[db tech showcase Tokyo 2015] B24:最高峰の可用性～NonStop SQLが止まらない理由～ by 日本ヒューレット・パッカード株式会社山本呈

© Copyright 2014 Hewlett-Packard Development Company, L.P. The information contained herein is subject to change without notice.

最高峰の可用性～NonStop SQLが

止まらない理由～日本ヒューレットパッカード株式会社

プリセールス統括本部サーバー技術本部

シニアITスペシャリスト山本呈

2015年6月11日

© Copyright 2014 Hewlett-Packard Development Company, L.P. The information contained herein is subject to change without notice.2

HP NonStop SQLって何？

HP Integrity NonStopサーバー上で稼動する

高可用でスケーラブルな商用RDBMSです！

なにそれ？！どっかで聞いたことあるかも・・・

PostgreSQLのクラスタセット？

ぶっちゃけ全く知らない(^^)/


HPが定義する 4大ワークロード向けCompute

グローバルサポート | 業界最大のパートナーシップ | ワンストップでの製品提供HP OneView HP Helion OpenStack RESTful APIs

APIHybrid Cloud / Unified Management

汎用

共通の標準化された

アーキテクチャー

Superdome XNonStop X


HP NonStopサーバーとはビジネスを止めない！標準HWの無停止ブレードサーバー

最大4,080CPU (16,320コア)

無停止サービスを実現する高性能FT機

HWとOS冗長化による無停止プロセスペア技術によるアプリケーション連続稼働

標準HW技術による高性能・低コスト

強固なセキュリティウイルス対策不要

セキュリティーパッチの頻度極少

PCIDSS認定システム多数の実績

業界標準への対応POSIX準拠のユーザーI/F

ANSI SQL準拠のNonStop SQL堅牢なOSS稼働環境を提供

PCI DSS等セキュリティー標準に対応

無制限の拡張性4,080CPU/16,320コア

までの性能拡張性疎結合アーキテクチャによる

直線的な性能向上業務毎にHWを割り当て可能な柔軟性


ワールドワイドでのお客様ご利用状況

NonStopサーバーの実績

金融サービス通信・メディア流通・製造サービス

ヘルスケア政府・公共機関

– ペイメントシステム：クレジット、デビット、POS、資金決済

– 為替取引、証券取引

– 全世界の ATM トランザクションの 70% を処理

– 全世界のクレジットカードトランザクションの 2/3 を処理

– HSS/HLR

– インテリジェント・ネットワーク、第3世代サービス

– メッセージング

– 世界最大の ISP におけるメッセージングシステム

– HLR ソリューションで管理されている端末は3億以上

– ケーブルテレビ顧客情報管理等

– 世界最大規模の自動車メーカにおける生産管理システム

– 世界規模の旅行予約システム

– 生産管理、製造制御

– 受発注、チケット予約

– EDI、データ集配信

– 電子患者記録

– 国防関連

– 警察、消防の緊急指示システム

– 多くの世界最大級の大学付属病院を含む、200以上の病院

– 国家安全保障


HP NonStop サーバー製品ラインナップ

•2～4CPU /1ノード•最大255ノード

＝1020CPU•Rack Mount CPU

• NonStop サーバーの特長をすべて継承しつつ、最高のプライスパフォーマンスを実現した、ミッドレンジ・エントリークラスの NonStop サーバー

• NS2300は1core、NS2400は2Core• 拡張性を制限し、標準コンポーネントの採用を進めたことによりUNIX サーバと同等価格帯を実現

NB56000c


＝4080CPU•Blade EnclosureFull Hight

• 最新Itaniumプロセッサ 9500シリーズを搭載したハイスペックサーバー

• 4Core/CPUの構成で最高のパフォーマンスを提供

• ブレードアーキテクチャの採用により、柔軟な構成と、リニアなスケーラビリティーを実現

• ノード間はメッシュ状のFC接続によるBlade Clusterを利用可能

NS2300/NS2400

• 最新Intel® XEON® プロセッサを搭載し、4Core/CPUの構成で稼働のハイパフォーマンス機

• システム内ネットワークにはInfinibandFDRを採用

• ハーフハイトブレードサーバーの採用により柔軟かつ省スペースな構成

• 最新のI/Oデバイスにも対応

NonStop X


＝4080CPU•Blade EnclosureHalf Hight

～ NonStop i Series ～NEW ! 2015/1/27 発表


パワフルなIntel® XEON®プロセッサを搭載した新NonStopサーバーファミリー

HP Integrity NonStop X –製品仕様

プロセッサ• Intel® XEON® プロセッサ E5-2600 family搭載• ノードあたり2～16CPUブレード、最大 4,080 CPUブレード (16,320コア) まで拡張可能

