このページでは、AlloyDB Omni バージョン 15.7.0 のドキュメントについて説明します。
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ディスクキャッシュを使用してデータベースのパフォーマンスを高速化する

このページでは、AlloyDB Omni でディスクキャッシュをプロビジョニング、設定、使用して、AlloyDB Omni インストールのパフォーマンスを向上させる方法について説明します。

AlloyDB Omni ディスクキャッシュでは、標準の PostgreSQL メモリ内共有バッファに加えて、ソリッドステートドライブ（SSD）などの高速ストレージにバッファを保存できます。ディスクキャッシュを使用すると、データディレクトリが低速なストレージにある AlloyDB Omni インストールでデータの取得が高速化されます。

PostgreSQL の共有バッファと同様に、AlloyDB Omni ディスクキャッシュは永続的ではありません。つまり、キャッシュに保存されたデータは再起動時に失われます。

デフォルトでは、AlloyDB Omni ディスクキャッシュはファイルシステムから報告されたすべてのストレージを使用します。データのキャッシュに予約するストレージの量は、omni_disk_cache_file_size パラメータを使用して定義できます。

AlloyDB Omni ディスクキャッシュを有効にする

AlloyDB Omni のディスクキャッシュを有効にするための手順は、AlloyDB Omni をコンテナで実行するか、Kubernetes クラスタで実行するかによって異なります。

単一サーバー

ディスクをプロビジョニングしてファイルシステムを作成する

AlloyDB Omni ディスクキャッシュの場合、ディスクまたは複数のディスクにファイルシステムを作成し、AlloyDB Omni を使用してコンテナ内にマウントします。また、mdadm や lvm などのユーティリティを使用して、複数のディスクを使用して容量をプールし、任意のファイルシステムを使用することもできます。

次の手順では、NVMe SSD を使用する Ubuntu Compute Engine インスタンスで lvm と ext4 を使用する方法を示します。

使用可能なすべての物理デバイスからボリュームグループを作成します。
```
  nvme_prefix="STORAGE_PREFIX"
  nvme_list=$(ls "$nvme_prefix"*)
  sudo vgcreate VOLUME_GROUP ${nvme_list}
```
次のように置き換えます。
- STORAGE_PREFIX: ノンボラティルメモリエクスプレス（NVMe）インターフェースを使用して仮想マシンにアタッチされるターゲットローカルディスクパスの接頭辞。たとえば、 Google Cloudでは、NVMe デバイスパスは常に /dev/nvme0n で始まります。
- VOLUME_GROUP: SSD が結合されるボリュームグループの名前（例: omni-disk-cache-volume）。
前の手順のボリュームグループの空き容量から論理ボリュームを作成するには、次のコマンドを使用します。
```
  sudo lvcreate -n LOGICAL_VOLUME -l 100%FREE VOLUME_GROUP
```
LOGICAL_VOLUME は、LVM によってパーティションとして扱われる論理ボリュームの名前に置き換えます（omni_disk_cache_device など）。
論理ボリュームに ext4 ファイルシステムを作成します。必要に応じて、データの安全性に応じて他の ext4 オプションを指定できます。
```
  sudo mkfs.ext4 /dev/VOLUME_GROUP/LOGICAL_VOLUME
```
ホストマシンのマウントポイントとして機能するディレクトリを作成し、ファイルシステムをマウントするには、次のコマンドを使用します。
```
  sudo mkdir /OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY
  sudo mount /dev/VOLUME_GROUP/LOGICAL_VOLUME /OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY
```
OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY は、マウントポイントとして機能するディレクトリの名前またはディレクトリのパスに置き換えます（例: omni_disk_cache_directory）。

AlloyDB Omni 内にキャッシュディレクトリをマウントする

コンテナで実行されている AlloyDB Omni のディスクキャッシュを有効にする前に、AlloyDB Omni 内にキャッシュディレクトリをマウントする必要があります。

