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clustered Data ONTAPのStorage Efficiency機能について
Julian Cates
Julian Cates
テクニカル マーケティング エンジニア

clustered Data ONTAP®は、物理ストレージを一連のStorage Virtual Machine(SVM)に抽象化する、高度に仮想化されたストレージ オペレーティング システムです。この抽象化によって、SANとNASの両方で、ポリシーベースのストレージ サービスを提供するとともに、マルチテナンシー機能を標準実装することが可能になっています。Tech OnTap®ニュースレターでは、最新リリースであるclustered Data ONTAP 8.2の機能に焦点を当てた記事をこれまでに2回掲載してきました。第1弾では、新機能の概要をご紹介し、第2弾ではノンストップ オペレーション機能について詳しく取り上げました。

clustered Data ONTAPは、ストレージとIT担当者両方の生産性や効率を向上させるため、ITチームを拡大せずにストレージ インフラを拡張できます。管理プロセスも拡張性に優れているため、ストレージが2倍に増えても作業が2倍になることはありません。機能セットや手順が共通しているため、複雑なタスクが簡易化され、IT担当者は、より次元の高い問題の解決に集中できるようになります。また、規模が拡大するにつれて運用効率が向上します。

また、パフォーマンス、容量、セキュリティの要件が異なるワークロードやテナントを統合して、同じインフラを共有でき、 包括的なStorage Efficiencyテクノロジを使用して、ストレージ コストを削減できるのも、clustered Data ONTAPならではの特長です。

本稿では、clustered Data ONTAPに搭載された一連のStorage Efficiencyテクノロジについて取り上げます。Storage Efficiencyテクノロジは、単独で使用しても、必要なストレージの総容量を大幅に削減しますが、組み合わせて使用すればさらに効果を発揮します。ストレージ容量の削減は、CAPEX(設備投資)の削減につながることはもちろんですが、消費電力、冷却コスト、データセンターのスペース、管理オーバーヘッドの削減にも大きく貢献します。

複数のStorage Efficiencyテクノロジを使用すると、ストレージの削減量がさらに増え、ストレージの総コストを削減できます。

図1) 複数のStorage Efficiencyテクノロジを使用すると、ストレージの削減量がさらに増え、ストレージの総コストを削減できます。

また本稿では、clustered Data ONTAP 8.2で新たに追加されたSnapVault®テクノロジを中心に、ストレージの効率化に貢献するおなじみのData ONTAPテクノロジの新機能や変更点をご紹介します。

clustered Data ONTAPと7-Mode

Data ONTAP 7GとData ONTAP 8 7-ModeのStorage Efficiencyテクノロジについては、よくご存じの方も多いことと思います。clustered Data ONTAPに搭載されているStorage Efficiency機能の大部分は、前世代のものと大きな変更はありません。ここ数年、Tech OnTapのBack to Basicsシリーズをお読みいただいている方なら、シンプロビジョニング、重複排除、FlexClone®、SnapMirror®、RAID-DP®、圧縮といったネットアップのテクノロジや機能については、すでによくご存じのことと思います。もし、なじみのない機能がありましたら、基礎知識がわかりやすく解説された、次のBack to Basicsシリーズをぜひご一読ください。

これまでのところ、SnapVaultは取り上げられていません。ご注目いただきたいのは、シンプロビジョニング、重複排除機能、圧縮機能、RAID-DPがいずれも無償で提供されている点です。NetApp FASシステムまたはVシリーズ システムを購入されたお客様は、以上のテクノロジを無償でご利用になれます。

Storage Efficiencyテクノロジのうち、RAID-DPやSnapshotなどは、7-Modeとclustered Data ONTAPとでほとんど変わらないため、本稿では取り上げません。では、clustered Data ONTAPで追加された新機能や変更点についての話に移ってまいりましょう。最初に取り上げるのは、SnapVaultです。

