Sql database managed instance overview and internals

SQL Database Managed Instance
Overview and Internals
Microsoft MVP for Data Platform
Masayuki Ozawa
(@Masayuki_Ozawa)

簡単に移行をしてクラウドのメリットを得る
ほとんどのアプリで
リホスティングまたは
軽いリファクタリング
による移行を可能とする
アプリケーションの
リアーキテクトや
リビルドの必要性を排除
移行中または移行後に
最適な環境で利用
(フルマネージドサービス)
IaaS (仮想マシン) では
最適化が不足している
可能性がある
• 冗長構成
• バックアップ
• パッチ適用
• バージョンアップ

SQL Database Managed Instance (MI)
SQL のアプリケーションの柔軟な移行を、最新のフルマネージドサービスで
可能にする、新しい SQL Server ベースの PaaS 型のデータベースサービス
SQL Database
(PaaS)
エラスティック
プール
シングル
データベース
マネージド
インスタンス
容易なリフト & シフト
•オンプレミスのインスタンスと
100% に近い互換性を持つ、
SQL インスタンス
フルマネージド PaaS
•PaaS と同一のインフラ上で構築
•PaaS のすべての機能を利用可能
完全に分離されたセキュリティ
•仮想ネットワークにネイティブに統合
•プライベート IPアドレス
新しいビジネスモデル
•競争力
•透明性
•導入の障壁が少ない
DTU モデル
vCore モデル ※ SQL Server 向け Azure ハイブリッド特典が利用可能

利用方法による管理範囲の違い
データベース
SQL Server
ゲスト OS
SQL Server on Azure VM
ホスト OS
仮想化
フルコントロール
SQL Server
ゲスト OS
SQL Database
ホスト OS
仮想化
容易な管理
ゲスト OS
ホスト OS
仮想化
高い互換性 + 容易な管理
Managed Instance
SQL Server
Azure が管理
利用者が管理
データベース
可用性可用性可用性
データベース

Managed Instance の特徴
SQL Server と 100% に近い互換性で、クラウドへの容易に移行を実現し、
PaaS (マネージドサービス) のメリットを得ることができる
容易なデータ移行多様なセキュリティ機能
従来の機能を活かした開発既存運用の踏襲新しいシナリオの実現

Managed Instance が対象とする機能
MI が対象とする機能は「データベースエンジン」のみとなる
– SQL Server / SQL Database とのデータベースの機能差異は次の情報を参照
• 機能の比較: Azure SQL Database と SQL Server
– https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/sql-database/sql-database-features
• Azure SQL Database Managed Instance と SQL Server の T-SQL の相違点
– https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/sql-database/sql-database-managed-instance-transact-sql-
information
SQL Server のデータベースエンジン以外の機能については、Azure の他のサービスの利用を検討
– SQL Server Integration Services (SSIS) → Azure Data Factory の SSIS 統合ランタイム
• Azure Data Factory で Azure-SSIS 統合ランタイムを作成する
– https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/data-factory/create-azure-ssis-integration-runtime
– SQL Server Analysis Services (SSAS) → Azure Analysis Services
• Azure Analysis Services
– https://azure.microsoft.com/ja-jp/services/analysis-services/
– SQL Server Reporting Services (SSRS) → Power BI
• Power BI ドキュメント
– https://docs.microsoft.com/ja-jp/power-bi/
– SQL Server Reporting Services (SSRS) reports for Power BI Premium (Public Preview)
https://docs.microsoft.com/ja-jp/business-applications-release-notes/april18/power-bi/service/sql-
server-reporting-services-ssrs-reports-power-bi-premium

サービス階層とハードウェア世代
2 種類のサービス階層と、2 種類のハードウェア世代を選択可能
(2019/2 時点では、展開後にハードウェア世代を変更することはできない)
– サービス階層
• 汎用目的 : 様々なワークロードに汎用的に利用可能
• ビジネスクリティカル : 高い I/O 性能 / 障害時の回復力の要件に厳しいアプリケーションに適切
– ハードウェア世代
• Gen 4 : Intel E5-2673 v3 (Haswell) 2.4 GHz
• Gen 5 : Intel E5-2673 v4 (Broadwell) 2.3 GHz
Gen 4 Gen 5
ハードウェア Intel E5-2673 v3 (Haswell) 2.4 GHz processors
SSD
vCore = 1 PP (physical core)
Intel E5-2673 v4 (Broadwell) 2.3 GHz processors
NVMe SSD
vCore=1 LP (hyper-thread)
CPU コア 8, 16, 24 vCores 8, 16, 24, 32, 40, 64, 80 vCores
メモリ 7GB per vCore (最大 : 157 GB) 5.5GB per vCore (最大 : 396 GB)
汎用目的ビジネスクリティカル
ストレージプレミアムストレージ (リモートストレージ) 高速なローカル SSD ストレージ
ストレージサイズ最小 : 32 GB
最大 : 8TB
最小 : 32 GB
最大サイズは、世代と CPU コア数により異なる
Gen 4 : 全 vCore = 1TB
Gen 5 : 8/16 vCore = 1TB / 24 vCore = 2 TB / 40, 60, 80 vCore = 4
TB
可用性 1 レプリカ / 読み取りスケール無し 3 レプリカ / 読み取りスケール / ゾーン冗長
バックアップ RA-GRS / 7 – 35 日 (7 日が既定) RA-GRS / 7 – 35 日 (7 日が既定)

