シーケンシャルアクセスとランダムアクセスの違い

測定の前にシーケンシャルアクセスとランダムアクセスの違いについて説明します。

SSDにはデータを保存するためのNANDフラッシュメモリが搭載されており、この中には無数のセルが存在していて、ひとつひとつのセルには書き換え上限が決まっています。
シーケンシャルアクセスはセルに対して規則正しく順番にデータを読み書きするのに対して、ランダムアクセスは指定されたセルにデータを読み書きします。
このランダムアクセスでの読み書きだと同じセルにばかり何度もデータを書き込む可能性があり、書き込み頻度の少ないセルよりも先に劣化して使用不可になってしまう可能性があります。

そこで、XDPのランダムアクセスをシーケンシャルアクセスに変換する機能を使うことで、セルに均等に書き込みが行えるため、SSDの寿命を延ばすことができます。

図2. シーケンシャルライトとランダムライト

評価対象SSD

今回の検証ではMicron社の7450を使用します。7450はNVMeのメインストリーム製品で、パフォーマンスとコストのバランスがとれたSSDとなります。

表1. 7450PRO 7.6TBのスペック

7450でのパフォーマンスについては以下の記事でも紹介しています。
もし少しでもご興味をお持ちになりましたら検証機のお貸出しもできますので、お気軽にお問合せください。

評価するサーバ

弊社で所有している検証機サーバで評価しました。
OSはXDPで動作がサポートされているubuntu 20.04.1 LTS（Kernel 5.8.0-50-generic）を選択しています。

表2. サーバスペック

図3. AS-2024-US-TRT

出典：SUPERMICRO A+ Server 2024US-TRT (Complete System Only)

パフォーマンス測定ツール

今回のSSDのパフォーマンス測定では、fio-3.28を使用しました。

図4. fioのバージョン

XDPのインストール

XDPではハードウェアRAIDを構成可能で、RAID5をサポートしています。
今回はMicron 7450PRO 7.6TBを3本使用してRAID5を組んでいます。
XDPを利用するためのインストーラが用意されており、以下のコマンドにて簡単にRAIDを構成することが可能です。

sudo ./xdp-installer install --level=5 --resources="/dev/nvme0n1 /dev/nvme1n1 /dev/nvme2n1 /dev/nvme3n1" --vhc=0 --enable-set-hugepage

表3. xdp-installerオプション

RAID5の確認

pliocliコマンドにてRAID5が構成されているか確認をします。

図5. RAID構成の確認

fioのコマンドオプション

今回はランダムライトでの書き込み速度の測定を行います。fioコマンドの内容については割愛します。

表4. fio測定条件

[global]
filename=/dev/pliops-bd0
size=100%
buffer_compress_percentage=67
buffer_compress_chunk=4096
refill_buffers=1
ioengine=libaio
direct=1
randrepeat=0
norandommap=1 
random_generator=lfsr
thread
group_reporting=1
exitall_on_error
log_avg_msec=200

[XDP-4kRW]
rw=randwrite
bs=4k
iodepth=128
numjobs=16