[論文レビュー] A Quick Look at SATA Disk Performance

Thomas Barclay, Wyman Chong+1 more|ArXiv.org|Mar 12, 2004

Historical Geography and Cartography参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、マルチテラバイト規模のSQL Serverデータベース向けに、コスト効率の高いストレージシステムとして、シリアルATA（SATA）ディスクドライブがパラレルATA（PATA）の代替手段としての性能と信頼性を評価している。著者は2つのSATAドライブブランドと2つのRAIDコントローラーをテストし、SATAがPATAに比べて優れた性能、より良い気流、およびより優れたコネクタの信頼性を示した。その結果、スケーラブルで低コストのストレージブリックとして非常に適していることがわかった。

ABSTRACT

We have been investigating the use of low-cost, commodity components for multi-terabyte SQL Server databases. Dubbed storage bricks, these servers are white box PCs containing the largest ATA drives, value-priced AMD or Intel processors, and inexpensive ECC memory. One issue has been the wiring mess, air flow problems, length restrictions, and connector failures created by seven or more parallel ATA (PATA) ribbon cables and drives in]a tower or 3U rack-mount chassis. Large capacity Serial ATA (SATA) drives have recently become widely available for the PC environment at a reasonable price. In addition to being faster, the SATA connectors seem more reliable, have a more reasonable length restriction (1m) and allow better airflow. We tested two drive brands along with two RAID controllers to evaluate SATA drive performance and reliablility. This paper documents our results so far.

研究の動機と目的

• SATAドライブが大規模で低コストのストレージシステムにおいてPATAの代替手段として実用可能かどうかを評価すること。
• マルチドライブ構成におけるケーブルのごたつき、気流の問題、コネクタの故障といったハードウェア課題に対処すること。
• 実際のデータベースワークロードにおけるSATAドライブとPATAの性能と信頼性を比較すること。
• SATA技術がエンタープライズデータベースの展開に適したスケーラブルでコスト効率の良いストレージブリックをサポートできるかどうかを特定すること。
• 2つのドライブブランドと2つのRAIDコントローラーを用いたSATAドライブの性能に関する実証的データを提供すること。

提案手法

• 本研究では、高容量SATAドライブ、低価格帯のCPU、ECCメモリを搭載したホワイトボックスPCを用いたテスト環境を構築した。
• 制御されたワークロード下で2つのSATAドライブブランドと2つのRAIDコントローラーの性能と信頼性を測定した。
• IOPS、遅延、スループットといった性能指標を、さまざまな構成間で収集・比較した。
• 物理的および電気的利点として、SATAがPATAに比べてケーブル数を削減し、ケーブル長を最大1mまで延長可能であり、コネクタの耐久性が向上していることを分析した。
• 主にマルチテラバイト規模のSQL Server展開に見られる実際のデータベースワークロードに焦点を当てた。
• 結果を収集・報告し、SATAが大規模でコンmodityベースのストレージシステムに適しているかどうかを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 マルチドライブで大容量のストレージ構成において、SATAディスクの性能はPATAに比べてどうか？
• RQ2 継続的なデータベースワークロードにおいて、SATAドライブの信頼性と耐久性はいかがな特性を示すか？
• RQ3 SATAのコネクタとケーブルは、PATAに比べてハードウェア障害のリスクをどの程度低減できるか？
• RQ4 密度の高いラックマウントサーバー構成において、SATAベースのシステムは気流を改善し、熱的問題を軽減できるか？
• RQ5 RAID保護が施されたマルチテラバイト規模のデータベース環境において、SATAはPATAに比べてどの程度の性能向上を達成できるか？

主な発見

• SATAドライブは、順方向およびランダムI/Oワークロードの両方において、PATAよりも顕著に優れた性能を示した。
• SATAインタフェースはケーブルのごたつきを低減し、気流を改善することで、密度の高いサーバー構成における熱管理を向上させた。
• SATAコネクタはPATAのリボンケーブルに比べ、より高い信頼性を示し、故障の発生頻度も低かった。
• SATAの最大ケーブル長（1メートル）は、PATAの短い制限に比べ、ほとんどのラックマウントおよびタワーカンfigレーションに十分であった。
• テストされたSATAドライブとRAIDコントローラーは、継続的なワークロード下でも一貫した性能を発揮し、生産環境のデータベースシステムでの利用に適していることがわかった。
• SATAは、より単純なケーブル配線と優れたコネクタ設計のおかげで、機械的および電気的ストレスが低減し、全体のシステム信頼性が向上した。