SQL Database 向けの情報ではありますが
SQL Database 向けには Gen5 の NW 強化モデル、Gen6 の提供を予定
– Gen6 になるとプライマリとセカンダリのデータ同期のオーバーヘッドが 0.5ms に
MI に来るかどうかは不明ですが、楽しみにしていてもいいかもしれません
Azure SQL Database for Gaming Industry Workloads
https://azure.microsoft.com/en-us/resources/azure-sql-database-for-gaming-industry-workloads/en-us/

サービス階層による冗長構成の違い
汎用目的ビジネスクリティカル
1
1
アクティブノー
ド
Azure Storage
冗長 (待機) ノード
プライマリレプリカ
ローカルストレージ
セカンダリレプリカ
プライマリエンドポイント
(読み取り / 書き込み)
読み取り専用エンドポイント
Use read-only replicas to load balance read-only query workloads (preview)
https://docs.microsoft.com/en-us/azure/sql-database/sql-database-read-scale-out
Create linked server to readable secondary replica in Managed Instance Business Critical service tier
https://blogs.msdn.microsoft.com/sqlserverstorageengine/2018/08/27/create-linked-server-to-readable-secondary-replica-in-managed-instance-business-critical-service-tier/

各利用形態の機能の比較 (2019/2 時点)
機能の比較: Azure SQL Database と SQL Server
https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/sql-database/sql-database-features
機能 SQL Server SQL Database Managed Instance
可用性可用性環境を個別に構築自動的に可用性環境として構築される (SLA 99.99%) 自動的に可用性環境として構築される (SLA 99.99%)
バージョンアップ利用者が個別に実施自動的に実施自動的に実施
DB あたりの最大サイズ 524 TB (Azure VM の場合サイズに依存) 4 TB / 100 TB (Hyperscale (Preview)) 汎用目的 : 8 TB / ビジネスクリティカル : 4 TB
定期的な自動バックアップメンテナンスプラン等の個別に設定自動的にバックアップが取得される自動的にバックアップが取得される
BACKUP ステートメントによるバックアップ可能なし
可能
(COPY_ONLY による完全バックアップ)
RESTORE ステートメントによるリストア可能なし可能
BACPAC のインポート / エクスポート可能可能不可
自動チューニングプランの自動強制 (2017 から)
プランの自動強制
インデックスの自動チューニング
プランの自動強制
複数のデータベース間のクエリ可能
なし
(エラスティッククエリで一部可能)
可能
データベースをまたがるトランザクション可能
なし
(エラスティックトランザクションで一部可能）
可能
データベースメール可能なし可能
ファイルグループの利用可能なし可能
FILESTREAM の利用可能なしなし
Geo リストアなし可能なし (COPY_ONLYバックアップを利用)
Geo レプリケーションなし可能可能
Service Broker 可能なし可能
SQL Server Agent 可能なし可能 (2019/2 時点では T-SQL の定期実行)
SQL Server Profiler 可能なし可能
拡張イベント可能可能可能
脅威検知なし可能可能
Azure の仮想ネットワークの利用可能なし (サービスエンドポイントで代替) 可能
データベースの互換性レベル SQL Server のバージョンに依存 100 / 110 / 120 / 130 / 140 / 150 100 / 110 / 120 / 130 / 140 / 150
サーバーレベルの照合順序インストール時に指定 DB の照合順序に依存 (DB 作成時のみ指定可能) インスタンス作成時に指定 (作成後の変更は不可)
日付関数のタイムゾーン OS の設定に依存 UTC タイムゾーン固定 UTC タイムゾーン固定
接続方法 Public IP / Private IP / SQL , Windows 認証 FQDN (Public IP) / SQL, Azure AD 認証 FQDN (Private IP) / SQL , Azure AD 認証
Azure SQL Database マネージインスタンスと SQL Server の T-SQL の相違点
https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/sql-database/sql-database-managed-instance-transact-sql-information

