Amazon FSx for NetApp ONTAP のパフォーマンス

以下では、Amazon FSx for NetApp ONTAP ファイルシステムのパフォーマンスの概要を示し、利用可能なパフォーマンスオプションとスループットオプションを説明して、役に立つパフォーマンスのヒントを以下に示します。

概要

ファイルシステムのパフォーマンスは、レイテンシー、スループット、1 秒あたりの I / O オペレーション (IOPS) によって測定されます。

レイテンシー

Amazon FSx for NetApp ONTAP は、ソリッドステートドライブ (SSD) ストレージを使用したサブミリ秒のファイルオペレーションのレイテンシーを提供し、容量プールストレージには数十ミリ秒のレイテンシーを提供します。さらに、Amazon FSx では、各ファイルサーバーに、NVMe (non-volatile memory express) ドライブとインメモリの 2 レイヤーのリードキャッシュがあり、最も頻繁に読み取られるデータにアクセスする場合のレイテンシーがさらに低くなります。

スループットと IOPS

各 Amazon FSx ファイルシステムは、最大、複数の GB / 秒 のスループットと数十万の IOPS を提供します。ファイルシステム上でワークロードが駆動できるスループットと IOPS の特定の量は、アクティブなワーキングセットのサイズを含むワークロードの性質とともに、ファイルシステムのスループットキャパシティとストレージ容量の設定によって異なります。

SMB マルチチャネルおよび NFS nconnect のサポート

Amazon FSx では、単一の SMB セッションで ONTAP とクライアント間に複数の接続を提供するように SMB マルチチャネルを設定できます。SMB マルチチャネルは、クライアントとサーバ間の複数のネットワーク接続を同時に使用して、ネットワーク帯域幅を集約し、最大限の利用率を実現します。NetApp ONTAP CLI を使用して SMB マルチチャネルを設定する方法については、[Configuring SMB Multichannel for performance and redundancy] (パフォーマンスと冗長性のための SMB マルチチャネルの設定) を参照してください。

NFS クライアントは、nconnect マウントオプションを使用して、単一の NFS マウントに関連付けられた複数の TCP 接続 (最大 16) を持つことができます。このような NFS クライアントは、ラウンドロビン方式でファイル操作を複数の TCP 接続に多重化するため、使用可能なネットワーク帯域幅から高いスループットが得られます。NFSv3 と NFSv4.1+ は nconnect をサポートします。「Amazon EC2 instance network bandwidth」(Amazon EC2 インスタンスのネットワーク帯域幅) に、ネットワークフローあたりの全二重 5 Gbps の帯域幅制限を示します。nconnect または SMB マルチチャネルで複数のネットワークフローを使用することにより、この制限を克服できます。クライアントバージョンで nconnect がサポートされているかどうかを確認するには、NFS クライアントのドキュメントを参照してください。nconnect の NetApp ONTAP のサポートの詳細については、[ONTAP support for NFSv4.1] (ONTAP NFSv4.1 のサポート) を参照してください。

パフォーマンスの詳細

Amazon FSx for NetApp ONTAP のパフォーマンスモデルを詳細に理解するために、Amazon FSx ファイルシステムのアーキテクチャコンポーネントを調べることができます。AWS またはオンプレミスで存在しているかどうかに関わらず、クライアントコンピューティングインスタンスは 1 つまたは複数の Elastic Network Interface (ENI) を使用してファイルシステムにアクセスします。ネットワークインターフェイスは、ファイルシステムに関連付ける Amazon VPC に存在します。各ファイルシステムの背後には、NetApp ONTAP ファイルサーバがあり、ネットワーク経由でファイルシステムにアクセスするクライアントにデータを供給しています。Amazon FSx は、各ファイルサーバーで高速なインメモリキャッシュと NVMe キャッシュを提供し、最も頻繁にアクセスされるデータのパフォーマンスを向上させます。各ファイルサーバには、ファイルシステムデータをホストする SSD ディスクが添付されます。

これらのコンポーネントを次の図表で説明します。

アーキテクチャコンポーネント (ネットワークインターフェイス、インメモリキャッシュ、NVMe キャッシュ、ストレージボリューム) に対応して、全体的なスループットと IOPS パフォーマンスを決定する Amazon FSx for NetApp ONTAP ファイルシステムの主なパフォーマンス特性です。

• ネットワーク I / O パフォーマンス:クライアントとファイルサーバー間のリクエストのスループット / IOPS (集計)