メモリ• DDR3標準、プロセッサあたり32GB～192GB (最大3,072GB/ノード)

システムエリア内ネットワーク• ホットスワップ可能な冗長化されたInfiniBand FDRスイッチ (56Gbps/link)

ディスクストレージ装置• 146GB/300GB SAS HDD、200GB SAS SSD、HP Storage XP7

ネットワークI/F• IP CLIM (10Gbit Ether x 5port)

ノード間接続• Expand-IP、InfiniBand Cluster(次期リリース以降)

対応OS• NonStop OS L シリーズ

HP IntegrityNonStop X


HP NonStop X ハードウェアコンポーネント

DISK装置

Storage CLIM

SAS DISK Module

CPU & Memory

Enterprise StorageP9500

LANコントローラ

IP CLIM

NonStop ServerNB56000c

NBシリーズ標準H/Wコンポーネント

ストレージ関連

LTO

VTS

その他のH/Wコンポーネント

C7000

Blade Enclosure複数枚のBladeシステムと、要件に応じた

DISKやStorage CLIM（HBA）とIP CLIM（NIC）

をInfini Bandをシステム内バスとして接続し

1台のNonStopサーバーが構成されています


HP Integrity NonStop X システム概要図

10Gb EthernetSASディスク(HDD, SSD)

ディスクI/Oコントローラ

(Storage CLIM)

ディスクI/Oコントローラ

(Storage CLIM)

ディスクサブシステム

Ethernetサブシステム

LANコントローラ(IP CLIM)

メインCPUモジュール

XP7(HDD, SSD)

InfiniBand FDR

LANコントローラ(IP CLIM)

C7000エンクロージャにハーフハイトブレード最大16台を搭載

C7000 エンクロージャ背面に2台搭載

Bonding &Fail over pair構成

4柔化されたディスクI/Oパス

標準構成で単一障害点の無い冗長構成を提供

* 本情報はリリース前の内容を含みます。掲載の情報は予告なく変更されることがあります。

HP NonStop SQLの特徴


常に安定したレスポンス• エンド向けのレスポンスが不安定だと・・・

→応答時間の悪さは、ユーザーが他社サービスに流れる理由の常に上位！

システムトータルでの保守サポート• 複数ベンダーによるシステム構築では・・・

→サポートも時間がかかり、特に障害切り分け

などはベンダー間を「たらい回し」になることも多く、ユーザーへのストレス増大

重要データを託せる信頼性• データ破損や消失が1件でもあると・・・

→ミッションクリティカルなデータは、1件のロス

トも許されない最重要レコード！データの一貫性を担保できることが肝心

ビジネスを絶対止めない• 障害時にサービス停止が起きると・・・

→直接的なビジネス被害だけでなく、機会損出社会問題への発展、企業の信用失墜などその影響は甚大！

ミッションクリティカルDBにおける命題

すべての要件にお応えできるのがHP NonStop SQL です!!


Oracle RACはAL3、HP NonStopはAL4の最高レベル

調査機関(IDC)による可用性レベルの違い

Availability Level Characterization Impact of Component Failure System Protection Factor

Availability level 4 (AL4)

Fault-tolerant server Switch to alternate resources is notperceptible to end users

100% component andfunctional


Clustered server Short outage is needed for failover totake place

User workload fails over to alternate


Workload balancing Balancing may not be perceptible toend users because of retry

User request is redirectedto alternate resources


Not shipped as highly available

Need to switch to redundantresources before processing resumes

No special protection foravailability

Source: IDC, Sept. 2012 , Doc #236946Worldwide and U.S. High-Availability Server 2012-2016 Forecast and Analysihttp://www.gii.co.jp/report/id205877-worldwide-us-high-availability-server-2011-2015.htmls