Docker イメージから AlloyDB Omni をインストールしてカスタマイズする方法については、AlloyDB Omni のインストールをカスタマイズするをご覧ください。

AlloyDB Omni を実行している Docker コンテナ内に OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY をマウントするには、次のコマンドを使用します。

Docker

      sudo docker run --name CONTAINER_NAME \
        -e POSTGRES_PASSWORD=PASSWORD \
        -e PGDATA=/var/lib/postgresql/data/pgdata \
        -v DATA_DIR:/var/lib/postgresql/data \
        -v /OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY:/CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER \
        -d google/alloydbomni

次のように置き換えます。

CONTAINER_NAME: 新しい AlloyDB Omni コンテナに割り当てる名前（例: my-omni）。
PASSWORD: PostgreSQL データベースのルート管理者のパスワード。
DATA_DIR: AlloyDB Omni がデータディレクトリに使用するファイルシステムパス。
CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER: ホストマシンのマウントポイントにマッピングされる AlloyDB Omni コンテナ内のキャッシュディレクトリ。たとえば、コンテナ内のキャッシュディレクトリの値（OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY に似た /omni_disk_cache_directory または /disk/cache/inside/container）に基づきます。

Podman

      podman run --name CONTAINER_NAME \
        -e POSTGRES_PASSWORD=PASSWORD \
        -e PGDATA=/var/lib/postgresql/data/pgdata \
        -v DATA_DIR:/var/lib/postgresql/data \
        -v /OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY:/CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER \
        -d docker.io/google/alloydbomni

次のように置き換えます。

CONTAINER_NAME: 新しい AlloyDB Omni コンテナに割り当てる名前（例: my-omni）。
PASSWORD: PostgreSQL データベースのルート管理者のパスワード。
CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER: ホストマシンのマウントポイントにマッピングされる AlloyDB Omni コンテナ内のキャッシュディレクトリ。たとえば、コンテナ内のキャッシュディレクトリの値（OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY に似た /omni_disk_cache_directory または /disk/cache/inside/container）に基づきます。

マウントされた OMNI_DISK_CACHE_DIRECTORY に完全アクセス権を付与するには、次のコマンドを使用します。

Docker

      sudo docker exec -it CONTAINER_NAME chown postgres:postgres /CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER
      sudo docker exec -it CONTAINER_NAME chmod -R a+rw  /CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER

Podman

      sudo podman exec -it CONTAINER_NAME chown postgres:postgres /CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER
      sudo podman exec -it CONTAINER_NAME chmod -R a+rw  /CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER

コンテナで実行されている AlloyDB Omni に AlloyDB Omni ディスクキャッシュを有効にする

データベースで AlloyDB Omni ディスクキャッシュを有効にするには、マウントされたキャッシュディレクトリに Docker コンテナ内からアクセスできることを確認してから、適切な Grand Unified Configuration（GUC）パラメータを設定します。

コンテナ化された AlloyDB Omni データベースにスーパーユーザーとして接続するには、次のコマンドを使用します。

Docker

      sudo docker exec -it CONTAINER_NAME psql -h localhost -U postgres

Podman

      sudo podman exec -it CONTAINER_NAME psql -h localhost -U postgres

パラメータの値を設定するには、AlloyDB Omni データベース内で次のコマンドを使用します。

        alter system set omni_disk_cache_enabled=on;
        alter system set omni_disk_cache_directory='/CACHE_DIRECTORY_PATH_INSIDE_CONTAINER';

デフォルトでは、AlloyDB Omni はファイルシステムで使用可能なすべてのスペースを使用します。必要に応じて、omni_disk_cache_file_size パラメータを使用してデフォルト値をオーバーライドできます。
```
      alter system set omni_disk_cache_file_size=SIZE_IN_MB;
      
```
キャッシュ構成パラメータの変更を有効にするには、AlloyDB Omni で実行中のコンテナを再起動します。
Docker
```
      sudo docker restart CONTAINER_NAME
      
```
Podman
```
      sudo podman restart CONTAINER_NAME
      
```