• ファイルサーバー上のインメモリおよび NVMe キャッシュサイズ: キャッシュに対応できるアクティブなワーキングセットのサイズ

• ディスク I / O パフォーマンス:ファイルサーバーとストレージディスク間のリクエストのスループット / IOPS

ファイルシステムのパフォーマンス特性を決定する要因は 2 つあります。SSD IOPS の量と、それに設定するスループットキャパシティです。最初の 2 つのパフォーマンス特性 (ネットワーク I/O パフォーマンス、インメモリ、NVMe キャッシュサイズ) はスループットキャパシティによってのみ決定され、3 番目のパフォーマンス特性 (ディスク I / O パフォーマンス) はスループットキャパシティと SSD IOPS の組み合わせによって決まります。

ファイルベースのワークロードは通常、スパイクであり、バースト間のアイドル時間が長い I / O が短く、強烈な期間によって特徴付けられます。スパイクの多いワークロードをサポートするために、ファイルシステムが 24 時間年中無休で維持できるベースライン速度に加えて、Amazon FSx は、ネットワーク I / O とディスク I / O の両方のオペレーションで一定期間より高速にバーストする機能を提供します。Amazon FSx は、ネットワーク I / O クレジットメカニズムを使用して、平均使用率に基づいてスループットと IOPS を割り当てます。ファイルシステムでは、スループットと IOPS 使用率がベースライン制限を下回るとクレジットが計上され、I / O 操作の実行時にこれらのクレジットを使用できます。

書き込み操作は、読み取り操作の 2 倍のネットワーク帯域幅を使用します。書き込み操作はセカンダリファイルサーバー上で複製されなければならないので、1 回の書き込み操作で 2 倍のスループットになります。

デプロイタイプがパフォーマンスに与える影響

FSx for ONTAP マルチ AZ とシングル AZ ファイルシステムでは、一貫してサブミリ秒のレイテンシーで SSD ストレージ内のファイル操作を可能にし、さらに容量プールストレージ内のデータには数十ミリ秒のレイテンシーでアクセスできます。さらに、次の要件を満たすファイルシステムは、読み取り遅延を低減し、頻繁に読み取りされるデータの IOPS を向上させる次のような NVMe 読み取りキャッシュを提供します：

• マルチ AZ ファイルシステム

• 2022 年 11 月 28 日以降に作成されたスループットキャパシティが少なくとも 2 GBps のシングル AZ ファイルシステム

次の表は、ファイルシステムが特定の AWS リージョン までスケールアップできるスループットキャパシティを示しています。

注記

4 GBps のスループットキャパシティをプロビジョニングするには、ファイルシステムに最低 5,120 GiB の SSD ストレージ容量と 160,000 の SSD IOPS を設定する必要があります。

SSD ストレージの最大スループット
	米国東部 (オハイオ) リージョン、米国東部 (バージニア北部) リージョン、米国西部 (オレゴン) リージョン、欧州 (アイルランド)*		FSx for ONTAP を使用できる他のすべての AWS リージョン
	読み込みスループット (MBps)	書き込みスループット (MBps)	読み込みスループット (MBps)	書き込みスループット (MBps)
シングル AZ	4,096	1,000	2,048	750
マルチ AZ	4,096	1,800	2,048	1,300

注記

* 2022 年 11 月 28 日以降に作成されたファイルシステムで利用可能です。

ストレージ容量のパフォーマンスへの影響

ファイルシステムが達成できる最大ディスクスループットと IOPS レベルは、次のうち低くなります。

• ファイルシステムに選択したスループット容量に基づいて、ファイルサーバーによって提供されるディスクパフォーマンスレベル

• ファイルシステム用にプロビジョニングした SSD IOPS の数によって提供されるディスクパフォーマンスレベル

デフォルトでは、ファイルシステムの SSD ストレージは、次のレベルのディスクスループットと IOPS を提供します。

• ディスクスループット (ストレージ 1 TiB あたり MB / 秒): 768

• ディスク IOPS (ストレージの TiB あたりの IOPS): 3,072

米国東部 (オハイオ州) リージョン、米国東部 (バージニア北部) リージョン、米国西部 (オレゴン州) リージョン、欧州 (アイルランド) でプロビジョニングできる SSD IOPS の最大容量は 160,000 です。FSx for ONTAP を使用できる他のすべての AWS リージョン では、最大数は 80,000 です。

スループット容量がパフォーマンスに与える影響

すべての Amazon FSx ファイルシステムには、ファイルシステムの作成時に設定するスループットキャパシティがあります。ファイルシステムのスループットキャパシティによって、ネットワーク I/O パフォーマンスのレベル、またはファイルシステムをホストするファイルサーバが、ファイルシステムにアクセスするクライアントにファイルデータをネットワーク経由で提供できる速度が決まります。スループットキャパシティが高くなると、ファイルサーバでデータをキャッシュするためのメモリと不揮発性メモリエクスプレス (NVMe) ストレージが増え、ファイルサーバでサポートされるディスク I/O パフォーマンスが向上します。

