EBS のパフォーマンス不足時の検知に役立つメトリクスが CloudWatch に 2 つ追加されました

大村保貴

2024.11.01

はじめに

Amazon CloudWatch に、EBS ボリュームのパフォーマンスに関する 2 つの新しいメトリクスが追加されました。EBS ボリュームに設定した IOPS やスループットの値を超過するアクセスがあったことを検知できるようになりました。

なにが嬉しいのか

新しいメトリクスによって EBS ボリュームのパフォーマンスの問題を早期発見ができるようになりました。

EBS の IOPS とスループット性能不足の検知が可能
CloudWatch アラームを設定してパフォーマンス不足時に通知可能

新メトリクスの概要

Amazon CloudWatch に、VolumeIOPSExceededCheckとVolumeThroughputExceededCheckの 2 つの新しいメトリクスが追加されました。EBS ボリュームの設定された IOPS またはスループットのパフォーマンスを超えるアクセスがあった場合に検知します。

対応ボリュームと制限事項

対応：Nitro 世代のインスタンスにアタッチされたマグネティック（標準）以外のすべてのボリュームタイプ

ボリュームの作成___EC2___ap-northeast-1

非対応：
- マルチアタッチが有効なボリューム
- Amazon ECS および AWS Fargate タスクにアタッチされたボリューム

メトリクスの共通点

1 分間隔で自動的に収集され、追加料金なしで利用できます。

値の範囲：0（超過なし）または 1（超過あり）
測定期間：直近 1 分間
更新頻度：1 分ごと

VolumeIOPSExceededCheck メトリクス

アプリケーションがボリュームのプロビジョニングされた IOPS パフォーマンスを超える IOPS が記録されるとメトリクスの値が変化します。

0：プロビジョニングされた IOPS を超えていない
1：プロビジョニングされた IOPS を超えている

VolumeThroughputExceededCheck メトリクス

アプリケーションがボリュームのプロビジョニングされたスループットパフォーマンスを超えるスループットが記録されるとメトリクスの値が変化します。

0：プロビジョニングされたスループットを超えていない
1：プロビジョニングされたスループットを超えている

EBS ボリュームのパフォーマンスの問題を早期に検出可能となり、パフォーマンス状況を把握しやすくなりました。

EBS に負荷をかけてみた

fio を使用して EBS（gp3）へ負荷をかけて検知するか試してみます。

検証環境

EC2インスタンス仕様

項目	仕様
Instance Type	c7i.2xlarge
vCPU	8
Memory	16GB
OS	Amazon Linux 2023

EBS（gp3）は標準の性能と、IOPS と、スループット値を 2 倍に設定したボリュームの 2 つをアタッチします。

EBSボリューム仕様

項目	gp3-1 (標準)	gp3-2 (若干高性能)
サイズ	50GB	50GB
IOPS	3,000	6,000
スループット	125 MB/s	250 MB/s

EBS のマウントと、fio インストール

lsblk
sudo mkfs -t xfs /dev/nvme1n1
sudo mkfs -t xfs /dev/nvme2n1
sudo mkdir -p /data/gp3-1
sudo mkdir -p /data/gp3-2
sudo chown ec2-user: /data/gp3-1
sudo chown ec2-user: /data/gp3-2
sudo mount /dev/nvme1n1 /data/gp3-1
sudo mount /dev/nvme2n1 /data/gp3-2

sudo yum install fio -y

50GB の EBS が 2 つマウントされました。

$ df -h
Filesystem        Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs          4.0M     0  4.0M   0% /dev
tmpfs             7.7G     0  7.7G   0% /dev/shm
tmpfs             3.1G  648K  3.1G   1% /run
/dev/nvme0n1p1    8.0G  1.7G  6.4G  21% /
tmpfs             7.7G     0  7.7G   0% /tmp
/dev/nvme0n1p128   10M  1.3M  8.7M  13% /boot/efi
tmpfs             1.6G     0  1.6G   0% /run/user/0
/dev/nvme1n1       50G  389M   50G   1% /data/gp3-1
/dev/nvme2n1       50G  389M   50G   1% /data/gp3-2

EBS　に負荷をかける

fio を使用して各 EBS に対して小さいファイルの読み書きと、大きなファイルの読み込みで IOPS とスループットに負荷をかけるテストを実施しました。

config

[global]
ioengine=libaio
direct=1
kb_base=1024
directory=/data/gp3-1
stonewall
group_reporting
time_based=1
runtime=180    # 3分に変更
norandommap=1

# IO負荷テスト（ランダムリード/ライト）
[random-mixed-iops]
description=Random mixed read/write test for IOPS
bs=4k
iodepth=32
numjobs=8
size=2G
rw=randrw
rwmixread=70

# スループット負荷テスト（シーケンシャルリードのみ）
[sequential-read-throughput]
description=Sequential read throughput test
bs=1m
iodepth=8
numjobs=8
size=2G
rw=read

実行結果は JSON 形式で保存します。

fio config --output=results-gp3-1.json --output-format=json

実行結果

VolumeIOPSExceededCheck メトリクスが 1 を示し、IOPS が設定したパフォーマンスでは足りていないことが確認できました。

メトリクス___CloudWatch___ap-northeast-1-18

VolumeThroughputExceededCheck メトリクスが 1 を示し、スループットが設定したパフォーマンスでは足りていないことが確認できました。

メトリクス___CloudWatch___ap-northeast-1-17

gp3 の性能を 2 倍に設定した結果も同じでした。程よく負荷のかけかたを調整しないとダメですね。ベンチマークの結果はきれいに 2 倍の差になっています。

Random Mixed Read/Write Test (4KB)

指標	gp3-1	gp3-2	比較
Read IOPS	2,110	4,222	+100.1%
Write IOPS	906	1,811	+99.9%
Read Bandwidth	8.4 MB/s	16.9 MB/s	+101.2%
Write Bandwidth	3.6 MB/s	7.2 MB/s	+100.0%
Read Avg Latency	84.64 ms	42.04 ms	-50.3%
Write Avg Latency	85.37 ms	43.34 ms	-49.2%
Read P99 Latency	177.21 ms	90.70 ms	-48.8%
Write P99 Latency	177.21 ms	91.75 ms	-48.2%