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仮想サーバのパフォーマンスを高速化する オールフラッシュ ストレージ

ネットアップ、テクニカル マーケティング、エンジニア、Glenn Sizemore
ネットアップ、テクニカル マーケティング、エンジニア、Andrew Sullivan
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この記事は、一般的なユースケースへのオールフラッシュ ストレージの導入について検証するシリーズの第3弾です。

IT部門にとってのこの約10年は、仮想サーバ インフラへの移行に取り組んできた10年であったと言えるでしょう。ただ、仮想化そのものにあまりにも多くの関心が払われてきたため、サーバの仮想化自体が目的でないという事実が時として見失われがちだったのではないでしょうか。仮想化の目的は、インフラで実行するアプリケーションであり、この点は押さえておかなければなりません。

仮想サーバのパフォーマンスについて考える際には、仮想マシンの要件と、仮想マシンの内部で実行するアプリケーションの要件の両方について考慮する必要があります。VMwareを実行する40,000社以上のお客様を持つネットアップは、ストレージ業界のどのベンダーよりもこの点についてよく理解していると自負しています。

本稿では、仮想サーバ インフラ独自のパフォーマンス要件と、エコシステムのサポートについて検証、考察するとともに、高い投資効果(ROI)によって初期投資の回収を可能にするオールフラッシュ ストレージについて説明します。

仮想サーバのパフォーマンスを最大限に高めるには

仮想サーバのワークロードとI/Oブレンダー エフェクト

仮想サーバのI/Oパフォーマンスにもっぱら影響を与えるのは、「I/Oブレンダー エフェクト」として広く知られている現象です。ハイパーバイザーは、仮想マシンにストレージ容量を提供するために、通常、何らかの形の共有データストアを使用します。多数の仮想マシンから特定のデータストアへのI/Oストリームは、実際にはランダム化されます。単一の仮想マシンのI/Oストリームに含まれるシーケンシャルなコンポーネントはどれも失われ、ストレージ側から見ると完全にランダム化されます。

サーバ ハードウェアのコア数やメモリが拡張するにつれて、仮想サーバが求める要件と、こうした要件に応えるストレージの能力とのギャップは大きくなっており、結果としてサーバの利用率が低下しています。

仮想サーバ ワークロードの要件を満たすオールフラッシュ

仮想環境向けのストレージ環境には、I/Oブレンダー エフェクトを解消し、高い読み取り / 書き込みIOPSを一貫した低レイテンシで提供することが求められます。適切なオールフラッシュ ストレージ システムを導入すれば、この要件を満たし、結果としてサーバ全体の利用率を高めることができます。サーバ全体の利用率の向上は、サーバあたりの仮想マシン数の増加や、サーバ台数の削減、仮想化ソフトウェアのライセンス コストの削減につながり、パフォーマンス全体が向上するだけでなく、高いROIを達成できます。

仮想環境にどのようなストレージを選ぶかは、パフォーマンス以外の領域にも影響を与えます。現在と将来にわたって、ハイパーバイザーとアプリケーションをサポートできるオールフラッシュ アレイは、IT環境を構成するどのテクノロジ要素よりも重要であると言っても過言ではないでしょう。

さまざまなワークロードをサポート

サーバ仮想化は、このシリーズの記事ですでに取り上げたデータベース ワークロード とVDI ワークロードの上位概念にあたります。また、VDIは、単純化して言えば、特殊な仮想環境です(先月のVDIに関する記事では、データの削減、高可用性、拡張性といったメリットなどを取り上げましたが、そのほとんどが仮想インフラという上位概念にも該当します)。

仮想インフラは、一般に、異なる要件を持ち、優先順位も変化する多数のアプリケーションによって共有されています。適切なストレージを選択すれば、仮想環境とそこで実行されているアプリケーションから価値を最大限に引き出すことができます。

ハイパーバイザーのサポート

現在のところ、データセンターで実行しているハイパーバイザーが1つであっても、今後数年の間に複数のハイパーバイザーを実行することになる可能性は大いにあります。たとえば、Hyper-Vが主要なハイパーバイザーでない場合でも、コスト上の理由からMicrosoft®アプリケーションをMicrosoft Hyper-Vで実行することが一般的になりつつあります。

また、ハイパーバイザーは進化のスピードが速く、重要な新機能が毎年のようにリリースされています。新機能の多くは、ストレージに直接関連するものです。その端的な例が、VMware Virtual Volumesです。この新機能は、ポリシーベースの管理によって、VMware管理者とストレージ管理者のストレージ管理を簡易化し、ストレージに対する制御性を高めます。先日公開のブログ、Why Virtual Volumes? において、この点については詳しく触れていますので、どうぞご覧ください(VMworld 2015の開催が近づくこの数カ月の間にVirtual Volumesについて多くの情報が発信されるでしょう)。