Kubernetes

汎用ボリュームでディスクキャッシュを有効にする

汎用ボリュームを使用してディスクキャッシュを有効にできます。

AlloyDB Omni Kubernetes オペレーターの汎用ボリュームでディスクキャッシュを有効にするには、事前に準備した永続ボリュームと storageClass が必要です。

たとえば、GKE を使用しているときに永続ボリュームと storageClass が準備できていない場合は、汎用ボリュームでディスクキャッシュを有効にする前に、次の操作を完了していることを確認してください。

ローカル SSD ベースのストレージを使用するクラスタを作成しました。
ローカルボリュームの静的プロビジョナーを実行するの手順 1 で、ボリュームを ext4 ファイルシステムにフォーマットしました。
ストレージデバイス上の永続ストレージを定義する storageClass を使用して、クラスタ内の SSD ごとに永続ボリュームを手動で作成しました。

データベースの汎用ボリュームでディスクキャッシュを有効にするには、次の操作を行います。

データベースクラスタマニフェストを変更して、spec セクションの features セクションに ultraFastCache 属性を追加します。
```
    apiVersion: alloydbomni.dbadmin.goog/v1
    kind: DBCluster
    metadata:
      name: CLUSTER_NAME
    spec:
      databaseVersion: "15.7.0"
      primarySpec:
        features:
          ultraFastCache:
            cacheSize: DISK_CACHE_SIZE
            genericVolume:
              storageClass: "STORAGE_CLASS_NAME"
     ...
      
```
次のように置き換えます。
- DB_CLUSTER_NAME: データベースクラスタの名前。これは、作成時に宣言したデータベースクラスタ名と同じです。
- DISK_CACHE_SIZE: キャッシュのサイズ（例: 100Gi）。shared_buffers より大きい値にしてください。このフィールドは省略可能です。このフィールドの値を指定しない場合、AlloyDB Omni はディスク上の残りのスペースをすべて使用します。これは、コンテナ内の AlloyDB Omni と Kubernetes クラスタの両方に適用されます。
- STORAGE_CLASS_NAME: 超高速キャッシュボリュームの storage class の名前（例: local-storage）。
マニフェストを再度適用します。

ローカルボリュームでディスクキャッシュを有効にする

ローカルボリュームを使用する場合は、永続ボリュームを作成する必要はありません。代わりに、次の最適化を使用できます。

たとえば、GKE を使用しているときに永続ボリュームと storageClass の準備ができていない場合は、ローカルボリュームでディスクキャッシュを有効にする前に、次の操作を完了していることを確認してください。

ローカル SSD ベースのストレージを使用するクラスタを作成しました。
ローカルボリュームの静的プロビジョナーを実行するの手順 1 で、ボリュームを ext4 ファイルシステムにフォーマットしました。

