データベース“インメモリ”マシンの「Oracle Exadata X3 Database In-Memory Machine」が企業ITの常識をさらに変える!

2012年10月30日、31日の2日間、日本オラクルは都内でプライベート・カンファレンス「Oracle Days Tokyo 2012」を開催。9月末から10月初旬にかけて米国サンフランシスコで開かれた「Oracle OpenWorld 2012」で登場した数々の新製品をはじめとする同社最新ソリューションの情報を国内企業向けに披露した。その中でも最大の目玉となったのが、現在のオラクルを最も特徴付けるソリューションであるEngineered Systemsの最新版「Oracle Exadata X3 Database In-Memory Machine」や「Oracle Exalytics X3」だ。Oracle Days Tokyo 2012の基調講演および個別セッションの内容を基に、主なポイントを紹介する。(川添貴生、編集部)

ソフトウェア/ハードウェアのさらなる革新により、Engineered Systemsが大幅にパワーアップ

基調講演に登壇した日本オラクル 専務執行役員 製品事業統括の三澤智光氏
 5,000名を超える国内企業IT関係者が来場したOracle Days Tokyo 2012の初日の基調講演には、日本オラクルの三澤智光氏(専務執行役員 製品事業統括)が登壇し、Oracle OpenWorld 2012で発表されたEngineered Systemsの新製品を紹介した。

 Engineered Systemsとは、ソフトウェアとハードウェアを高いレベルで融合させることによって実現したまったく新たなコンピュータ・システムである。米国オラクルCEO、ラリー・エリソン氏の「最も高性能な仕組みを、最も安く提供する」という信念の下に開発された。オラクルが「地球上で最も包括的なクラウドを提供する」というコンセプトの下に推進するクラウド・サービスにおいても、Engineered Systemsは極めて重要な役割を果たしている。その鍵は、オラクルが提供するクラウド・サービスがEngineered Systems上で稼働しているという点にある。

 「Engineered Systems上で動かすことにより、オラクルのクラウド・サービスは随一のパフォーマンスを提供できるだけでなく、企業がクラウドとオンプレミスの間を自由に行き来することを可能にする。なぜなら、Engineered Systems上で動作しているのは、今日世界中で多くの企業が利用しているOracle DatabaseやWebLogic Serverなどのミドルウェア群だ。企業がオンプレミス環境でもこれらのミドルウェアを使っているのなら、個々のシステムの要件に応じて、Engineered Systems上に構築したプライベート・クラウドやオラクルが提供するパブリック・クラウドの間でアプリケーション資産を自由に移すことができる」(三澤氏)

 これにより、企業ITをこれまでよりも格段にシンプルにし(Simplify IT)、それを使って企業のイノベーションを加速していこう(Power Extreme Innovation)というわけである。

 このEngineered Systemsの新ラインアップとして、Oracle OpenWorld 2012では次の3つの製品が発表された。


  • Oracle Exadata X3 Database In-Memory Machine
  • Oracle Exalogic Elastic Cloud X3
  • Oracle Exalytics In-Memory Machine(Big Data)

 これらのうち、三澤氏の講演と、それに続く個別セッションの内容を基に、Oracle Exadata X3 Database In-Memory Machineの概要を紹介していこう。

Oracle Exadataが体現する次世代のコンピューティング・アーキテクチャ

 Oracle Exadataは、Simplify IT & Power Extreme Innovationのコンセプトの下、オラクルが2008年から提供を開始したEngineered Systemsである。