注:最新版は

Worldwide and U.S. High-Availability Server 2014-2018 Forecast and Analysis

HP NonStop Server

Oracle RAC

1段階の差がビジネスに与えるインパクトを次ページで見てみましょう


OracleとNonStop SQL 【可用性レベルの違い】

libro 700medico 420modero 100

OUTOF

SERVICE

libro 700medico 420modero 100

AL3：Oracle RACなどのクラスターDBでは・・• ノード障害発生時の復旧には分単位でかかる• 復旧中はDBアクセス不可→全業務停止• エンドユーザーに多大なビジネス影響

AL4：NonStop SQLでは！• Blade障害発生時の自動復旧は数秒以内• 復旧中も他Bladeは稼動続行→サービス無停止• エンドユーザーが障害と気付かないレベル

ミッションクリティカルなDBと呼べますか？

NonStop SQLはビジネスを止めません!

障害発生

Oracle RAC

NonStop SQL

復旧中

障害発生復旧中

♪


OracleとNonStop SQL 【レスポンスの違い】

Oracle RACやOracle Exadataでは・・• 広大なCPUパワーで複数業務取り込めると言う• ただし、バッチとOLTPを同時実行すると、MCとして最重要なOLTPのレスポンス維持は困難

• 結局システム分割や高度なチューニングが必要に

NonStop SQLでは！• OLTPに全く影響せず同一DBでバッチ実行が可能• 複雑なチューンは不要。優先度の設定のみでOK• 1台のNonStopで業務のコンソリが実現

適性なサーバーリソースで最適なMC環境を

バッチ

OLTP

OLTPレスポンス

OLTPレスポンス

OLTP

バッチ


OracleとNonStop SQL 【保守性の違い】

Oracleでは・・• 管理ツールやサポート情報は非常に充実

• ただしマルチベンダのシステムの場合、障害時の原因切り分け（HW・OS・DB）は困難を極める

• たらい回し、迷宮入り、などで解決しないケースも

NonStop SQLでは！• HW、OS、DB、MWまですべてHPでワンストップ保守• 専任スタッフによる24h体制でのサポート• 徹底した原因追及で再発リスクを排除

保守・サポートもミッションクリティカル級

D社 Storage

A社 DB

B社 Cluster

C社 OS

Server

A

B

C

D

trouble

trouble

hpGood!

HP NonStop SQLが止まらないのはナゼ？


HWとSWの組み合わせで実現

NonStop SQLが止まらない理由

ハードウェアによる無停止アーキテクチャ• DISK、NIC、Infiniband、すべてのコンポーネントが2重化以上の構成

• 単一点の障害が起きたとしても切り替わりに業務影響なし

• インテリジェントなNICにより即時の再接続が可能

• 1 Bladeが停止したとしてもソフトウェア機能によりサーバー全体は無停止

ソフトウェアによる無停止アーキテクチャ• Blade障害時は、NonStop OSやSQLのエンジンが他Bladeに瞬時にTakeOver• 疑わしきは殺す「Fail Fast」の思想で、ハングアップや無応答による断を排除