つまり、さまざまなハイパーバイザーをサポートし、新機能への対応も早いオールフラッシュ アレイを選択することが肝心となります。また、仮想インフラの管理と運用に使用しているどのソフトウェアとも統合されるオールフラッシュ アレイであることも重要です。

アプリケーションのサポート

仮想インフラで実行されているアプリケーションは、基本的なインフラ サービスから、ビジネス クリティカルなデータベース アプリケーションまで多岐にわたっているのが一般的です。そこで、サービス品質を保証することのできるストレージを選択すれば、重要度の低いサービスが、重要度の高いサービスのI/Oニーズを妨げないようにすることができます。

また、より複雑なアプリケーションには、ファイルベースのNASプロトコルが必要であるなど、非常に具体的なストレージ要件があることが少なくありません。たとえば、Microsoftは、最新バージョンのSQL Serverを導入するお客様に対して、ファイバチャネルよりもSMB 3.0上に導入することを強く推奨するようになっています。たとえ今現在は必要なくとも、ハイパフォーマンスなNASをサポートできることが将来的に必要になることもあるでしょう。

最後に、アプリケーションとストレージの統合も大事なポイントです。アプリケーションと直接統合され、アプリケーションと整合性のあるスナップショットを作成したり、アプリケーションと整合性のあるレプリケーションを実行できるなどの、アプリケーション対応機能が備わっていることは重要です。また、レプリケーションやクローニングといった機能は、アプリケーションの開発を合理化します。さらに、開発、バックアップ、DRなどにコストの低いクラウド リソースの活用を検討する動きが広がっていることを考えれば、クラウドとの統合も重要な考慮事項であり、将来にわたってニーズを満たすインフラを構築する条件となります。

仮想サーバ ワークロードの要件を満たすネットアップのAll Flash FAS

NetApp® All Flash FASストレージは、実証済みのパフォーマンスを提供するとともに、ハイパーバイザーやビジネス アプリケーションを幅広くサポートするストレージです。仮想環境において、All Flash FASストレージの充実した機能や、パートナー エコシステム、アプリケーション エコシステムのサポートに肩を並べることのできるオールフラッシュ ストレージ ベンダーは存在しません。NetApp clustered Data ONTAP®ストレージ オペレーティング システムが搭載されたAll Flash FASハードウェアは、パフォーマンスの問題を解決するだけにとどまらず、仮想インフラを合理化し、ビジネス上の課題の解決を支援します。

ネットアップは、20年にわたって、データ管理、データ保護、データ削減などの充実した機能をData ONTAPに搭載するとともに、Data ONTAPにおいて各種アプリケーションやパートナーをサポートしてきました。clustered Data ONTAPを実行するAll Flash FASは、ネットアップが自信を持ってお勧めする、仮想サーバ環境に最適なストレージです。

図1に示しているように、All Flash FASは、マルチプロトコルをサポートし、マルチテナンシー、同機種または異機種混在ストレージ間でのスケールアウトに対応しているほか、圧縮、重複排除、クローニング、レプリケーションなどのデータ削減、管理機能を搭載しています。

図1)All Flash FASは、充実した機能を搭載した柔軟なエンタープライズ プラットフォームで仮想サーバ環境をサポートします。

All Flash FASは、充実した機能を搭載した柔軟なエンタープライズ プラットフォームで仮想サーバ環境をサポートします。

出典:ネットアップ、2015年

Data ONTAPは、他のオールフラッシュ ソリューションにはない次のような導入メリットを提供します。

  • セカンダリ コピーをHDD上またはクラウド内に保存:ディザスタ リカバリに備えるには、仮想サーバ データのセカンダリ コピーが必要です。Data ONTAPなら、データのセカンダリ コピーをフラッシュ以外のストレージやクラウド内に保存して、コストを最適化できます。
  • スペース効率に優れたクローンでスペースを削減:ネットアップのクローニング テクノロジを使用すると、仮想マシンの書き込み可能なコピーをほぼ瞬時に作成できます。クローンがストレージ容量を追加消費するのは、変更が生じた場合に限られるため、スペースを最大584分の1に削減でき、大きなメリットを達成できます。たとえば、ハイパーバイザーのスナップショットを作成すると、メタデータに消費されるストレージ容量が20%増えるとされていますが、ネットアップなら、消費容量の増加を回避し、標準搭載のクローニング機能を使用して、より高密度なクローンを作成できます。またこれは、プロビジョニング時間の短縮にもつながります。
  • データを自在に移動:clustered Data ONTAPなら、実行中のアプリケーションを中断することなく、必要なときにデータをオールフラッシュ ストレージに移動できます。このため、最初はハイブリッド ストレージから始め、必要になった時点でオールフラッシュに移行することが可能です。あるいは、最も重要な仮想マシンとアプリケーション ワークロードをAll Flash FASで実行し、その他の仮想マシンにはハイブリッド ストレージを使用して、両者の間でデータを透過的に移動することも可能です。
  • ストレージのQoS機能でワークロードに優先順位付け:ストレージのQuality of Service(QoS)機能を使用すると、共有仮想インフラ環境内で実行しているビジネス クリティカルなアプリケーションに予測可能なパフォーマンスを提供することができます。
  • データを保護する豊富なオプション:仮想環境で実行されているアプリケーションの多くは、ビジネス クリティカルです。Data ONTAPを搭載するAll Flash FASなら、ディスクベースのバックアップ、クラウドへのバックアップ、非同期レプリケーション、最大200km離れたサイト間での完全同期レプリケーションなど、クリティカルなデータを保護する豊富なオプションを利用できます。