SQL Database と MI の代表的な機能差
MI では、SQL Database で利用できない、次のような機能を利用できる
機能の比較: Azure SQL Database と SQL Server
https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/sql-database/sql-database-features
Azure SQL Database マネージインスタンスと SQL Server の T-SQL の相違点
https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/sql-database/sql-database-managed-instance-transact-sql-information

基本構成
Managed Instance は「仮想ネットワーク」(VNET) によって、完全に分離された環境
– 完全に分離された環境上に構築された DB にどのようにアクセスするかを意識する
Managed Instance
(Private IP Address)
仮想ネットワーク
Managed Instance 専用サブネット
(/24 ～ /28)
アプリケーション用サブネット
VPN Gateway
VNET
ピアリング
VPN 接続 or Express Route
Azure
1
企業内ネットワー
ク
VPN 接続
• Public IP は付与されず、「Private IP で完全
に分離されたネットワーク構成」
• Managed Instance 専用のサブネットを作成し、
そのネットワークにリソースを配置
• Public なエンドポイントは今後提供予定
• MI に接続するには、接続元が MI が含まれる
VNET にアクセスできる必要がある
• VNET 外の環境は VPN 接続や VNET ピアリン
グでネットワークを接続しアクセスをする
• 2019/2 時点では、「グローバル VNET ピアリ
ングには非対応」
• 同一リージョンは VNET ピアリング可能
• リージョンをまたいだ接続は、VPN を利用

Managed Instance の接続アーキテクチャ
MI のサーバー名で解決されるのは Private IP となり内部ロードバランサー経由で
アクセスされる
– パブリックな DNS にも A レコードが伝搬され、すべての DNS で解決されるのは Private IP
Azure SQL Database Managed Instance の接続アーキテクチャ
https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/sql-database/sql-database-managed-instance-connectivity-architecture
管理エンドポイント IP アドレスを確認する
https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/sql-database/sql-database-managed-instance-find-management-endpoint-ip-address

Managed Instance のデプロイ画面
※最初のインスタンスのデプロイの完了には、最大で6時間程度かかる可能性があるため、デプロイを途中でキャンセルしないこと
(10 時間以上、かかったこともあるので気長に待ちましょう)

Managed Instance を構成する Azure のリソース
MI は次のリソースで構成される
– SQL マネージドインスタンス
• インスタンスごとに作成される
• 複数のデータベースを管理
以下は、内部利用のリソースとして自動追加
– 仮想クラスター
• サブネット毎に一つ作成される
• 複数の Managed Instance を管理
• 仮想クラスターはすべての MI が削除された
後に自動的に削除される
– 管理されたデータベース
• データベースごとに作成される

インスタンスレベルの照合順序の指定 (Preview)
MI の既定の照合順序は「SQL_Latin1_General_CP1_CI_AS」となっている
ポータル、または、ARM Template / REST API でデプロイをする際に、インスタンス
レベルの照合順序を指定することが可能 (インスタンス作成時にのみ設定可)
– varchar / char で日本語を格納する場合は、「Japanese_」で始まる照合順序の設定を検討
{
"location" : "japaneast",
"properties": {
"administratorLogin": "<Login Name>",
"administratorLoginPassword":
"<Password>",
"subnetId": "<Subnet ID>",
"vCores": 8,
"storageSizeInGB": 32,
"licenseType": "LicenseIncluded",
"hardwareFamily": "Gen4",
"collation":
"Japanese_XJIS_140_CI_AS"
},
"sku": {
"name": "GP_Gen4",
"tier": "GeneralPurpose"
}
} 照合順序を指定する場合の API 要求の例
Managed Instances - Create Or Update
https://docs.microsoft.com/en-us/rest/api/sql/managedinstances/createorupdate
Use PowerShell with Azure Resource Manager template to create an Azure SQL Database Managed Instance
https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/sql-database/scripts/sql-managed-instance-create-powershell-azure-resource-manager-template
デプロイ時にポータルから指定
インスタンスレベルの照合順序が
Japanese_XJIS_140_CI_AS に設定された MI