SnapVault:clustered Data ONTAP 8.2で追加された新機能

clustered Data ONTAPに搭載された新しいStorage Efficiency機能の中で最も重要なのが、シン レプリケーションを実行するSnapVaultテクノロジです。SnapVaultは、スペース効率の高いディスクツーディスク バックアップを実現するネットアップのソリューションで、 プライマリ ボリュームのNetApp Snapshotコピーを使用して、非同期でレプリケーションを実行します。1度ベース ライン コピーを作成すると、以降は差分バックアップを実行するだけで済みます。差分バックアップでは、Snapshotコピーが最後に作成されて以降に変更されたブロックのみが複製されるため、非常に効率的です。

SnapMirror関係は、必要に応じてSnapVault関係に変更することができます。SnapMirrorとSnapVaultの運用面での大きな違いは、SnapVaultの場合、プライマリ ボリュームとセカンダリ ボリュームで、Snapshotコピーの保持スケジュールを変更できる点です (Snapshotコピーが差分バックアップとして機能します)。プライマリ ストレージからリリースされたSnapshotコピーをセカンダリ ストレージ上に維持できます。維持できるSnapshotコピーの数は、ボリュームあたり最大で251個です。

clustered Data ONTAP 8.2に搭載されたSnapVaultの新機能

図2) clustered Data ONTAP 8.2に搭載されたSnapVaultの新機能

SnapVaultは、7-ModeのVolume SnapMirrorと同様に、ボリューム レベルで機能し、ソース ボリュームのストレージ削減効果をネットワーク上や、セカンダリ ボリューム上でも維持します。プライマリ ボリュームで重複排除や圧縮が実行されている場合、セカンダリ ボリュームも同じ状態になります。プライマリで重複排除や圧縮を有効にすると、各バックアップのサイズが小さくなり、必要なネットワーク帯域幅も削減されます。デスティネーションで重複排除や圧縮を実行し直す必要がなくなり、バックアップ時にネットワーク経由で送信する物理ブロックが削減されるため、バックアップにかかる時間を短縮できます。場合によっては、大幅に短縮されることもあります。

必要であれば、プライマリとセカンダリでStorage Efficiencyの設定を変えることもできます。たとえば、プライマリでは重複排除機能、セカンダリでは重複排除機能と圧縮機能を有効にするといったことが可能です。

SnapVaultは次のようなメリットをもたらします。

  • バックアップを高速かつ効率的に作成できます。このため、バックアップの作成頻度を増やして保護レベルを高めることができます。
  • さまざまなリストア処理(エンドユーザが自ら参照してリストア、フルボリュームのリストア、単一ファイルのリストアなど)を高い信頼性で実行できます。
  • FlexCloneを使用してバックアップ データを複製し、業務に活用できます。
  • System Manager 3.0とUnified Manager 6.0を使用して、シンプルに管理できます。
  • OnCommand® WorkFlow Automation 2.1を使用してSnapVault関係を設定できます。

ファンイン構成、ファンアウト構成、カスケード構成

ファンイン構成: SnapVaultはさまざまな構成に対応しています。たとえば、広く使用されている「ファンイン」構成に対応しています。ファンイン構成では、リモートにある複数の場所のバックアップを、1箇所にまとめて作成しますが、 clustered Data ONTAP 8.2では、最大7クラスタを単一のクラスタにファンインできます。つまり、7つのクラスタ内の一部またはすべてのノードのボリュームを、単一のストレージ クラスタにバックアップできます。各プライマリ ボリュームは、ターゲット上に対応する固有のセカンダリ ボリュームを持ちます。ソースが異なる複数のqtreeをすべて同じボリュームにバックアップできた7-Modeのファンインとは、少し異なる点にご留意ください。

ファンアウト構成: 任意の単一ボリュームを、最大4つの異なるターゲットにファンアウトできます。SnapMirror関係を選択することも、SnapVault関係を選択することもできます。

カスケード構成: カスケードとは、たとえばプライマリ ボリュームがセカンダリにレプリケートされ、セカンダリ ボリュームが再びレプリケートされるような設定です。clustered Data ONTAP 8.2のSnapVaultは、カスケード構成に対応しています。カスケード内では、SnapMirrorとSnapVaultを混在させることができます(SnapVaultは1インスタンスのみ)。