• 初期設計段階から無停止ありきでアーキテクトされたDBMS！


すべてのH/Wパーツが標準で2重化以上の構成

高可用実現のアーキテクチャー

HWパーツの冗長構成＋障害箇所を局所化できる構成

• 全てのHWは標準構成で2重化もしくは多重化されている

• プロセッサ、 I/Oコントローラ、I/Oデバイスは互いに電気的に独立しており、InfiniBand FDRの高速システム内ネットワークに接続されている

• I/Oはディスクストレージ、ネットワークそれぞれ専用のコントローラを疎結合で配置

• NonStop OS はプロセッサごとにコ

ピーが分散稼働。メッセージング連携によりシングルシステムとして動作

StorageCLIM

LAN

CPU#0

MEM

Core

Itanium

StorageCLIM

IPCLIM

IPCLIM

ServerNet

Core

Core

Core

SvNet

InfiniBand FDR Switch

CPU#1

MEM

Core

Itanium

Core

Core

Core

SvNet

CPU#2

MEM

Core

Itanium

Core

Core

Core

SvNet

CPU#3

MEM

Core

Itanium

Core

Core

Core

SvNet

POWERPOWER

POWERPOWER

POWERPOWER

FANFANFANFANFANFANFANFANFANFANFAN

ALERMALERM

CPUの多重化

IO装置の多重化

DISKのミラー化

Networkの2重化

システムバスの2重化

FANの多重化

電源の多重化

自動通報の2重化


すべてのコンポーネントを2重化することでDISKへのアクセス続行を担保

ストレージ関連H/Wの耐障害性

$DISK-P

Storage CLIM

X Y

$DISK-M

InfiniBand Switch（実際にはBladeシャーシの背面にあります）

SASディスク

Blade 筐体DP2-B

DP2-P

#0 #1

1論理Volume

SAS SAS

Storage CLIM

• DISK スピンドル、DISK Enclosure障害

– NonStop上の論理Volumeは2つの物理DISKのミラーリングで構成されている

– DP2（OS上のデバイスドライバ）からは、両系のDISKに常に同じWRITEが行われる

– READする際にも両方のDISKを効率が良く利用

– 上記のような仕様になっているため、万が一片系のDISKスピンドルやDISK Enclosureが障害となっても、もう片方のDISKスピンドルに対して途切れることなくアクセスが継続される