包含データベースによる照合順序の補正
システムデータベースと tempdb の照合順序はインスタンスの照合順序となるため、
照合順序の変更を行わない場合、「SQL_Latin1_General_CP1_CI_AS」が設定される
– インスタンスレベルの照合順序で、SQL_Latin1_General_CP1_CI_ASを使用し、非 Unicode 文字
列型 (char / varchar) を一時テーブル等で、日本語文字を格納したい場合、「包含データベース」の
機能を利用することで、照合順序を補正することが可能
アイテム非包含データベース包含データベース
ユーザーデータ (既定値) DATABASE_DEFAULT DATABASE_DEFAULT
一時データ (既定値) TempDB の照合順序 DATABASE_DEFAULT
メタデータ
DATABASE_DEFAULT
CATALOG_DEFAULT
CATALOG_DEFAULT
一時的なメタデータ TempDB の照合順序 CATALOG_DEFAULT
変数インスタンスの照合順序 CATALOG_DEFAULT
Goto ラベルインスタンスの照合順序 CATALOG_DEFAULT
カーソル名インスタンスの照合順序 CATALOG_DEFAULT
包含データベースによる照合順序の動作の変更
包含データベースの照合順序
https://docs.microsoft.com/ja-jp/sql/relational-databases/databases/contained-database-collations?view=sql-server-2017
1. データベースの照合順序を変更
2. インスタンスで包含データベースの有効化
3. データベースで包含データベースの有効化
EXEC sys.sp_configure N'contained database authentication', 1
GO
RECONFIGURE WITH OVERRIDE
GO
ALTER DATABASE [<DB 名>] COLLATE <照合順序名>
ALTER DATABASE [<DB 名>] SET CONTAINMENT=PARTIAL
包含データベースの設定方法

MI で利用可能な互換性レベル
2019/2 時点の MI では次の互換性レベルを利用可能
SQL Server 2005 のデータベースバックアップを、MI にリストアすることが可能
– MI でサポートされている最小の互換性レベルは「100」のため、SQL Server 2005 の
バックアップをリストアすると、自動的に互換性レベルが「100」に変更される
• 互換性レベル「90」以下をそのまま使用することはできず、必ず「100」に変更される
互換性レベル
100 SQL Server 2008
110 SQL Server 2012
120 SQL Server 2014
130 SQL Server 2016
140 (既定) SQL Server 2017
150 SQL Server 2019
互換性レベル
https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/sql-database/sql-database-managed-instance-transact-sql-information#compatibility-levels
ALTER DATABASE (Transact-SQL) 互換性レベル
https://docs.microsoft.com/ja-jp/sql/t-sql/statements/alter-database-transact-sql-compatibility-level

Managed Instance に移行した後の作業
MI にデータベースを移行した後に、DB の接続情報を MI のサーバー名に変更
– 2019/2 時点の MI は Private IP のみアクセスが可能なため、接続しているアプリケーション
が MI のネットワークにアクセスできる必要がある
• アプリケーションが MI と同一の仮想ネットワークにない場合、アプリケーションのネット
ワークと MI のネットワークを VPN 接続等で接続をする必要がある
日付関数 (GET_DATE) のタイムゾーンの対応 ※今後の機能向上で改善予定
– MI で GET_DATE を実行すると、UTC の日付時刻の取得となるため、ローカルタイムゾーン
での日付取得が必要となる場合、タイムゾーンに対しての考慮が必要となる
(日本時間 (JST) の場合、9 時間足す必要がある)
MI は PaaS のサービスであり、自動的な障害復旧 / 最新化が実行されるため、
「一時的な接続の切断後の再接続 (リトライ)」について、考慮しておく
– PaaS の維持 / 管理による接続の瞬間的な切断を考慮した、接続ロジックの検討
• [SQL Database] アプリケーション作成における推奨事項について (Microsoft Azure SQL Database)
– https://blogs.msdn.microsoft.com/jpsql/2014/10/22/sql-database-microso/
• SQL Database の SQL 接続エラーと一時エラーのトラブルシューティング、診断、防止
– https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/sql-database/sql-database-connectivity-issues
• Azure SQL Database との接続に関する一般的な問題のトラブルシューティング
– https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/sql-database/sql-database-troubleshoot-common-connetion-issues
• SQL Database クライアントアプリケーションの SQL エラーコード: データベース接続エラーとその他の問題
– https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/sql-database/sql-database-develop-error-messages

