Amazon EBSをRAID0構成にしてディスクI/O性能を上げる

RAID0とは

RAID0は、複数のディスクを１台のディスクのように扱い読み書きを高速化します。ストライピングと呼びます。Amazon EBSは、既に高い耐障害性を持っていますので、これをRAID0構成にすることで、Amazon EC2インスタンスの性能を引き出そうというのが今回の実験です。

下準備

RAID構成を組むためにセットアップします。

$ sudo yum update -y
$ sudo yum install mdadm xfsprogs -y
$ sudo yum install bonnie++  --enablerepo=epel -y

RAID0構成の組み方

RAID0構成を組むための基本操作をご紹介します。下記の例はRAID0で2台構成で2つのドライブを指定しています。

$ sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=0 -c256 --raid-devices=2 /dev/sdf /dev/sdg 
$ sudo blockdev --setra 65536 /dev/md0
$ sudo mkfs.xfs /dev/md0 -f
$ echo DEVICE /dev/sdf /dev/sdg | sudo tee /etc/mdadm.conf
DEVICE /dev/sdf /dev/sdg
$ sudo mdadm --detail --scan | sudo tee -a /etc/mdadm.conf 
ARRAY /dev/md0 metadata=1.2 name=ip-10-156-99-253:0 UUID=650b41fe:9261e9c8:da982ef0:74f04579
$ sudo mkdir -p /mnt/md0 && sudo mount -o noatime /dev/md0 /mnt/md0

実際にI/O性能を計測するためにbonnie++を用います。

$ sudo bonnie++ -d /mnt/md0/ -u root -q |  sudo bon_csv2html > output.html

4台構成の場合は以下のように変更してください。

$ sudo mdadm --create --verbose /dev/md0 --level=0 -c256 --raid-devices=4 /dev/sdf /dev/sdg  /dev/sdh  /dev/sdi 

実際にRAID構成を確認するために以下コマンドを実行します。

$ sudo mdadm /dev/md0 
/dev/md0: 15.100GiB raid0 4 devices, 0 spares. Use mdadm --detail for more detail.

Microインスタンス（EBS）RAID0 2台構成 - 64bit

以下は平均値です。

• ブロック書き込み：34970 kB/Sec
• ブロックリライト：27271 kB/Sec
• ブロック読み込み：162178 kB/Sec
• ランダムシーク　：4549 /Sec

Largeインスタンス（EBS）RAID0 2台構成 - 64bit

以下は平均値です。

• ブロック書き込み：78498 kB/Sec
• ブロックリライト：75381 kB/Sec
• ブロック読み込み：1123610 kB/Sec
• ランダムシーク　：10670 /Sec

Extra Largeインスタンス（EBS）RAID0 2台構成 - 64bit

以下は平均値です。

• ブロック書き込み：81722 kB/Sec
• ブロックリライト：86559 kB/Sec
• ブロック読み込み：1573818 kB/Sec
• ランダムシーク　：12684 /Sec

High-Memory Extra Largeインスタンス（EBS）RAID0 2台構成 - 64bit

以下は平均値です。

• ブロック書き込み：70917 kB/Sec
• ブロックリライト：71262 kB/Sec
• ブロック読み込み：1961041 kB/Sec
• ランダムシーク　：13252 /Sec

Microインスタンス（EBS）RAID0 4台構成 - 64bit

以下は平均値です。

• ブロック書き込み：36763 kB/Sec
• ブロックリライト：26447 kB/Sec
• ブロック読み込み：173878 kB/Sec
• ランダムシーク　：4507 /Sec

Largeインスタンス（EBS）RAID0 4台構成 - 64bit

以下は平均値です。

• ブロック書き込み：86972 kB/Sec
• ブロックリライト：80442 kB/Sec
• ブロック読み込み：1135758 kB/Sec
• ランダムシーク　：11368 /Sec

Extra Largeインスタンス（EBS）RAID0 4台構成 - 64bit

以下は平均値です。

• ブロック書き込み：113565 kB/Sec
• ブロックリライト：107232 kB/Sec
• ブロック読み込み：1551414 kB/Sec
• ランダムシーク　：14466 /Sec

High-Memory Extra Largeインスタンス（EBS）RAID0 4台構成 - 64bit

以下は平均値です。

• ブロック書き込み：82137 kB/Sec
• ブロックリライト：80513 kB/Sec
• ブロック読み込み：1961634 kB/Sec
• ランダムシーク　：16166 /Sec

RAID0 平均値を一覧表示する

Micro(t1.micro)	ブロック書き込み(KB/Sec)	ブロックリライト(KB/Sec)	ブロック読み込み(KB/Sec)	ランダムシーク(/Sec)	単価($/h) Linux, Tokyo
1台	28395	21940	138660	7528	0.027
RAID0 2台	34970	27271	162178	4549	-
RAID0 4台	36763	26447	173878	4507	-

Large(m1.large)	ブロック書き込み(KB/Sec)	ブロックリライト(KB/Sec)	ブロック読み込み(KB/Sec)	ランダムシーク(/Sec)	単価($/h) Linux, Tokyo
1台	40685	47039	1141063	9474	0.40
RAID0 2台	78498	75381	1123610	10670	-
RAID0 4台	86972	80442	1135758	11368	-

Extra Large (m1.xlarge)	ブロック書き込み(KB/Sec)	ブロックリライト(KB/Sec)	ブロック読み込み(KB/Sec)	ランダムシーク(/Sec)	単価($/h) Linux, Tokyo
1台	34706	42305	1625674	7723	0.80
RAID0 2台	81722	86559	1573818	12684	-
RAID0 4台	113565	107232	1551414	14466	-

High-Memory Double Extra Large (m2.2xlarge)	ブロック書き込み(KB/Sec)	ブロックリライト(KB/Sec)	ブロック読み込み(KB/Sec)	ランダムシーク(/Sec)	単価($/h) Linux, Tokyo
1台	42641	50221	2066364	13876	1.20
RAID0 2台	70917	71262	1961041	13252	-
RAID0 4台	82137	80513	1961634	16166	-

まとめ

えー、今回も人柱的な実験を行いました。Largeインスタンス以上であれば、1台よりも2台の方がディスクI/O性能が目に見えて上がりました。Microインスタンスは多少改善程度です。また、2台と4台の違いは小さかったです。おそらくですが、ディスクの性能よりも、EC2内でインスタンス毎に割り当てられているネットワークの性能が影響しているのではと思いました。次回は、最後の楽園、EphemeralディスクのRAID0を行ってみたいと思います。