NetApp Tech OnTap NetApp Logo
NetApp Tech OnTap
     
Data ONTAP 8 Cluster-Mode搭載の
エンタープライズ対応スケールアウト ストレージ
Mike McNamara
(プロダクト マーケティング担当シニア マネージャ)

スケールアウト ストレージの概念はシンプルです。単一のストレージ システムを限界まで拡張し、さらに別のストレージ システムを追加するというアプローチとは異なり、複数のストレージ ノードを使用してクラスタを構成し、単一のエンティティとして管理します。クラスタにノードを追加していくことができるため、ストレージ容量やパフォーマンスを予測し、必要な分だけ段階的にストレージ リソースを拡張することができます。

これまで、さまざまなベンダーがスケールアウト ストレージ製品を提供してきましたが、これらはどれもストレージに対する主要なニーズを満たすには至っていません。他社のこうしたストレージは、技術分野や工学分野のアプリケーション用に特化され、NASのみに対応し、特定の種類やモデルの専用ストレージ コントローラにのみ対応するものがほとんどで、多くのストレージの利用者が求めているストレージ効率化機能やデータ保護機能は、限定的か、まったくサポートされていません。

NetApp® Data ONTAP® 8は、統合された包括的なスケールアウト ソリューションを提供する初の製品であり、高度に仮想化された環境に対応する、柔軟性に優れたノンストップ稼働のストレージ インフラを提供します。ネットアップのスケールアウト アプローチは、次のような機能をもたらします。

  • ユニファイド ストレージ:FC、FCoE、iSCSI、NFS、pNFS、CIFSに対応
  • ノンストップ オペレーション:メンテナンスやアップグレードの際にも計画的停止が不要
  • 統合データ プロテクション:NetApp Snapshot™テクノロジとSnapMirror®レプリケーションを活用
  • 異機種混在のクラスタ構成:異なる種類のコントローラやディスクを統合可能、また1つのクラスタ内でストレージの階層化が可能
  • 革新的なStorage Efficiency機能:重複排除、シンプロビジョニング、圧縮機能など
  • シンプルな管理:大規模環境にも対応
  • セキュア マルチテナンシー:Vserverを使用してセキュアな分離を実現
  • 並外れた拡張性とパフォーマンス:ストレージを50PBまで拡張可能であるほか、SPECsfs2008_nfs.v3において、1秒当たり150万opsを超えるスループットを記録

また、最新リリース バージョンのData ONTAP 8.1.1では、パフォーマンス、管理性、サポート性を強化する各種新機能が追加されており、これらの機能は、Cluster-Modeと7-Modeのどちらでも利用可能です。

本稿では、Data ONTAP 8 Cluster-Modeのスケールアウト機能に重点を置いて説明します。

Cluster-Modeについて

Data ONTAP 8 Cluster-Modeは、ネットアップ ストレージのスケールアウト構成を可能にします。Cluster-Modeの基盤となる要素は、お馴染みのNetApp HAペアです。HAペアとは、2台のストレージ コントローラを同じディスク セットと相互接続したものです。1台のコントローラに障害が発生すると、障害が発生したコントローラのストレージをもう1台のコントローラが引き継ぎ、データの提供を維持します。

Cluster-Modeでは、各ストレージ コントローラはクラスタ ノードと呼ばれます。ノードには異なるモデルやサイズのコントローラを使用できます。たとえば、FAS2240、FAS3270、FAS6280、FAS3040、Vシリーズ オープン ストレージ コントローラ(EMC、HDS、HP、IBMといったサードパーティ製のストレージ アレイのフロントエンド ゲートウェイとして機能)をすべて同じクラスタ内に含めることができます。また、複数のディスクは、アグリゲートとしてグループ化されます。アグリゲートとは、特定の種類のディスク グループのことで、1つ以上のRAIDグループで構成し、NetApp RAID-DP®によって保護することができます。

クラスタ ノード間のデータ通信と、論理または物理ストレージ デバイス間のデータ移動には、冗長性のある単一の専用10ギガビット イーサネット ネットワークが使用されます。また、管理機能には別のネットワークが使用されます。

図1は、異機種混在型のクラスタ ストレージを示したもので、Vシリーズなどのコントローラと、複数のストレージ プロトコルが使用されています。また、さまざまな種類のディスクがサポートされており、データやワークロードの要件に合ったパフォーマンスとコストを実現しています。図の左側にあるシステムは、ハイパフォーマンスなシステムで、FAS6280などのハイエンドのコンローラと、SASやSSDなどの高速ドライブによって構成されています。クラスタの右側にあるシステムには、FAS3240などのミッドレンジ コントローラと、大容量のSATAドライブが採用されており、ギガバイトあたりのストレージ コストが最小限に抑えられています。要件が変更された場合は、システムを停止させることなくクラスタ内でデータを移動し、パフォーマンスや容量を最適化することができます。たとえば、半導体チップの設計などの、ハイパフォーマンスを必要とするプロジェクトが終了したら、コストの低いストレージにプロジェクトを移動し、チップを改良する際には、再びプロジェクトをハイパフォーマンス ストレージに戻すことができます。