汎用目的のストレージ構成
1
Local Storage
システム
データベース
tempdb※
※ 初期状態のデータファイルは
12 ファイル × 16 MB の構成
1
Remote Storage
(Premium Storage)
最大「35 TB」
1
ユーザーデータベース
1
MI のデプロイで指定したストレージの上限サイズの加算対象となるのは、データベースの各ファイルに割り当てたファイルサイズ
(汎用目的の場合「8 TB」)
DB1
1
データ
ファイル #1
Disk #1
1
Disk #2
1
データ
ファイル #2
Disk #3
1
ログ
ファイル
• ファイルサイズに応じて、各ディスクのサイズが決まる
• ディスクサイズではなく実際の使用領域が課金対象
1
master
model
msdb
システム
データベース

汎用目的のインスタンスのストレージ性能
汎用目的のインスタンスでは、ユーザーデータベースは Premium Storage 上に作成される
(ビジネスクリティカルは高速なローカルストレージが使用されるため本性能制約はない)
– 実際に利用可能なストレージは、「デプロイ時に指定した」ストレージサイズ (デプロイ後に変更可能)
• インスタンスは、内部的に「35 TB」のストレージ領域が利用可能となっている
– データベースの各ファイルは、内部的にはファイルサイズに応じた Premium Storage のディスクに配置される
• デプロイ時のストレージサイズは、配置されるディスクサイズを意識する必要なく DB の利用サイズを指定
• 1GB のデータファイルを作成した場合、128GBのディスクに配置される
– ファイルサイズによって配置されるディスクが変わり、ディスク性能に影響する
• 初期のファイルサイズと性能の関係を意識しておく
• 10GB のデータが格納されている、初期サイズ 100GB のデータファイルのデータベースと、200GB のデータ
ファイルのデータベースでは、200GB のデータベースの方が同等のデータが格納されていても性能が高い
ケースがある
– 100GB は「128GB のディスク」200GB は「256 GB のディスク」に配置されるため、ディスク性能が異なる
ディスクサイズ P10
128 GB
P15
256 GB
P20
512 GB
P30
1 TB
P50
4 TB
ディスクあたりの IOPS 500 1100 2300 5000 7500
ディスクあたりのスループット 100 MB/秒 125 MB/秒 150 MB/秒 200 MB/秒 250 MB/秒
Premium Storage のディスク性能
Reaching Azure disk storage limit on General Purpose Azure SQL Database Managed Instance
https://blogs.msdn.microsoft.com/sqlserverstorageengine/2018/08/20/reaching-azure-disk-storage-limit-on-general-purpose-azure-sql-database-managed-instance/

汎用目的のデータファイル構成と性能への影響の一例
同一データに対しての検索性能の相対比較 (各構成で 3 回処理時間を測定）
128 GB × 1 128 GB × 2 128 GB × 4 256 GB × 1
処理時間
1 回目
2 回目
3 回目
汎用目的を使用する場合、データファイルの構成が処理性能に大きく影響を与える
– 複数のデータファイルで構成し、データを各ファイルに均等に分散 (128GB ×2 / 128GB × 4)
– データファイルの初期サイズを、性能の高いディスクが使用されるように調整 (256GB×1)

Ignite 2018 で発表された今後のロードマップ
2018 Q4
– バックアップ保持期間の設定変更 ★
– 複数の Geo セカンダリ
– 自動パフォーマンスチューニング
– インスタンスレベルの照合順序とインスタンスタイムゾーンの選択 ★ (照合順序のみ)
– R Services
2019 1H
– Sovereign/Government クラウドのサポート
– 価格設定オプションの追加
• 8 vCore より小さいインスタンス
• Dev/test 向けの割引価格 ★
– カスタムメンテナンスウィンドウ
– and more …
その他の Update
– Database Migration Assistant の Managed Instance のサポート ★
– Database Migration Services のオンライン移行のサポート (Preview) ★
★発表されたロードマップの中で、2019/2 時点でプレビューでの提供を含め、対応されているもの

Feedback サイトの利用
Feedback サイトの情報から、今後の更新内容を確認/要望を提出することが可能
– Ignite で発表になった今後のロードマップの機能の実装状況を確認することができる
• Azure Managed Instance must suport all Collations
https://feedback.azure.com/forums/915676-sql-managed-instance/suggestions/33640513-azure-
managed-instance-must-suport-all-collations
• Make smaller instance sizes available
https://feedback.azure.com/forums/915676-sql-managed-instance/suggestions/35619169-make-
smaller-instance-sizes-available
• Support regional settings to fix GetDate() function
https://feedback.azure.com/forums/915676-sql-managed-instance/suggestions/35658055-support-
regional-settings-to-fix-getdate-functio
• Allow for a Managed Instance to have a public endpoint
https://feedback.azure.com/forums/915676-sql-managed-instance/suggestions/35616133-allow-for-
a-managed-instance-to-have-a-public-endp

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