 「今日の企業が抱えるシステム環境は、あまりにも複雑だ。例えば、Oracle Databaseを動かす環境を考えてみると、サーバも、ストレージも、ネットワークも、さらにはそれぞれのハードウェアに搭載されるネットワーク・カードも、何もかもがバラバラだ。それらを合わせて作られたサーバ・マシンの上に載せるOSやハイパーバイザも各種あり、その中から何かを選んで導入/設定したうえで、ようやくOracle Databaseをインストールできるが、これとともに使うクラスタ・ソフトやバックアップ・ソフト、運用管理ソフトもさまざまであり、それぞれ異なるベンダーから提供されている。Oracle Databaseを使いたいだけなのに、企業はこれらのハードウェアとソフトウェアを最適な構成に組み上げ運用していくために、莫大な労力とコストを浪費している」(三澤氏)

 この状況を改善し、もっとシンプルにしようというのがOracle Exadataの開発コンセプトの1つ。もう1つの開発コンセプトは、単にシンプルにするだけでなく、現在主流のコンピュータ・アーキテクチャを根本から変え、圧倒的なパフォーマンスを実現するということである。

 「現在のコンピュータ・アーキテクチャを、オラクルは決して望ましいとは思っていない。例えばCPUの性能を10年前と今とで比べたら、100倍以上の差がある。それでは、HDDはどうか? 大容量化と低価格化は進んだが、回転スピードそのものは1.2~1.4倍程度にしかなっていない。サーバとストレージの間を結ぶネットワークのスピードも、10年前と比べて4~10倍程度にすぎない。つまり、現在のコンピュータ・アーキテクチャは、頭の回転はものすごく速いけれど、それに手足が着いて行っていない状況だと表現できる」(三澤氏)

 Oracle Exadataは、このアーキテクチャを変革することにより、圧倒的なパフォーマンスを実現した。例えば、Oracle Exadataに搭載されている「Smart Scan」技術を例にとってみよう。汎用のデータベースが苦手にしている処理の1つに、大容量のデータを検索するデータ・ウェアハウス(DWH)処理がある。なぜこれが苦手なのかというと、先に指摘した“いびつなコンピュータ・アーキテクチャ”が足を引っ張るからだ。アプリケーションから全件検索のクエリが来たとき、全件のデータはストレージ、すなわちHDDに入っているが、先ほど指摘したように、HDDはコンピュータで最も遅いパーツの1つだ。その最も遅いパーツを動かして全件データを集め、それを次に遅いパーツである細いネットワークを介してサーバのメモリ上にデータを移すことで、ようやくDBMSが結果を導き出す準備が整う。要はサーバとストレージがボトルネックなのである。

壇上でOracle Exadata X3を紹介する三澤氏
 これに対してOracle Exadataの場合、ストレージ・サーバ上でもデータベースを動作させる。そして、アプリケーションから全件検索のクエリが来るとストレージ上で検索を行って回答を抽出し、その抜き出した回答だけをサーバのメモリ上に返すことでデータベース・サーバ側のCPU負荷を軽減する。加えて、データベース・サーバ/ストレージ・サーバ間を高速なInfiniBandで結ぶことにより、40GB/秒もの内部通信速度を実現している。つまり、現状のコンピュータ・アーキテクチャが抱える2つのボトルネックを解消したことにより、圧倒的なパフォーマンスを実現しているのである。

 「これにより、Oracle Exadataは世界で唯一、データベースのすべてのワークロードを高速化することに成功した。いまだに更新処理が行えないDWH専用機器をOracle Exadataと比較する向きもあるが、更新処理ができないデータベースなど、リアルタイム性が重視される今の時代には役に立たない。リアルタイムに情報を参照するためには、DWH処理もOLTP処理も分け隔てなくこなせなければならず、それができるのは唯一Oracle Exadataだけなのだ」(三澤氏)

巨大なデータベースもインメモリで処理するOracle Exadata X3 Database In-Memory Machine

日本オラクル 製品戦略統括本部 テクノロジー製品推進本部 シニアプロダクトラインマネジャーの岩崎護氏
 それではOracle Exadataは、新たに発表されたX3でどのように進化したのか。これについて解説したのは、基調講演に続く午後のセッション「Oracle Exadata Oracle OpenWorld 2012 San Francisco最新情報アップデート」に登壇した日本オラクルの岩崎護氏(製品戦略統括本部 テクノロジー製品推進本部 シニアプロダクトラインマネジャー)である。

