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【検証結果から理解するネットアップのフラッシュ技術】
第2回
バーチャル ストレージ ティアとオール フラッシュ アレイでオーバーサイジングを解決
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前回のおさらい

第1回では、「フラッシュ技術をリードするネットアップのポートフォリオとその棲み分け」と題して、ネットアップによるフラッシュ デバイスを活用する2つのアプローチ(バーチャル ストレージ ティアとオール フラッシュ アレイ)を、以下の通りに棲み分けました。

  • 共有型インフラ ⇒ バーチャル ストレージ ティア
  • 占有型インフラ ⇒ オール フラッシュ アレイ

詳しくは第1回の内容(下記URL)をご参照ください。

http://www.netapp.com/jp/communities/tech-ontap/jp-201304-flash-page.aspx

「容量」と「性能」の要件を満たすための HDD を使ったサイジング

ストレージに求められる主な要件として、「容量」と「性能」の2つがあります。HDD1 ドライブで TB 級の容量を持つ現在では、「容量」を満たすことは難しくないでしょう。これに対して、「性能」を満たすことが年々難しくなってきました。ある要件(求められる要件)の容量要件は満たせたとしても、性能要件を満たすために大量の HDD が必要になるため、オーバーサイジングが発生します(下図)。下の図では、 SATA および SAS を使って、オーバーサイジングなく満たせる要件の範囲(灰色)を表しています。それ以外の領域(白色)は、オーバーサイジングが必要な領域です。そして、ドライブあたりの容量が増加する一方で性能(回転速度)が向上していないため、このオーバーサイジングの領域は益々拡大していきます。

「容量」と「性能」の要件を満たすための HDD を使ったサイジング

では、下記の要件を満たすために必要なドライブ数を、SATA および SAS で簡単にサイジングしてみましょう(※)。

  • 必要な容量:100 テラバイト(TB)
  • 必要な性能:4KB のランダム読み込みで 40,000 IOPS の I/O 性能

※ 実際は、実効容量 (Right Sized Capacity) や RAID 構成などを考慮する必要があります。本内容でのサイジングでは、話をできるだけ簡単にするためにそれらの考慮点を省きます。

使用する HDD (SATA / SAS) のスペックは下記とします。4KB のランダム読み込みで期待できる IOPS 最大値も合わせて記載します。

  • SATA:3TB / 7,500 rpm ⇒ 75 IOPS(4KB ランダム読み込み)
  • SAS:900GB / 10,000 rpm ⇒ 140 IOPS(4KB ランダム読み込み)

サイジング結果

  • SATA の場合
    • 容量を満たすためのドライブ数 ⇒ 100TB / 3TB = 34 ドライブ
    • 性能を満たすためのドライブ数 ⇒ 40,000 IOPS / 75 IOPS = 534 ドライブ
  • SASの場合
    • 容量を満たすためのドライブ数 ⇒ 100TB / 900GB = 114 ドライブ
    • 性能を満たすためのドライブ数 ⇒ 40,000 IOPS / 140 IOPS = 286 ドライブ

この結果から、大容量化を続ける HDD で容量要件を満たすのは容易ですが、性能要件を満たすために大量の HDD が必要であることが分かります。とは言え、何百本もの HDD の導入は、コスト・設置スペース・消費電力などの観点で困難であるケースが多く、 HDD 数の不足によって、ストレージ I/O 性能がボトルネックになっているシステムが見受けられます。

フラッシュ デバイスは「価格性能比」で HDD に勝る

フラッシュは HDD と比べると容量が小さく高価なデバイスですが、桁違いのランダム読み込み性能を期待できます。例えば、前述の性能要件( 4KB のランダム読み込みで 40,000 IOPS )を満たすためのサイジングを、 SATA と SAS に加えて SSD でもしてみましょう。 SSD に対する 4KB のランダム読み込みの場合、1 ドライブあたり 8,000 IOPS を最大値(※)とします。

※この値は、フラッシュ デバイスのモデルや I/O ワークロードに大きく依存するのでご注意ください

【サイジング結果】

  • SATA で性能を満たすための本数 ⇒ 40,000 / 75 = 534本
  • SAS で性能を満たすための本数 ⇒ 40,000 / 140 = 286本
  • SSD で性能を満たすための本数 ⇒ 40,000 / 8,000 = 5本

このサイジング結果から、 HDD と比べて圧倒的に少ないドライブ数で性能要件を満たせることが分かります。高価なフラッシュ デバイスも、ドライブ数にこれだけの差がつけばコストが逆転します。H/W コスト(導入コスト)と消費電力を算出した値が下の図です。

フラッシュ デバイスは「価格性能比」で HDD に勝る

この結果から、フラッシュ デバイスは「価格性能比」で HDD に勝ると分かります。ストレージに求められる2つの要件は、それぞれを得意とするデバイスで満たすことでコストを最適化できます。

  • 容量要件は従来通り HDD で満たす
  • 性能要件はフラッシュ デバイスで満たす

フラッシュ デバイスによるオーバーサイジングの解消

「価格性能比」に優れるフラッシュ デバイスを活用することで、オーバーサイジングを改善し、最適なコストで要件を満たすことができます。大量の SAS で満たしていた要件を、数本の SSD と SATA で満たすことができたり、今までは満たすことが難しかった要件を、オーバーサイジングなく満たすことができるようになりました(下図)。

フラッシュ デバイスによるオーバーサイジングの解消

上の図には、まだ対応できていないオーバーサイジングの領域が残っています。容量はそれほど必要ではないが、何十万という IOPS が必要になるような領域を満たすのがオール フラッシュ アレイです。

フラッシュ デバイスによるオーバーサイジングの解消

ネットアップは、全ての要件に対して最適なフラッシュ デバイス活用のアプローチを提供できるように、「バーチャル ストレージ ティア」と「オール フラッシュ アレイ」のポートフォリオを掲げています。

次に、求められる容量と性能をもとに、各種ワークロード(下図の楕円)を図にマッピングしてみましょう。下の図は、2013年における多くのワークロードは、フラッシュ デバイスと HDD のハイブリッド構成で対応するのが最適だということを表しています。

フラッシュ デバイスによるオーバーサイジングの解消

更に、上の図に対してネットアップのフラッシュ技術を当てはめてみましょう(下図)。

フラッシュ デバイスによるオーバーサイジングの解消

前回(第1回)ご紹介した通り、「オール フラッシュ アレイ」である EF540 は、極めて高い性能要件に対応することができます。ネットアップによるフラッシュ デバイスと HDD のハイブリッド構成は「バーチャル ストレージ ティア」のアプローチです。FAS / Vシリーズのプラットフォームでバーチャル ストレージ ティアを活用することで、存在する多くのワークロードに最適に対応することができます。

次回の内容

今回の内容では、簡単なサイジングを交えながら、ネットアップによる2種類のフラッシュ活用のアプローチ(バーチャル ストレージ ティアとオール フラッシュ アレイ)を、「容量」と「性能」の観点での棲み分けをご紹介しました。次回は、バーチャル ストレージ ティアについて、より詳細な内容をご紹介したいと思います。

次回の内容

岩本 知博(いわもと ともひろ)

システム技術本部 パートナー SE 部 システムズエンジニア

ネットアップ株式会社

会津大学大学院 コンピュータ理工学研究科卒、外資系データベースメーカを経て2012年パートナー SE として入社。入社以来、パートナー支援とフラッシュソリューションを担当。最近はチンザノロッソがお気に入り。

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