お手軽バッチ・パフォーマンス改善⑧更新版

データセットのI/O効率を上げる(続き)

VSAMデータセットのバッファリング方法を変更する(SMB)

KSDSのランダム・アクセスにおいては、単にBUFNIでINDEXバッファー数を増やしてもINDEXコンポーネント自体へのI/Oは避けられません。同じランダム・アクセスでもRRDSと違い直接DATAコンポーネントをアクセスするのではなく、キーに対応したレコードを探すためにINDEXコンポーネントをアクセスする必要があり、どうしてもI/Oそのものが増えてしまいます。
そこでINDEXコンポーネントをメモリーに上げてしまい、メモリー内で索引を探すことでパフォーマンスを上げる方法がいくつかあります。

拡張フォーマットのVSAMに変換する(z/OSのみ)

VSAMデータセットを拡張フォーマットVSAM データ・セットとして作成することができます。拡張フォーマットにすることでデータの圧縮やストライピング、4GBを超える大容量サイズなどのオプションも利用可能になりますが、必ずしもそれらの機能を必須で使う必要はありません。ここではその目的をSMBによるデータセット・アクセスを行うためとします。
SMB(システム管理バッファリング)は、DFSMSdfpの機能で、より効率のよいバッファリング制御によってI/Oパフォーマンスを向上させます。特に、ランダム・アクセスにおいてはCIアクセスのバッファー管理方式をLSR(ローカル共用リソース)方式に自動的に変更します。このため、複数ブロックを単にまとめて先読みするだけではなく、バッファーをキャッシュ・メモリーのように扱うことができます。これによってINDEXコンポーネントをメモリー上に常駐させるような制御ができます。
LSRは古くからVSAMの機能として提供されていましたが、使用するにはアセンブラー言語によるプログラミングが必要でした。SMBはDFSMSによって実装された機能で、対象となるVSAMデータセットをSMS管理データセットとして作成する必要がありますが、COBOLなど言語仕様でLSRを利用できないプログラムでもプログラムを直すことなくLSR方式でバッファリング制御ができるようになります。

拡張フォーマットVSAM-KSDSデータセットBUFNI別100,000レコード検索処理時間(実測機IBM z14(3906-785) z/VM Guest z/OS V2R4)

グラフは、SMSの拡張フォーマット・データセットとして作成したVSAM/KSDSのランダム・アクセスにおける実行時間および発行されたI/O回数を示しています。上側はCIサイズをAMSデフォルトにしたもの、下側はINDEXは2KB、DATAは4KBのCIサイズにしたもので、それぞれJCLのDDステートメントでAMPパラメーターによるバッファー数を変更したものの実行結果です。バッファー数0はVSAMのデフォルト値を示します。拡張フォーマットであっても従来通りのバッファー制御ではパフォーマンス面でもさして違いはありませんが、ランダム・アクセスに適したSMBバッファリングを指定するとI/O回数は激減し、実行時間もそれに応じて短縮されています。CIサイズやINDEXレベルでの違いはありますが、概ね実行時間で1/3から1/4に、I/O回数で1/3から1/5に短縮されています。

SMS拡張フォーマット・データセットであっても、ランダム・アクセスであればDATAコンポーネントは小さめのCIサイズの方がパフォーマンス面では有利ではあります。しかし、SMBを使用した場合はデフォルトCIサイズ(DATAコンポーネントは大きめ)のままでも十分なパフォーマンスが得られています。こうしてみると昔のようにいろいろ考え試行錯誤しながら最適なCIサイズを見つける、などということをしなくてもシステムに任せてしまう方が得策です。z/OSに関して言えば、VSAMはSMS拡張フォーマットに移行して適切なSMBバッファリング方法を選択する、のがVSAMアクセスのパフォーマンス・チューニングの早道となるようです。

拡張フォーマットVSAM データ・セットは、AMSのDEFINE CLUSTERでDSNTYPEにEXT属性を定義したDATAクラスを指定すれば割り振ることができます。DDステートメントで割り振る場合は、DSNTYPE=EXTREQを指定します。なお、SMBを使用するにはSTOCLASも追加して拡張フォーマットVSAM データ・セットをSMS管理データセットとして割り振る必要もあります。

作成後にAMSのREPROでローディングすれば、そのままVSAMデータセットとして使用できます。あるいは次のようにICEGENERユーティリティーで既存のVSAMデータセットから直接コピーして作成してもかまいません。

SMBを使用するには、DDステートメントにAMPパラメーターでACCBIASを指定します。DOはランダム・アクセスを最適化することを示します。シーケンシャル・アクセスの最適化であればSOです。ACCBIASパラメーターはDATAクラスでRecord Access Bias=SYSTEMを定義していれば不要ですが、プログラムがACBのMACRFでDIRとSEQの両方を指定していると順次アクセスも考慮されたバッファリング制御となってしまいます。MACRFがDIRになっていればACCBIAS=DOと同じになります。ACBのMACRFはCOBOLであればFILE-CONTROLのACCESS ISがDYNAMICかRANDOMかの違いで決まります。ACCESS IS RANDOMでなければACCBIAS=DOを指定した方がランダム・アクセスの処理では実行速度がより向上します。

なおACCBIASがDOの場合、アクセスするデータセットの大きさにもよりますが数MBから数十MBもの仮想メモリーを必要とします。ここに紹介したサンプルでは約10MBの拡張リージョンが追加で使われました。しかし、メモリー量に見合うだけの効果はあると言えるでしょう。

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