 三澤氏の説明にもあったように、Oracle Exadataはソフトウェアとハードウェアの両面で高い完成度を実現したデータベース・マシンだ。ストレージ・サーバへの処理のオフロードによるI/O量の削減、「Oracle Automatic Storage Management(ASM)」の採用によるストレージ・サーバの負荷分散、高速ネットワーク技術InfiniBandによるストレージI/Oにおけるボトルネックの解消など、データベースの高速化や信頼性向上につながる技術を随所に盛り込んでいる。

 このOracle Exadataの初代として登場した「V1」はDWH処理の高速化を目的に導入されるケースが多かったが、その後に登場した「V2」、そして「X2-8」ではさらなる高速化/機能強化が図られ、DWHからOLTP、あるいはデータベース・クラウドなど、企業システムにおけるあらゆるワークロードの統合を可能にするデータベース・マシンへと進化した。

 それらに続く第4世代として発表されたのが、Oracle Exadata X3 Database In-Memory Machineである。X3の大きな特徴としてまず岩崎氏が挙げたのは、「Database Machine」から「Database In-Memory Machine」への進化だ。

 「従来のOracle Exadataでもフラッシュ・メモリを活用して高速化を図っていたが、大量の書き込みが発生するようなバッチ処理ではストレージ部分がボトルネックになることがあった。それに対して、Oracle Exadata X3 Database In-Memory Machineはフラッシュ・メモリを大量に搭載しており、基本的にアクティブな処理のI/Oはフラッシュ・メモリ上においてインメモリで行うようにアーキテクチャが進化している」(岩崎氏)

 それでは、具体的にどの程度のメモリ/フラッシュ・メモリを搭載しているのだろうか?

 「サーバがすべて入ったフルラック(Full-Rack)構成の場合、フラッシュ・メモリとDRAMを合わせて26TBになる。内訳は、フラッシュ・メモリが22TB、DRAMが4TB。これにより、複数のデータベースをフラッシュ・メモリおよびDRAM上に配置することが可能となり、従来のOracle Exadataよりもさらに高速にデータベースを動作させられるようになったことがX3の最大の特徴だ」(岩崎氏)

 これはつまり、Oracle Exadataに従来から備わるデータベース圧縮技術を組み合わせることにより、200TB以上のデータベースをインメモリで実行できることを意味する。データベースのパフォーマンス不足に課題を感じる企業が少なくない中、これだけのサイズのデータベースをインメモリで超高速に扱えるOracle Exadata X3 Database In-Memory Machineは極めて魅力的な存在に映るはずだ。

新機能「X3 Heuristic Hierarchical Mass Memory」により、データをDRAM、フラッシュ、ディスクに最適配置

 続いて岩崎氏は、Oracle Exadata X3 Database In-Memory Machineに搭載されている膨大なメモリの活用方法に話題を移した。

 「最もアクティブなデータ、あるいはオンライン・トランザクションのキャッシュとして載せたいデータは従来どおりDRAM上に展開し、そこに格納しきれなかったデータのうち、比較的アクセス頻度の高いデータをフラッシュ・メモリ上に置く。そして、アクティブでなくなったデータ、つまりフラッシュ・メモリからキャッシュアウトしたデータはディスク上に移動するという構成になる。

 また、Oracle Exadata X3 Database In-Memory Machineは『X3 Heuristic Hierarchical Mass Memory』という新技術を搭載している。この技術により、単に時系列や階層構成でデータを管理するのではなく、データベースの中でアクセス頻度の高いものから順にDRAM、フラッシュ・メモリ、ディスクの順に動的に自動配置していく。しかも、データが置かれる場所をアプリケーション開発者やユーザーが意識する必要はなく、Oracle Exadataの側で自動的に判断して管理してくれる」(岩崎氏)

