FSx for Windows ファイルサーバーパフォーマンス - Amazon FSx for Windows File Server

FSx for Windows ファイルサーバーパフォーマンス

FSx for Windows ファイルサーバー、さまざまなパフォーマンスニーズを満たすファイルシステムを提供します。以下では、Amazon FSx 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モードとスループットモードを説明して、役に立つパフォーマンスのヒントをいくつか紹介します。

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

FSx for Windows ファイルサーバーでは、高速のインメモリキャッシュを使用して、アクティブにアクセスするデータに対して一貫したサブミリ秒のレイテンシーを実現します。インメモリキャッシュにないデータ、つまり、基盤となるストレージボリュームで I / O を実行する必要があるファイル操作の場合、Amazon FSx はソリッドステートドライブ (SSD) ストレージでサブミリ秒のファイル操作のレイテンシーを提供し、ハードディスクドライブ (HDD) ストレージでは 1 桁ミリ秒のレイテンシーを提供します。

スループットと IOPS

Amazon FSx ファイルシステムは、最大 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 の特定量は、ファイルシステムのスループットキャパシティ、ストレージ容量、およびストレージタイプ、そしてアクティブなワーキングセットのサイズなどワークロードの性質によって異なります。

シングルクライアントパフォーマンス

Amazon FSx を使用すると、ファイルシステムにアクセスする単一のクライアントからファイルシステムのフルスループットと IOPS レベルまで到達できます。Amazon FSx は [SMB Multichannel] (SMB マルチチャネル) をサポートしています。この機能により、ファイルシステムにアクセスする単一のクライアントに対して、最大複数の GB/s スループットと数十万の IOPS を提供できます。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。

パフォーマンスの詳細

Amazon FSx 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。クライアントは AWS またはオンプレミスにインスタンスが存在しているかどうかをコンピューティングし、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。この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。ファイルシステムの ENI の背後には、ファイルシステムにアクセスするクライアントにネットワーク経由でデータを提供する Windows ファイルサーバがあります。Amazon FSx は、ファイルサーバー上に高速インメモリ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。ファイルサーバの背後には、ファイルシステムデータをホストするストレージボリュームまたはディスクがあります。ストレージボリュームは、ハードディスクドライブ (HDD) でもソリッドステートデバイス (SSD) でもかまいません。

これらのコンポーネントを次の図表で説明します。


      ファイルサーバーとストレージボリュームのパフォーマンスメトリクスの関係と、それら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す FSx for Windows File Server のアーキテクチャ。

これらの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、ファイルサーバーのインメモリキャッシュ、ストレージボリューム) に対応するのは、FSx for Windows File Server ファイルシステムの 3 つの主要なパフォーマンス特性であり、全体的なスループットと IOPS パフォーマンスを決定します。

  • 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)

  • ファイルサーバーのインメモリキャッシュサイズ: キャッシュに対応できるアクティブなワーキングデータセットのサイズ

  • 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ボリューム間のリクエストの HDD スループット/SSD 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、ストレージタイプ、ストレージ容量、そしてスループットキャパシティの 3 つです。ネットワーク I/O のパフォーマンス特性とファイルサーバーのインメモリキャッシュサイズのパフォーマンス特性は、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まります。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ストレージ容量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、スパイキーであり、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。

スループットキャパシティ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スループットキャパシティがあり、これはファイルシステムの作成時に設定します。スループットキャパシティは、次のカテゴリにおいてファイルシステムのパフォーマンスを決定します。

  • ネットワークスループット — ファイルサーバーがファイルデータにアクセスしているクライアントに対してファイルデータを提供できる速度。

  • ファイルデータの提供や、データ重複排除やシャドウコピーなどのバックグラウンドアクティビティの実行に使用できるファイルサーバーの CPU およびメモリのリソース。

  • ディスクスループット — ファイルサーバーがファイルサーバーとストレージボリューム間の I/O をサポートできる速度。

スループットキャパシティのレベルが高いと、データのキャッシュに使用されるサーバーの CPU 容量とメモリが増加し、またファイルサーバーでサポートされるサーバーディスクスループットのレベルも高くなります。