All Flash FASのパフォーマンスとROI

書き込みに最適化された設計のAll Flash FASは、VDI環境をはじめとする書き込み中心のアプリケーションに優れたパフォーマンスを発揮する一方、デスクトップあたりのコストも55ドル 以下と、コスト パフォーマンスにも非常に優れています。詳細については、ネットアップが実施したVDIテストについて紹介したTR-4307:『NetApp All-Flash FAS Solution for VMware Horizon View』をご覧ください。

ネットアップは、All Flash FASが仮想環境とアプリケーションにもたらす効果についての検証を行っています。現在はまだ中間段階ですが、ディスク ストレージをAll Flash FASに切り替えるだけで、サーバのCPU利用率を最大4倍に向上するという結果が出ています。つまり、All Flash FASにアップグレードすることで、サーバの利用率を高め、サーバあたりの仮想マシンの台数を増やすことができます。サーバあたりの仮想マシンの台数が倍になれば、必要なサーバ台数が半分になり、ハードウェア コストを直接的、間接的に削減できるとともに、ライセンス コストを削減できる可能性も出てきます。

同じ計算は、SQL Server、Oracleなどのデータベースにも当てはまります。この2つのデータベースは、コア単位でのライセンスに切り替わったため、高いコスト削減効果を達成して、All Flash FASにアップグレードするコストを相殺できます。

仮想サーバ インフラのエコシステムを包括的にサポート

ネットアップは、何年にもわたって、自社のストレージ ソリューションを幅広い仮想化ソフトウェアと連携させる取り組みに力を入れ、仮想化製品のエコシステムとの緊密な統合にも積極的に取り組んできました。VMware vSphere、Microsoft Hyper-V、Citrix XenServerに加え、ネットアップは、Oracle VMとKVMにも対応しています。

図2)一般的なハイパーバイザーと統合されるNetApp clustered Data ONTAP

一般的なハイパーバイザーと統合されるNetApp clustered Data ONTAP

出典:ネットアップ、2015年

VMware

すでに触れたように、ネットアップには、VMwareと共通のお客様が数多くいらっしゃいます。長年にわたる連携の結果、両社の製品は緊密に統合されており、お客様にメリットをもたらしています。たとえば、2015年3月に、VMware Virtual Volumesをはじめとする、多くの新機能を搭載したVMware vSphere 6の一般提供の開始が発表されましたが、ネットアップは、その直後にvSphere 6のリリースをサポートする、clustered Data ONTAP版の最新のNetApp Virtual Storage Console(VSC 6.0)とVASAプロバイダをリリース しています(詳細については、サイドバーの「ネットアップ、vSphere 6とVirtual Volumesをサポート」をご覧ください)。

Hyper-V

ネットアップは、Hyper-Vのサポートに早くから投資を始め、Windows Server 2008においてHyper-Vが初めてリリースされた際に、NetApp SnapManager® for Hyper-Vソフトウェアと、OnCommand Plug-in for Microsoftを同時に発表しました。このように早期に投資を開始したことによって、ネットアップはHyper-Vのロードマップの充実に貢献し、今日、Hyper-Vのお客様に革新的なテクノロジを提供するに至っています。また、こうした機能が発展して、Data FabricでAzureクラウドをサポートするに至っています(詳細については、サイドバーの「ネットアップの革新的なHyper-V向けテクノロジ」をご覧ください)。

XenServer、KVM、Docker

ネットアップは、あらゆる形の仮想化に対応することが重要であると考えています。Citrixについても、Citrix ShareFile、Citrix Cloud Platformとの統合を実現するなど、ネットアップは素早く対応しました。KVM、Oracle VM、Dockerなどの新たに登場するクラウド プラットフォームや仮想化プラットフォームに移行するワークロードが増えるにつれて、ネットアップもサポートを提供しています。また、こうしたプラットフォームをサポートするだけにとどまらず、自社のストレージ エコシステムを活用して、ビジネス バリューと運用効率を高める革新的な方法を開発しています(Dockerの詳細については、「Quickly Deliver Applications with Docker Container Technology」 をご覧ください)。