– DISKへ到達する経路に存在するコンポーネントもすべて2重化されているため、Storege CLIM障害、InfiniBand障害に関しても耐性がある


例）片系DISKスピンドル障害、片系DISK Enclosure障害になった場合

ストレージ関連H/Wの耐障害性（続き）

$DISK-P

Storage CLIM

X Y

$DISK-MSASディスク

Blade 筐体DP2-B

DP2-P

#0 #1

1論理Volume

SAS SAS

Storage CLIM

$DISK-P

Storage CLIM

X Y


Blade 筐体DP2-B

DP2-P

#0 #1

1論理Volume

SAS SAS

Storage CLIM

片系のDISKスピンドルで処理続行


例）片系Storrage CLIM障害になった場合


$DISK-P

Storage CLIM

X Y


Blade 筐体DP2-B

DP2-P

#0 #1

1論理Volume

SAS SAS

Storage CLIM

$DISK-P

Storage CLIM

X Y


Blade 筐体DP2-B

DP2-P

#0 #1

1論理Volume

SAS SAS

Storage CLIM

障害となったCLIMを迂回するようにパスが切り替わり両方のDISKへのアク

セスを継続


例）片系InfiniBand Routerの障害になった場合


$DISK-P

Storage CLIM

X Y


Blade 筐体DP2-B

DP2-P

#0 #1

1論理Volume

SAS SAS

Storage CLIM

$DISK-P

Storage CLIM

X Y


Blade 筐体DP2-B

DP2-P

#0 #1

1論理Volume

SAS SAS

Storage CLIM

障害となったInfiniBandを迂回するようにパスが切り替わり両方のDISKへの

アクセスを継続


通信続行不能なケースは即座にReset Packetを送出しリトライ可能にする

インテリジェントなNIC ～IP CLIM～

NIC

IP CLIM

C7000

Blade Enclosure

IP CLIM

CPU

InfiniBand

Single IP

2台のNICがSingle IPでコネクションを受付ラウンドロビンで

コネクションを各Bladeにロードバランス

NIC

IP CLIM

C7000

Blade Enclosure

IP CLIM

CPU

InfiniBand

Single IP

Blade障害になった場合は、IP CLIMがそれを即座に検知し、該当

Blade上のコネクションにReset Packetを送出

IP CLIMが障害になった場合でも、それを

Bladeが検知し、該当コネクションに片系のIP CLIM経由でReset

Packetを送出

クライアントではサーバーダウンによる無応答を回避！すぐにResetを受けてリトライ可能


ソフトウェアに組み込まれた無停止機能

高可用実現のアーキテクチャー

プロセスペア技術による基本ソフトウェアの無停止化

• フェイルオーバー（再起動）ではなく、テイクオーバー（処理継続）がコンセプト

• NonStop OS や基幹ミドルウェアは、すべてプロセスペアにて実装

• 2CPUに、2プロセスがペアとして存在する

• 実稼動するのは、Primaryプロセスのみ

• Backupプロセスは継続に必要となる情報をPrimaryプロセスから定期的に受信

• Primaryプロセスの異常終了や、CPUダウンが起きると、自動的にBackupがPrimaryに昇格して、ダウン直前の状態から処理を継続実行する

• データの整合性もトランザクション保護製品により、自動的に一貫性を保持

CPU 0 CPU 1 CPU 2 CPU 3

PrimaryBackup

Primary Backup

Primary Backup

PrimaryBackup

Primary Backup

CPU 0 CPU 1 CPU 2 CPU 3

Primary

Primary

Primary

PrimaryBackup

Primary Backup

CPU障害


S/W異常の切り離しを短時間で確実に実行する技術

Fail Fastという発想

• CPU同士は相互に監視をしているので、あるCPU上のOSやDBエンジンが、ハングアップ、無応答、一部機能のパニック、SW障害などに陥った場合は「Fail First」の思想に基づき、そのCPUをシステム全体から即座に切り離し業務続行を優先します

• そのための相互監視機能（一般的にはクラスタウェア相当）は、OSの中核に位置し最優先で

実行されます。またこれは標準機能として搭載されており、ユーザーが意識する必要はありません

Storage

DB

Cluster

OS

DB

OS

Server Server

NonStopOS

Storage

NonStopOS

NonStopSQL

NonStopSQL

Blade Blade

Storage

切り離し処理継続

オープンシステムではクラスタウェア自体がハングしたり、OSからの間欠的な無応答でなかなかキレイに切り離せないことがある

<Clusterd DB> <NonStop SQL>


フォールト・トレランスが内包されているDBエンジン

なぜNonStop SQLが止まらないのか

DB

Server

OS

DB

Server

OS

DB

Server

OS

Cluster

一般的なデータベース NonStop SQLでは

• サーバー単体では可用性が担保できないので・・・

• HA構成、クラスタの採用など可用性を高めるための構成を、HWMWふくめ検討する必要がある

• 単体で動いているときは構成も挙動も異なる

• 可用性を上げるために逆に障害点を増やしてしまうことに

• メンバ障害で業務停止、また共有部分の障害は致命的に

プロセッサ

OS

DB

プロセッサ

OS

DB

プロセッサ

OS

DB

プロセッサ

OS

DB

ServerNet

• SWレベルでの高いFT性をもつNonStop OSの中に

実装されたデータベース

• 1台のサーバーでそもそも高可用が実現できている

• 「クラスタリング」のような上かぶせの技術が不要なため、障害点が増えることもない

• 共有要素がないため致命的な障害が起こりにくい


HP NonStop SQL

• 高まる信頼性要求に応えていくための、無停止データベースという選択肢

• 停止のリスクを年々拡大中

• オープン、かつ高いセキュリティを実現• x86プロセッサーを利用し、ハードウェアをすべてオープン

化した、新しいHP Integrity NonStop Xも登場

• 他DBからの移行も支援。大幅なTCO削減を• 引き合い、事例拡大中


日本HP: 次のセッションは、

11日15:30- C25: NonStop SQL「HP NonStop SQLはなぜグローバルに分散DBを構築できるのか、データの整合性を保てるのか」


日本HP: ベンダーディセッションでは、

12日12:30- D32: In-Memory/SAP HANA「HP Presents : インメモリDBを見据えた、スケールアップへの回帰その1: HPの全方位インメモリDB化に向けた取り組みとSAP HANAインメモリDB の効果を、SAP社とともに読み解く」

12日13:30- D33: SQL Server「HP Presents : インメモリDBを見据えた、スケールアップへの回帰その2: Superdome X 上のSQL Server 2014 OLTP 検証結果とSQL Server vNext最新情報」

12日14:30- D34: In-Memory「HP Presents : インメモリDBを見据えた、スケールアップへの回帰その3: In-Database Analyticsが実現する圧倒的なデータ分析パフォーマンス」


アンケートにご協力ください


Thank you

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