AWS マネジメントコンソールを使用してファイルシステムを作成する場合、Amazon FSx は、設定したストレージ容量に基づいて、ファイルシステムの推奨されるスループットキャパシティレベルを自動的に選択します。推奨されるスループットキャパシティはほとんどのワークロードに対して適切な設定となっていますが、アプリケーションのニーズに合わせて特定量のスループットキャパシティを指定し、推奨された設定を上書きすることもできます。スループットキャパシティは、作成後いつでも増減できます。詳しくは、「スループット容量の管理」を参照してください。

次の表は、スループットキャパシティ、ベースラインレベルとバーストレベル、ファイルサーバー上のメモリ容量 (キャッシュ、およびデータ重複除外、シャドウコピーなどのバックグラウンドアクティビティの実行に使用できるメモリ) の完全な仕様を示しています。

注記

次の表は、Amazon FSx コンソールを使用しているときにファイルシステムのスループットキャパシティを選択するための選択肢のセットを示しています。Amazon FSx API または CLI を使用する場合、スループットキャパシティに下位レベル (8 MBps または 16 MBps) を選択できますが、8 MBps および 16 MBps レベルは、実稼働ワークロードではなく、テストおよび開発ワークロードを対象としています。

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 メモリ (GB) ディスクスループット (MBps) ディスク IOPS

ベースライン

バースト (1 日数分間)

ベースライン

バースト (1 日 30 分)

ベースライン

バースト (1 日 30 分)

32 32 600

数千

4 32 260 2K 12K
64 64 600

数万

8 64 350 4K 16K
128 150 1,250 8 128 600 6K 20K
256 300 1,250

数十万

16 256 600 10K 20K
512 600 1,250 32 512

20K

1,024 1,500

72 1,024

40K

2,048 3,125

144 2,048

80K

適切なレベルのスループットキャパシティの選択

ファイルシステムの作成時、Amazon FSx は選択したファイルシステムのストレージ容量に基づいて選択する推奨スループットキャパシティレベルを提供します。ただし、このレベルはワークロードの特定のパフォーマンス要件に基づいて調整する必要があります。例えば、ファイルシステムに 1 Gbps のトラフィックを転送するワークロードが必要な場合は、少なくとも 1,024 MBps のスループットキャパシティを選択する必要があります。

設定するスループットのレベルを決定する際には、ファイルシステムで有効にする予定の機能についても考慮する必要があります。例えば、シャドウコピーを有効にする場合、ファイルサーバーが I/O パフォーマンス容量を使用してシャドウコピーを実行できるよう、予想されるワークロードの 3 倍のレベルまでスループットキャパシティを増やす必要があるかもしれません。データ重複排除を有効にする場合は、ファイルシステムのスループットキャパシティに関連付けるメモリ量を決定し、このメモリ容量がデータのサイズに対して十分であることを確認する必要があります。

ワークロードにおけるファイルサーバーのパフォーマンスリソースの使用状況をモニタリングし、スループットキャパシティの推奨設定を取得することができます。表示するには、Amazon FSx コンソールのタブを [Monitoring & performance] > [Performance] (モニタリングとパフォーマンス > パフォーマンス) の順に選択します。本番稼働前の環境でテストして、選択した設定がワークロードのパフォーマンス要件を満たしていることを確認することをお勧めします。詳しくは、「FSx for Windows File Server のメトリクスへのアクセス」を参照してください。

ストレージ容量のパフォーマンスへの影響

ストレージタイプとストレージ容量の設定値は、ファイルシステムのパフォーマンスに影響します。ワークロードに必要なパフォーマンスレベルを実現するには、ファイルシステムに必要なストレージ容量のタイプと容量を設定する必要があります。

HDD ストレージボリュームの場合、Amazon FSx はバーストバケットモデルを使用してパフォーマンスを提供します。ボリュームのベースラインスループット (ボリュームのスループットクレジットが蓄積されるレート) は、ボリュームサイズによって決まります。ボリュームのバーストスループット (クレジットがある場合に可能な消費レート) もボリュームサイズによって決まります。ボリュームが大きいほど、ベースラインとバーストスループットの値も大きくなります。また、ボリュームのクレジットが多いほど、バーストレベルでドライブ I/O に使用できる時間が長くなります。