 先にも触れたように、Oracle Exadataの圧縮技術と組み合わせれば、4TBのDRAM領域は最大で約40TB、22TBのフラッシュ・メモリ領域は最大で約220TBのデータ領域として使うことが可能になる。これだけのメモリ領域があれば、企業が抱える大抵のデータベースはインメモリで処理できてしまうだろう。

 フラッシュ・メモリ自体のパフォーマンスも向上している。Oracle Exadata X3 DatabaseIn-Memory Machineでは「F40 Flash PCI Card」を使っているが、これは従来のF20 Cardと比べて容量比で4倍、データ・スキャン・レートで1.4倍の高速化を果たした。フラッシュ・メモリに使われているメモリ・チップは「eMLC(Enterprise Grade Multi-level Cell)」で、SLCとMLCのそれぞれの良さを生かして高い信頼性を確保しているという。

書き込み性能も20倍まで高速化

 Oracle Exadata X3 Database In-Memory Machineでは、ソフトウェアの面でもパフォーマンス向上のためにさまざまな改善が図られている。なかでも大きな改善点の1つが、「Smart Flash Cache」技術の進化である。

 Smart Flash Cache自体は従来のOracle Exadataにも搭載されていた技術だが、これまでは主にフラッシュ・メモリを活用した読み込みの高速化に主眼を置いていた。これがOracle Exadata X3 Database In-Memory Machineでは書き込みI/O速度の改善にもフォーカスを当て、それによってWrite(書き込み)性能を20倍にまで高速化している。加えて、書き込み性能の向上に関してはフラッシュ・メモリ自体もチューンアップしていると岩崎氏は説明する。

 「今回搭載しているF40 Flash PCI Cardは、実はデータベース用にチューンされている。データベースのブロック・サイズと同じ8KB単位の処理に最適化したため、データ・ブロックのI/Oと同じサイズでフラッシュ・メモリに対してもI/Oするので、より効率的にデータを管理できることも新たなSmart Flash Cacheのポイントだ」(岩崎氏)

 フラッシュ・メモリへの書き込みはOracle ASMを介して行い、同じデータ・ブロックが2個所、もしくは3個所に書き込まれる。つまり、1つのブロックが壊れたとしても、別のデータ・ブロックを使って処理を継続することが可能である。また、フラッシュ・メモリは電源が切れても記録したデータを保持するので、電源を入れ直せば直前の状態から処理を再開できる。これも大きなアドバンテージの1つだろう。

新たにEighth Rackモデルが追加され、より小規模でのスタートが可能に

 Oracle Exadata X3 Database In-Memory Machineのもう1つの大きな注目点として、小規模スタート、あるいは開発および運用のテスト/ステージング環境、災害対策としてのディザスタ・リカバリ・マシンなどの用途に最適なエントリー・モデルとして「Exadata Eighth Rack」が追加されたことが挙げられる。エントリー・モデルとはいえ、2.4TBのフラッシュ・メモリを搭載しているので、データ圧縮技術を使えば24TB相当(10倍圧縮の場合)のデータをフラッシュ・メモリ上で扱うことが可能だ。

 ハードウェア構成そのものは従来のQuarter Rackと同様であり、追加料金を支払い、専用のコマンドを入力することでQuarter Rackとして利用できるようになる。当初はスモールスタートでEighth Rackとして利用し、扱うデータやユーザー数の拡大などに応じてQuarter Rackに手軽にアップグレードするといったことが可能なわけだ。

 また、従来どおりQuarter-RackからHalf-Rack、Full-Rack、そしてMulti-Rackへとアップグレードできるほか、1ラックで複数世代のハードウェアをサポートするなど、柔軟なアップグレードが可能である点も変わりはない。