単一機種でクラスタを構成し、さまざまなアプリケーションのパフォーマンスや容量を最適化することもできます。この後に紹介する、拡張性とパフォーマンスのセクションでは、単一機種で構成するクラスタの例をご説明します。

1つの異機種混在型ストレージ クラスタに、高性能ストレージと大容量ストレージの両方を使用可能。多様なワークロード要件に対応できる上、単一のネームスペースで、さまざまなタイプのサービスを提供することが可能になります。

図1)1つの異機種混在型ストレージ クラスタに、高性能ストレージと大容量ストレージの両方を使用可能。多様なワークロード要件に対応できる上、単一のネームスペースで、さまざまなタイプのサービスを提供することが可能になります。

ノンストップ オペレーション

現在、ITサービスは、ビジネスを運営する上でますます欠かせない存在となっています。そのため、計画的か否かに関わらず、ダウンタイムは許容されない時代となりつつあります。ダウンタイムが発生すれば、ビジネス チャンスの損失、顧客満足度の低下、企業としての競争力低下といった事態を招きかねません。ストレージ インフラの常時稼働と、データへの常時アクセスは、いまや必須なのです。Data ONTAP 8 Cluster-Modeには、ノンストップ オペレーションを実現する機能が標準搭載されています。そのため、ハードウェアやソフトウェアのメンテナンスや更新の際にも、ストレージ インフラを通常どおりに稼働させ、データにアクセスすることが可能です。

ハードウェアの更新時には、システムを停止せずに、HAペアからストレージクラスタ内の別のHAペアにデータを移行し、クラスタから古いハードウェアを撤去することができます。データをオフラインにする必要はありません。

Data Motion™ for Volumesとして知られる、個々のデータ ボリュームを移動する機能を使用すると、何らかの理由でクラスタ内でデータを再配分する必要が生じた場合に、いつでもデータの再配分を実行できます。DataMotionは、NASおよびSANホストに対し、システム停止ゼロの透過的なデータ移動機能を提供します。このアプローチなら、システムを稼働させたままソフトウェアやハードウェアを更新できるため、データのライフサイクル全体にわたって、営業時間内でもシステムを停止することなくストレージ インフラの管理、アップグレード、メンテナンスが行えます。

Cluster-Mode環境では、Data ONTAPのバージョン アップグレード、ファームウェア(システム、ディスク、スイッチ)のアップグレード、障害の発生したコントローラ、コントローラ内のコンポーネント(HBA、NICなど)の交換、障害の発生したケーブル、ドライブ、I/Oモジュールの交換など、ハードウェアとソフトウェアの保守がシステム停止無しで行えます。

さらに、Data ONTAP 8を使用すると、クラスタに対するストレージ コントローラとシェルフの追加や、HBAやFlash Cacheの追加、コンポーネントのアップグレードが、ダウンタイム無しで行えます。また、複数のコントローラ間でデータの再配分を行ってパフォーマンスを向上したり、コントローラ間でデータを移動させて容量のリバランシングを行ったり、クラスタ内のストレージ階層間でデータを再配分してディスクのパフォーマンスを最適化することもできます。

マルチテナンシー

パブリック クラウドのユーザや、プライベート クラウドを他のビジネス ユニットと共有しているユーザにとって重要なのは、データがコンピューティング、ネットワーク、ストレージ階層において安全に分離されることです。Data ONTAP 8のクラスタリング機能は、Vserver内の論理インターフェイス、LUN、ボリュームなどのストレージ エンティティを分離することにより、ストレージ階層のマルチテナンシーを実現します。

Data ONTAP 8 Cluster-Modeは、Vserverを使用してマルチテナンシーを実現

図2)Data ONTAP 8 Cluster-Modeは、Vserverを使用してマルチテナンシーを実現

Vserverは、セキュアな仮想ストレージ コンテナで、VserverごとにIPアドレス、ネームスペースが割り当てられ、管理上のセキュリティを確保できます。Vserverには、クラスタ上のあらゆるノードに配置されているボリュームを格納することができます。Data ONTAPのクラスタリング機能は、単一のクラスタ内で、1~数百までのVserverをサポートします。