オプションで、ファイルシステムを作成するときに、より高いレベルの SSD IOPS をプロビジョニングできます。ファイルシステムが達成できる SSD IOPS の最大レベルは、追加の SSD IOPS をプロビジョニングする場合でも、ファイルシステムのスループットキャパシティによって決定されます。

次の表に、スループットキャパシティの完全な仕様と、ベースライン、バーストレベル、および対応する AWS リージョン のファイルサーバでのキャッシュのメモリ量を示します。

米国東部 (オハイオ) リージョン、米国東部 (バージニア北部) リージョン、米国西部 (オレゴン) リージョン、欧州 (アイルランド)

この性能仕様は、2022 年 11 月 28 日以降に作成されたファイルシステムに適用されます。2022 年 11 月 28 日以前に作成された米国東部 (オハイオ) リージョン、米国東部 (バージニア北部) リージョン、米国西部 (オレゴン) リージョン、および欧州 (アイルランド) のファイルシステムについては、FSx for ONTAP を使用できる他のすべての AWS リージョン を参照してください。

FSx スループットキャパシティ (MBps)	ネットワークスループットキャパシティ (MBps)		ネットワーク IOPS	インメモリキャッシュ (GB)	NVMe 読み取りキャッシュ (GB)		ディスクスループット (MBps)		SSD ドライブ IOPS *
	[Baseline] (ベースライン)	[Burst] (バースト)			シングル AZ	マルチ AZ	[Baseline] (ベースライン)	[Burst] (バースト)	[Baseline] (ベースライン)	[Burst] (バースト)
128	188	1,500	数万、ベースライン	16	–	238	128	1,250	6,000	40,000
256	375	1,500		32	–	475	256	1,250	12,000	40,000
512	750	1,500	数十万、ベースライン	64	–	950	512	1,250	40,000	–
1,024	1,500	–		128	–	1,900	1,024	1,250	40,000	–
2,048	3,125	–		256	1,900	3,800	2,048	–	80,000	–
4,096	6,250	–		512	5,400	7,600	4,096	–	160,000	–

注記

* SSD IOPS は、ファイルサーバーのインメモリキャッシュまたは NVMe キャッシュにキャッシュされていないデータにアクセスするときにのみ使用されます。

FSx for ONTAP を使用できる他のすべての AWS リージョン

FSx スループットキャパシティ (MBps)	ネットワークスループットキャパシティ (MBps)		ネットワーク IOPS	インメモリキャッシュ (GB)	NVMe キャッシュ (GB) (マルチ AZ ファイルシステムのみ)	ディスクスループット (MBps)		SSD ドライブ IOPS *
	[Baseline] (ベースライン)	[Burst] (バースト)				[Baseline] (ベースライン)	[Burst] (バースト)	[Baseline] (ベースライン)	[Burst] (バースト)
128	150	1,250	数万、ベースライン	16	150	128	600	6,000	18,750
256	300	1,250		32	300	256	600	12,000	18,750
512	625	1,250	数十万、ベースライン	64	600	512	600	18,750	–
1,024	1,500	–		128	1200	1,024	–	40,000	–
2,048	3,125	–		256	2400	2,048	–	80,000	–

注記

FSx for ONTAP が利用可能な AWS リージョン の詳細については、「AWS リージョン別のサービス表」を参照してください。

* SSD IOPS は、ファイルサーバーのインメモリキャッシュまたは NVMe キャッシュにキャッシュされていないデータにアクセスするときにのみ使用されます。

例: ストレージ容量とスループットキャパシティ

次の例は、ストレージ容量とスループットキャパシティがファイルシステムのパフォーマンスに与える影響を示しています。

2 TiB の SSD ストレージ容量と 512 MBps のスループットキャパシティで設定されたファイルシステムには、次のスループットレベルがあります。

• ネットワークスループット - 625 MBps のベースラインと 1,250 MBps バースト (スループットキャパシティ表を参照)

• ディスクスループット - 512 MBps のベースラインと 600 MBps のバーストです。

したがって、ファイルシステムにアクセスするワークロードは、ファイルサーバーのインメモリキャッシュおよび NVMe キャッシュにキャッシュされたアクティブにアクセスされたデータに対して実行されるファイルオペレーションに対して、最大 625 MBps のベースラインと 1,250 MBps のバーストスループットを駆動できます。