 日本オラクルでは、パートナーとの取り組みも強化しており、すでに多くのベンダーがOracle Exadata X3 Database In-Memory Machineのパートナーに名を連ねているほか、NECや富士通がファーストライン・サポート(一次保守サービス)を開始、またNTTデータ先端技術とTISでは新たに検証センターが立ち上がった。このように、性能が格段に向上したOracle Exadata X3 Database In-Memory Machineを国内でも安心して使える環境が整いつつあることが、日本企業にとっては最も良い知らせかもしれない。

「Exalytics+Exadata」でBIの常識が変わる

 最後に、三澤氏が基調講演の中で大きく取り上げたもう1つのEngineered Systems、Oracle Exalyticsにも触れておきたい。

 「ケタ違い(Exa)のデータを分析する(Analytics)」というコンセプトから命名されたOracle Exalyticsは、Business Intelligence(BI)などのデータ分析を高速に行うインメモリ・マシンだ。Oracle Exadataと比べるとコンパクトな筐体の中にIntel CPUを40コア、メイン・メモリを1TB搭載する。その上に、BIソフトウェア「Oracle Business Intelligence」、インメモリ・データベース「Oracle Times Ten In-Memory Database」、多次元データベース「Oracle Essbase」を最適化されたかたちで搭載している。

 このOracle Exalyticsは、BIの世界に何をもたらすのか? 現状のBI処理のアーキテクチャでは、ボトルネックとなりうる個所が2つある。1つはデータベース・サーバ、もう1つはBIサーバだ。これらのうち、いずれかが遅いか、もしくは両方が遅いことによってBI処理に膨大な時間がかかり、データ活用が一向に進まないのが実情である。

 オラクルのEngineered Systemsは、こうした状況も抜本から改善する。

 「まずデータベース・サーバに関しては、Oracle Exadataを使えば劇的にパフォーマンスが向上する。残るはBIサーバであり、多くのユーザーによる同時アクセスやデータ演算、複雑なダッシュボード画面の返送といった負荷の高い処理をOracle Exalyticsで高速にさばくのだ」(三澤氏)

 例えば、BI処理のワークロードを2パターン考えてみよう。パターン1では30%がデータベース処理、70%がBI処理だとし、パターン2では60%がデータベース処理、40%がBI処理だとする。

 Oracle Exadataを導入すると、パターン1のデータベース処理を30%から5%程度にまで短縮できる。その結果、トータルの処理時間は当初の75%になる。また、パターン2なら、データベース処理は60%から10%程度にまで短縮可能だ。その結果、こちらのトータルは当初の50%程度にまで短縮される。

 ただし、2つのパターンの結果を見比べると、ワークロードAについては、25%程度の削減とあまり変わっていないように感じる。ここで威力を発揮するのがOracle Exalyticsだ。Oracle Exalyticsはインメモリで高速にデータ処理を行うことにより、ワークロードAの70%を占めるBI処理を20%程度にまで短縮する。ワークロードBのBI処理なら、40%から10%程度にまで短縮可能だろう。その結果、ワークロードA全体の処理時間は25%程度、ワークロードBに関しては20%程度にまで短縮される。

 実際、国内のある企業のシステムでは、クライアント同時接続数5,000という条件下で、0.5秒のレスポンス・タイムを確保することができたという。

 「これまで、どのようなBIソフトウェアを使っても『100~200の同時接続で5秒以内』というのが限界の性能だったが、Oracle Exalyticsは『5,000の同時接続で0.5秒以内』というケタ違いの性能をやすやすと叩き出す。BI処理にかかる時間をここまで短縮できれば、従来できなかったことも可能となり、新たなビジネス・イノベーションが起きる機会も増えるだろう。それこそ、オラクルがOracle Exalyticsを提供する目的だ」(三澤氏)

 処理性能とコストの両面でより圧倒的なパフォーマンスを獲得したEngineered Systems。企業のイノベーションをさらに加速させる新たな武器が登場した。

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