各Vserverでは、1つ以上のSAN(FC、FCoE、iSCSI)およびNAS(NFS、pNFS, CIFS)アクセス プロトコルを使用でき、1つのVserverには、1つ以上のボリュームと論理インターフェイス(LIF)が含まれます。LIFは、IPアドレス(NASクライアントおよびiSCSIホストが使用)またはWWN(FCおよびFCoEアクセスの場合)のいずれかを提示します。それぞれのLIFは、NICまたはHBA上のホーム ポートにマッピングされ、NICおよびHBAポートを仮想化します。各Vserverには、一連の専用のLIFが必要です。1つのクラスタ ノードには、最大で128個のLIFを定義できます。各Vserverには、独自のネームスペースが適用されるため、各Vserverに関連付けられているユーザは、完全に分離されます。また、必要に応じて各Vserverの管理をそれぞれ別の管理者に委任し、ボリュームのプロビジョニングなどをVserver単位で行うことができます。マルチテナント環境では、こうした機能が特に重要となります。

拡張性とパフォーマンス

現在、NAS構成は24ノードまで拡張できます。SAN構成の場合は、6ノードにまで拡張可能です。ネットアップは、業界標準のベンチマークに基づき、NASとSAN(ファイルおよびブロック)双方のパフォーマンス値を公開しています。

NASのパフォーマンス

ネットアップで、SPECsfs2008_nfs.v3ベンチマークに基づいて、Cluster-Modeのファイル サービス パフォーマンスを評価したところ、クラスタ構成のFAS6240の場合、1秒あたり150万ops以上という最高レベルのパフォーマンスで、24個のノードを使用してリニアに拡張できることが分かりました。このパフォーマンスは、Data ONTAP 8 Cluster-Modeが、あらゆるワークロードに対応する拡張性とパフォーマンスを備えていることを実証しています。こうした検証結果の詳細については、過去のTech OnTap®記事で紹介しておりますので、是非ご覧ください。

SANのパフォーマンス

ネットアップは、Data ONTAP 8.1.1 Cluster-Modeを使用した6ノード構成のFAS6240ユニファイド ストレージ クラスタでも、Storage Performance CouncilのSPC-1に基づいてブロック アクセス パフォーマンス テストを行いました。このSPC-1ベンチマーク テストの結果、1秒あたりのI/O処理(IOPS)は約25万回、1秒毎のI/Oコストは6.69ドル、最短応答時間(LRT)は、0.99ミリ秒という結果が出ています。つまり、こうしたモジュラ型のスケールアウト モデルを基盤とすることで、コントローラのパフォーマンスとノード数の両方を徐々に継続的に拡張できるということです。

相対性能の点で見ると、この6ノード構成のFAS6240は、LRTの計測を行った全ストレージ構成の上位10%に該当します。また、このIOPSを、当社が発表したFAS3270のSPC-1ベンチマーク テスト結果と比べると、パフォーマンスが267%高く、コストが12%低いことがわかります。さらに、他の大半のベンダーはSPC-1テストに割引価格を適用していますが、ネットアップでは、定価を適用しています。そのため、競合他社に比べると、IOPSあたりのコスト効果は控えめですが、その実証性は他社より優れていると言えます。

エンタープライズ コンテンツ リポジトリに最適なInfinite Volumeテクノロジ

企業では今、ペタバイト級の膨大なデータが生成されており、コンテンツを柔軟に効率よく保存し、管理し、読み出すことが、ますます困難になっています。さらに、企業の多くが、数十年という長期間にわたってデータを保管する必要に迫られており、同時に、保管場所に関わらずデータにアクセスできる機能が求められています。ネットアップは、こうしたエンタープライズクラスのコンテンツ管理に求められる拡張性を実現するために、Infinite Volumeを開発しました。Infinite Volumeを使用すれば、複数の小規模コンテナでデータを構造化する必要がなくなり、管理の複雑さが解消されます。

NetApp Infinite Volumeは、Data ONTAP 8.1.1を実行するクラスタ構成ストレージ専用のテクノロジです。単一のNFSv3マウント ポイントで最大20PBにまで拡張でき、20億個ものファイルをすべて1つのVserverに格納することが可能です。現在、Infinite Volumeは、最大5つのHAペア、つまり10ノードをサポートしています(Data ONTAP 8.1.1使用時)。

Infinite Volumeは、クラスタを構成するノードを一括管理できる複合的なボリュームです。ボリューム内に複数のサブ ボリューム(下位ボリューム)を構築し、そのすべてにわたってデータを配分することができます。また、単一のアクティブなネームスペース用サブ ボリュームに、コンテンツ リポジトリ全体のネームスペース階層を格納でき、このボリュームの内容を、NFSクライアントから確認できます。すべてのメタデータ検索(ディレクトリ スキャン、ファイルのオープン、属性の取得など)は、ネームスペース用のサブ ボリュームで実行されます。続いて行われる読み取りと書き込みの処理は、アクセス対象のファイルを含むデータ用サブ ボリュームを所有しているノードに対して直接実行されます。データが取り込まれると、Infinite Volume全体で自動的にデータの負荷分散が行われます。