仮想サーバ インフラに最適なストレージを選択するには

仮想インフラの要件を満たすためにオールフラッシュ アレイを検討されているなら、アーキテクチャとエコシステム サポートの両方を慎重に考慮する必要があります。書き込みに最適化されたアーキテクチャに、実績のあるデータ削減機能とデータ管理機能を搭載しているAll Flash FASなら、仮想インフラに最適なストレージ環境を構築できます。また、All Flash FASは、統合性においても他ソリューションを圧倒しています。主要なすべてのハイパーバイザーに加え、Microsoft SQL Server、Microsoft Exchange、Microsoft SharePoint、Oracle、SAPなどの一般的なエンタープライズ アプリケーションとも統合されるAll Flash FASは、仮想サーバ インフラの高速化に最適な選択肢です。

さらに、All Flash FASはData ONTAPをベースとしているため、既存のclustered Data ONTAPエコシステムとの統合が可能です。このため、パフォーマンスを最大限に高めるオールフラッシュから、大容量を実現するSATAディスクまで、幅広いストレージから自由に選択して、仮想アプリケーションのあらゆる要件を満たすことができます。データ移動もシステムを停止することなく、ストレージ側で処理できるため、処理負荷の高いサーバの負担を軽くすることができます。また、ネットアップのData Fabricアプローチ によって、データセンターからクラウドへ仮想マシンやデータを容易に移動することができます。

参考資料

お勧めのベストプラクティス

VDI

FlexPod



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Glenn Sizemore Glenn Sizemore
ネットアップ
テクニカル マーケティング
エンジニア

Glenn Sizemoreは、インフラ クラウド エンジニアリング チームでクラウドと自動化を専門としているリファレンス アーキテクトです。特にMicrosoftのソリューションを担当しており、「FlexPod DataCenter with Microsoft Private Cloud Fast Track」リファレンス アーキテクチャの構築に加わったほか、ネットアップ ストレージ環境でMicrosoftソフトウェアを使用する場合のベストプラクティスの開発に携わっています。
Andrew Sullivan Andrew Sullivan
ネットアップ
テクニカル マーケティング
エンジニア

Andrew Sullivanは、IT業界での勤務期間が10年を超え、データベース開発、DevOps、仮想化に関する豊富な経験を持っています。現在は、ストレージと仮想環境の自動化と、VMwareエコシステムとの統合に力を注いでおり、日常的に実行されるワークフローの簡易化を推進しています。
関連情報
ネットアップ、vSphere 6とVirtual Volumesをサポート

ネットアップは、先頃、新たにリリースされたVMware vSphere 6をサポートする、clustered Data ONTAP版のNetApp Virtual Storage Console(VSC 6.0)とVASAプロバイダ をリリースしました。また、Virtual Volumesテクノロジの設計およびリファレンス パートナーを務めました。このため、ネットアップのインプリメンテーションが標準となり、またネットアップは現在、単一プラットフォームからNFSプロトコルとSANプロトコルの両方をVirtual Volumesでサポートする唯一のベンダーとなっています。次の記事、ブログ、ポッドキャストで、このテクノロジの詳細をご覧いただけます。

ネットアップの革新的なHyper-V向けテクノロジ

ネットアップは、Microsoft Hyper-Vの次のような主要機能を包括的にサポートして、他社をリードしています。

オフロード データ転送(ODX):ODXのサポートによって、Microsoft Windowsにおいてすべてのデータ転送をネットアップ ストレージにオフロードすることが可能になり、ホストやネットワークへの負荷が軽減されます。同じボリューム内でのコピーのほか、同じネットアップ ノード上にあるボリューム間でのコピー、別のノードにあるボリュームとのコピーに利用できます。ネットアップは、可能な場合、このデータ転送にFlexCloneテクノロジを使用しています。このため、転送は、わずかな時間で完了し、追加のストレージを消費することもありません。また、ネットアップは、このオフロード機能をプロトコルの境界を越えて使用できるようにしているため、ストレージ プロトコルに関係なくODXを使用できます。

SMI-S: SMI-Sは、ストレージ管理を目的にSNIAが提供している標準インターフェイスです。ネットアップは、ネットアップ ストレージをMicrosoft環境に完全に統合するためにSMI-Sを使用しています。他社製のポータルを使用しなくとも、Windows ServerまたはVirtual Machine Manager内からストレージを直接管理できます。

SMB 3.0:ネットアップは、SMB 3.0プロトコルを早期にサポートしたベンダーの1つであり、当初の仕様の開発を支援しました。SMBノードを自動でバランシングする自動検索機能や、RDMAと互換性のあるNICやスイッチを使用せずに既存のIPインフラを使用できる機能などの、革新的なテクノロジを提供しています。
関連情報
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