HDD ストレージボリュームの対応可能なスループットは、以下の計算式で示されます。

(Volume size) × (Credit accumulation rate per TiB) = Throughput

1 TiB HDD ボリュームの場合、バーストスループットは 80 MiB/秒に制限され、バケットのクレジットは 12 MiB/秒で最大 1 TiB 分まで累積されます。

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、次がより低くなります。

  • ファイルシステム用に選択したスループットキャパシティに基づく、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選択したストレージタイプおよびストレージ容量の容量によって提供されるディスクパフォーマンスレベル (SSD または HDD)。

ファイルシステムのストレージ容量は、次のレベルのディスクスループットと IOPS を提供します。

ストレージタイプ ディスクスループット (ストレージ 1 TiB あたり MB / 秒) ディスク IOPS (ストレージ 1 TiB あたりの IOPS)
SSD 750 3,000
HDD 12 ベースライン; 80 バースト (ファイルシステムあたり最大 1 GB / 秒) 12 ベースライン; 80 バースト

ファイルシステムのストレージ容量はいつでも増やすことができます。詳しくは、「ストレージ容量の管理」を参照してください。

適切なレベルのストレージ容量と適切なストレージタイプの選択

FSx for Windows ファイルサーバーは、ソリッドステートドライブ (SSD) と磁気ハードディスクドライブ (HDD) のストレージタイプを提供します。SSD ストレージは、データベースやメディア処理ワークロード、データ分析アプリケーションなど、最高のパフォーマンスでレイテンシーに最も敏感なワークロード向けに設計されています。HDD ストレージは、ホームディレクトリ、ユーザーおよび部門のファイル共有、コンテンツ管理システムなど、幅広いワークロードに対応するように設計されています。

追加のストレージが必要な場合は、ファイルシステムに設定したストレージ容量を増やすことができます。SSD と HDD のストレージタイプを変更したい場合は、利用可能なバックアップから復元して新しいファイルシステムを作成し、新しいストレージタイプを選択できます。詳しくは、「バックアップの復元」を参照してください。

ワークロードにおけるストレージボリュームのパフォーマンスリソースの使用状況をモニタリングし、スループットキャパシティの推奨設定を取得することができます。表示するには、Amazon FSx コンソールのタブを [Monitoring & performance] > [Performance] (モニタリングとパフォーマンス > パフォーマンス) の順に選択します。本番稼働前の環境でテストして、選択した設定がワークロードのパフォーマンス要件を満たしていることを確認することをお勧めします。詳しくは、「FSx for Windows File Server のメトリクスへのアクセス」を参照してください。

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 HDD ストレージ容量と 32 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 - 32 MBps のベースラインと 600 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 — 24 MBps のベースラインと 160 MBps のバースト。ディスクスループットは、次より低くなります。

    • ファイルシステムのスループットキャパシティに基づく、ファイルサーバーがサポートする 32 MBps ベースラインおよび 260 MBps バーストのディスクスループットレベル。

    • ストレージタイプと容量に基づく、ストレージボリュームがサポートする 24 MBps ベースライン (12 MBps/TB * 2 TiB) および 160 MBps バースト (80 MBps/TB * 2 TiB) のディスクスループットレベル。

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にキャッシュされ、アクティブにアクセスされたデータで実行されるファイルオペレーションでは、最大 32 MBps のベースラインと 600 MBps のバーストスループットを駆動できます。また、例えば、キャッシュミスなどにより、ディスクまでずっと移動する必要があるファイルオペレーションでは最大 24 MBps のベースラインと 160 MBps のバーストスループットを駆動できます。

CloudWatch メトリクスを使用したパフォーマンスの測定

Amazon CloudWatch を使用して、ファイルシステムのスループットと IOPS を測定してモニタリングできます。詳しくは、「Amazon CloudWatch によるメトリクスのモニタリング」を参照してください。

パフォーマンスの問題のトラブルシューティング

一般的なパフォーマンスの問題のトラブルシューティングに関するヘルプは、「ファイルシステムのパフォーマンスの問題のトラブルシューティング」を参照してください。