Infinite Volumeは、OnCommand® System Manager 2.1を使用して、シンプルに管理できます。データ保護やレプリケーション用のSnapshotコピーを、Infinite Volumeごとに作成し、リポジトリ内のすべてのサブ ボリューム全体で連携的に使用できるため、データの整合性が維持されます。

Infinite Volumeにより、ノンストップ オペレーションや、高度なストレージ効率化機能など、Data ONTAP Cluster-Modeに備えられている耐障害性機能と高可用性機能をすべて提供します。

NetApp Infinite Volumeは、エンタープライズ コンテンツ リポジトリを可能にする機能

図3)NetApp Infinite Volumeは、エンタープライズ コンテンツ リポジトリを可能にする機能

Flash Poolテクノロジ

Data ONTAP 8.1.1のリリースに伴い、ネットアップは7-ModeとCluster-Mode構成の両方で拡張性とパフォーマンスをさらに強化する新機能、Flash PoolテクノロジをData ONTAPに追加しました。Flash Poolは、エントリレベル システムを含む、すべてのネットアップ ストレージ システムでサポートされています。他のベンダーは、エントリレベルのストレージ市場に、このような機能を提供していません。

Flash Poolは、アグリゲートレベルの読み取りと書き込みを永続的にキャッシングする機能です。Flash Poolを使用すると、SSDで構成されたRAIDグループを、HDDアグリゲートに追加できるため、SSDのみを使用したアグリゲートと同等のパフォーマンスを、HDDのみのアグリゲートを使用したときに近い、低コストで実現できます。アグリゲート内で比較的少数のSSDを永続的なキャッシュに使用することで、ランダム リードとランダム ライトの双方を高速化できます。

Flash Poolは、NetAppバーチャル ストレージ ティア(VST)の一部を担う機能であり、その動作には、NetApp Flash Cacheと同様の特徴が数多くあります。Flash Poolは、Flash Cacheと同様、4KBというきめ細かな単位でデータをリアルタイムで処理する上、完全に自動化されており、ネットアップのStorage Efficiency機能やデータ保護テクノロジと連携動作します。さらに、Flash Poolを使用すると、ランダムに書き込まれたデータをキャッシングできます。フェイルオーバーやテイクオーバー時にも、アグリゲート単位のキャッシュ データに引き続きアクセスし、データを利用できるため、安定したパフォーマンスを維持できます。Flash PoolとFlash Cacheは、同じシステム上に混在させることができます。また、システム停止をすることなく、既存のアグリゲートにFlash Poolを適用することができます。

NetApp Flash Poolテクノロジ

図4)NetApp Flash Poolテクノロジ

まとめ

Data ONTAP 8 Cluster-Modeは、ハイパフォーマンスを実現し、遅延を軽減するだけでなく、ネットアップのStorage Efficiency機能とデータ保護機能をすべて提供し、ノンストップ オペレーション(NDO)を可能にします。また、セキュア マルチテナントやクラウド環境を完全にサポートします。

FASシステムとVシリーズのどちらを選択した場合でも、Data ONTAP 8 Cluster-Modeなら、「常時稼働」を実現する優れた信頼性によってノンストップ オペレーションを可能にし、卓越した柔軟性で市場の変化に先手を打ち、ビジネス拡張に必要な運用効率を実現できます。また、ネットアップは数多くのパートナー企業とエコシステムを構築しているため、こうした企業の製品と統合することで、一層の成功を収めていただくことを可能にしています。

 Cluster-Modeに関するご意見をお寄せください。

ご質問、意見交換、情報提供は、ネットアップのコミュニティ サイトまでお願いいたします。

Mike McNamara、プロダクト マーケティング担当シニア マネージャ

Mikeはコンピュータ業界で23年を超えるマーケティング経験があり、うち17年は、特にストレージを中心に扱ってきました。Adaptec、EMC、Hewlett Packardに在職後、NetAppに入社し、以来6年以上当社で勤務しています。また、MikeはFibre Channel Industry Association(FCIA)のマーケティングに関する議長を務め、Ethernet Allianceのメンバーでもあり、業界イベントで数多くの講演を行っています。

Tech OnTap
定期購読はこちらよりご登録ください。
Tech OnTapは、ITに関する解説のほか、実用性の高いベストプラクティス、ヒントやツール、開発の舞台裏を探るインタビュー、デモ、ピア レビューなど、貴重な情報満載の月刊ニュース レターです。

ネットアップ コミュニティのTech OnTap から今すぐご登録ください。

関連情報
関連情報
Data ONTAP 8の詳細情報

Data ONTAP 8をもっと詳しく知りたいとお考えのお客様は、以下にご用意した、最近のTech OnTapの記事やその他のリソースを是非ご覧ください。

関連情報
 
TRUSTe
お問い合わせ   |   購入方法   |   フィードバック   |   採用情報  |   登録   |   プライバシーポリシー   |   © 2012 NetApp