データベースのローカルボリュームでディスクキャッシュを有効にするには、次の操作を行います。

データベースクラスタマニフェストを変更して、spec セクションの features セクションに ultraFastCache 属性を追加します。
```
    apiVersion: alloydbomni.dbadmin.goog/v1
    kind: DBCluster
    metadata:
      name: CLUSTER_NAME
    spec:
      databaseVersion: "15.7.0"
      primarySpec:
        features:
          ultraFastCache:
            cacheSize: DISK_CACHE_SIZE
            localVolume:
              path: "LOCAL_VOLUME_PATH"
              nodeAffinity:
                required:
                  nodeSelectorTerms:
                  - matchExpressions:
                    - key: "LABEL_KEY"
                      operator: "OPERATOR_VALUE"
                      values:
                      - "LABEL_KEY_VALUE"
    ...
      
```
次のように置き換えます。
- CLUSTER_NAME: データベースクラスタの名前。これは、作成時に宣言したデータベースクラスタ名と同じです。
- DISK_CACHE_SIZE: キャッシュのサイズ（例: 100Gi）。shared_buffers より大きい値にしてください。このフィールドは省略可能です。このフィールドの値を指定しない場合、AlloyDB Omni はディスク上の残りのスペースをすべて使用します。これは、コンテナ内の AlloyDB Omni と Kubernetes クラスタの両方に適用されます。
- STORAGE_CLASS_NAME: ストレージクラスの名前。
- LOCAL_VOLUME_PATH: ローカルボリュームのパス（例: /mnt/disks/raid/0）。
- LABEL_KEY: ロケーションインジケーターとして機能し、クラスタ全体に Pod を均等に分散するキーのノードラベル（例: cloud.google.com/gke-local-nvme-ssd）。
- OPERATOR_VALUE: キーと値のセットの関連付け（例: In）。パラメータを次のいずれかに設定します。
  - In: values 配列は空でないこと。
  - NotIn: values 配列は空でないこと。
  - Exists: values 配列は空にする必要があります。
  - DoesNotExist: values 配列は空にする必要があります。
  - Gt: 値の配列には、整数として解釈される単一の要素が必要です。
  - Lt: 値の配列には、整数として解釈される単一の要素が必要です。
- LABEL_KEY_VALUE: ラベルキーの値（例: true）。次のように、パラメータを文字列値の配列に設定します。
  - 演算子が In または NotIn の場合、値の配列は空でないこと。
  - 演算子が Exists または DoesNotExist の場合、値の配列は空にする必要があります。
  - 演算子が Gt または Lt の場合、値の配列には整数として解釈される単一の要素が必要です。
マニフェストを再度適用します。

ディスクキャッシュの構成を確認する

AlloyDB Omni ディスクキャッシュを有効にしたら、iotop や iostat などの利用可能なユーティリティを使用してディスクへの読み取り / 書き込みアクティビティをモニタリングし、ディスクキャッシュにアクセスされていることを確認します。

また、AlloyDB Omni ディスクキャッシュが開いているかどうかを確認することもできます。

AlloyDB Omni のディスクキャッシュ構成を確認する手順は、AlloyDB Omni をコンテナで実行するか、Kubernetes クラスタで実行するかによって異なります。

単一サーバー

Docker

sudo docker logs CONTAINER_NAME 2>&1 | grep "opened omni disk cache"

Podman

sudo podman logs CONTAINER_NAME 2>&1 | grep "opened omni disk cache"

Kubernetes

  kubectl exec -i $DATABASE_POD -c database -n $DBCLUSTER_NAMESPACE -- cat /obs/diagnostic/postgresql.log | grep "opened omni disk cache"

ディスクキャッシュが正しく構成されている場合、ログに Successfully opened omni disk cache ... メッセージが表示されます。

ディスク キャッシュを使用してデータベースのパフォーマンスを高速化する

AlloyDB Omni ディスク キャッシュを有効にする

単一サーバー

ディスクをプロビジョニングしてファイル システムを作成する

AlloyDB Omni 内にキャッシュ ディレクトリをマウントする

Docker

Podman

Docker

Podman

コンテナで実行されている AlloyDB Omni に AlloyDB Omni ディスク キャッシュを有効にする

Docker

Podman

Docker

Podman

Kubernetes

汎用ボリュームでディスク キャッシュを有効にする

ローカル ボリュームでディスク キャッシュを有効にする

ディスク キャッシュの構成を確認する

単一サーバー

Docker

Podman

Kubernetes

次のステップ

ディスクキャッシュを使用してデータベースのパフォーマンスを高速化する

AlloyDB Omni ディスクキャッシュを有効にする

ディスクをプロビジョニングしてファイルシステムを作成する

AlloyDB Omni 内にキャッシュディレクトリをマウントする

コンテナで実行されている AlloyDB Omni に AlloyDB Omni ディスクキャッシュを有効にする

汎用ボリュームでディスクキャッシュを有効にする

ローカルボリュームでディスクキャッシュを有効にする

ディスクキャッシュの構成を確認する