接続 SSD ストレージ 2 台を持つ m3.xlarge インスタンスタイプの 21-node EMR クラスター(1 つのヘッドノードと 20のワーカノード)を比較対象とし、 HDInsight クラスターでは、 4 コア、 14 GB の RAM と 200 GB のディスクを持った D3v2 インスタンス 20-node HDInsight クラスター(20 のワーカノード、 2 つのヘッドノードと 3 つのズーキーパーノード)を比較の対象とします。
クラスターの実行時間は 5 時間で毎日稼働するとします。この時、クラスターは毎日 50 TB のデータを処理する為に作成され、 5 時間後に終了します。このモデルは transient クラスターでは極めて一般的です。コスト比較は計算コストとストレージコストの月額とします。
表 2 は私たちのアプリケーションを 3 つのプロセシングエンジンを使用して実行した場合のトータルの月額で、標準価格とプリエンプティブルディスカウントの両方を示します。標準コストは対応するオンラインのプライスカルキュレーターで計算しており、ショートタームのディスカウントは下に示す方法で見積もっています。なお、 HDInsight ではショートタームのディスカウントはありません。
表 2 :50 TB のデータを 5 時間で処理した場合のコスト(2016 年 2 月時点)
PRICING MODEL
DATAPROC
EMR
HDINSIGHT
Standard Pricing
$2,154.40
$2,613.27
$3,261.33
Short term discount
$1934.43
$1,936.17
14
-na-
標準価格体系
標準価格の結果を見ると、 Dataproc では $2,154、 EMR はこれの 35% 増し、 HDInsight はさらにその 13% 割高となりました。価格の中ではストレージコストが占める割合が高く、 Google Cloud では $1,331 (トータルコストの61%)、 AWS では $1,510 (同 52%)、 HDInsight では $1,208,73 (同 37%)です。
実際の利用環境では Google Cloud Dataproc はトータルプライスに示すよりも更にコスト効率が良いと考えられます。これは、 Dataproc は 1 分当たりで課金するのに対して、 EMR や HDInsight では 1 時間当たりの切り上げ計算となるためです。
ここでは、アプリケーションが 1 日当たり 5 時間ちょうど稼働するという前提で計算していますが、実際には厳密な稼働時間を見積もるのは簡単ではありません。稼働時間が 1 分でも、このシナリオを上回ると、時間当たりで計算した場合には 1 時間分のコストが余計にかかり、結果として 20% コストが高くなることになります。
プリエンプティブルディスカウント
Google Cloud プラットフォームのプリエンプティブル VM でも AWS のスポットモデルでも、予告なしでのノードの回収を許容する条件で、大幅な価格の削減を提供しています。ただし、そのようなことが起きた場合、クラスターは終了し、それまでに行われていた作業は失われることになります。可能性は低いながらプリエンプションが起きることがありますが、その場合でも新しいクラスターをスタートすることができ、データセットの処理は可能で、データが失われることはありません。しかしながら、時間が重要な場合や非常に長時間にわたって稼働するクラスターではこれは良いことではありません。
HDInsight はプリエンプティブルディスカウントを提供していません。Google Cloud プラットフォームでは標準価格に対して 70 %固定の割引を用意しています。また、 AWS オークションは未使用のインスタンスをオークションに掛けて、ユーザーの応札により誰がそのリソースを得るかを決めます。
スポットインスタンスの需要と供給は変動するため、スポット価格も大きく変動します。この比較では、過去 7 日間の us-east-1 地域の m3.xlarge インスタンスタイプの平均価格をトータルコスト計算の基礎としています。この平均価格は 1 時間当たり $0.04 でしたが、一時的に時間当たり $2.8 まで上昇したこともあります。
なお、 m3.xlarge のオンデマンド価格は $0.266 です。クラスターのコストは基になる EC2 インスタンスのスポット価格と、スポットマーケットとは関係なく固定の EMR アップリフトの合計です。
EMR クラスターのスポット価格を安めに見積もったとしても、 Google Cloud Dataproc は EMR より 5% 割安です。しかも、 Cloud Dataproc のユーザーはオークションを管理する必要がありません。オークションを管理するためには、これまでの価格の推移を元に、ある統計処理によって応札価格を計算し、各スポットリソースに応じて積極的に割当額を管理しなくてはなりません。これに対して、 Cloud Dataproc では同じ様なことをより少ないステップで提供しているのです。
まとめ
Cloud プラットフォームでは、現在の Hadoop のコミュニティで認められたベストプラクティスに基づいた Hadoop クラスターを、簡便でコスト効率良く構築しデプロイする手法を提供しています。クラウドでデプロイすることで、大きなオブジェクトストレージシステムやデータウェアハウスシステム、ワークフローマネジメントツールとのインテグレーションも提供します。
ここで取り上げた 3 つのシステムは全て、オープンソースの Hadoop に基づき、本質的に同じ Hadoop の機能を提供していますが、その価格や使用に際しての複雑さはそれぞれ大きく異なっています。
Google Cloud Dataproc は他の二つのシステムと比較して、最大 25% という大きなコスト削減を実現し、他には無いフレキシビリティやパフォーマンスを提供します。
もし、コメントやアイデア、ご質問は
こちら
までお送りください。是非、お話を伺いたいと思います!
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, May 6 2015
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, June 9 2015
[1]
http://archive.wired.com/magazine/wired-20th-anniversary/
[2] As provided by Cloud Dataproc version 1.0.0 released 2/22/2016,
https://cloud.google.com/dataproc/dataproc-versions
[3] AWS Elastic MapReduce AMI 4.3 released 1/27/2016,
http://aws.amazon.com/documentation/elastic-mapreduce/
[4] Microsoft Azure HDInsight v3.2 using Hortonworks Data Platform (HDP) 2.2 released 12/03/2015,
https://azure.microsoft.com/en-us/documentation/articles/hdinsight-release-notes/
[5] HBase support through the Google Bigtable service
[6] As of AMI 3.1.0 and later of Elastic MapReduce
[7] Cloud Dataproc supports 19 pre-defined instances types and new custom instance types that match your workloads,
https://cloud.google.com/dataproc/concepts/custom-machine-types
[8] Dual head node and 3 zookeeper nodes provide failover
[9]
https://azure.microsoft.com/en-us/documentation/articles/hdinsight-hadoop-linux-information/#scaling
[10]
https://aws.amazon.com/elasticmapreduce/pricing/
[11]
https://cloud.google.com/dataproc/pricing
[12]
https://azure.microsoft.com/en-us/pricing/details/hdinsight/
[13]
http://ec2price.com/
[14] Using average spot market price in us-east-1 for m3.xlarge instance type from Jan 1, 2016 to Jan 7 2016.Data obtained using the AWS spot pricing API. The average spot price during that time was $.065. Total cost = (Spot Price + EMR Uplift) * number of nodes * number of hours used + AWS S3 storage costs, or ($.065 + $.07) * 21 nodes * 150 hours + $1510.92. 2016
-Posted by Karan Bhatia & Peter-Mark Verwoerd, Google Cloud Platform Solutions Architects
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