セットアップ

clustered Data ONTAPでSnapVaultを使用するには、異なるストレージ クラスタ同士とSVM同士の間にピア関係を作成し、 クラスタ ノードあたりクラスタ間論理インターフェイスを1つ以上設定する必要があります。レプリケーションはSVM間で実行されます。必要に応じて、単一のクラスタ内でSnapVaultを実行するように設定することもできます(クラスタ内SnapVault)。この場合、ソース ボリュームとデスティネーション ボリュームの場所によっては、SVMのピアリングが必要な場合と不要な場合があります。クラスタのピアリングは不要です。

autogrowオプションを有効にしてデスティネーション ボリュームを作成することもできます。このオプションをオンにすると、アグリゲート内にスペースがあるかぎり、ボリュームが必要に応じて拡張され、バックアップが格納されます。

clustered Data ONTAPでSnapVaultを使用する方法の詳細については、TR-4183をご覧ください。

その他のStorage Efficiencyテクノロジ

次に、最新のclustered Data ONTAP 8.2に搭載されているシンプロビジョニング、重複排除、圧縮、FlexClone、SnapMirrorの新機能や変更点についてお話ししたいと思います。

シンプロビジョニング

ネットアップのシンプロビジョニングは、ホストやユーザに対して、実際の物理ストレージ プールでの保有量よりも多くの論理ストレージを割り当てることができるように設計されています。ストレージ スペースは前もって割り当てておくのではなく、データの書き込みに応じて、各ボリュームやLUNに動的に割り当てられます。ほとんどの構成では、ボリュームやLUN内のデータが削除されると、解放された空きスペースも共有ストレージ プールに戻されます。

次のようなメリットがあります。

  • 未使用のストレージを大量に割り当てておく必要がありません。
  • 利用率が向上し、必要なストレージ容量を削減できます。
  • キャパシティ プランニングが容易になります。複数のボリュームで同一の空きストレージ プールを共有できるため、管理するストレージ プールを減らすことができます。

clustered Data ONTAPに搭載されているシンプロビジョニング機能は、7-Modeのシンプロビジョニング機能と同じです。vol move(詳しくは、ノンストップ オペレーションに関する先月号の記事を参照)を使用してボリュームを再配置すると、そのボリュームのシンプロビジョニングの設定もいっしょに移動されます。

重複排除機能と圧縮機能

重複排除と圧縮は、互いに補完し合うテクノロジのため、このセクションでまとめて説明します。なお、圧縮機能は、重複排除機能が有効になっていないと使用できません。clustered Data ONTAP 8.1と8.2では、重複排除テクノロジと圧縮テクノロジが大幅に強化されました。

ネットアップの重複排除機能は、フレキシブル ボリューム(FlexVol®)内のデータに含まれる同一の4Kブロックを特定し、バイト単位で検証したあとに、そのブロックを単一の共有ブロックへの参照に置き換えることで効率を改善します(バイト単位での検証によって、同一であることを確認してからブロックが削除されるため、ハッシュの衝突に伴う問題が起こりません)。重複するデータ ブロックが排除されるため、必要なストレージ容量が削減されます。

圧縮機能については、大まかにご存じの方も多いかと思います。ネットアップの圧縮機能の特長は、ソフトウェアを使用してインライン データ圧縮とポストプロセス データ圧縮のいずれも透過的に実行できることと、ストレージ システム リソースへの影響が軽減されていることです。

重複排除テクノロジと圧縮テクノロジは、どちらも次のようなメリットをもたらします。

  • どちらのテクノロジもプライマリ ストレージとセカンダリ ストレージの両方で機能します。
  • 実行中のアプリケーションに対して透過的です。
  • どちらのテクノロジも、新規データと以前に書き込まれたデータの両方に対して実行できます。
  • どちらのテクノロジも、ピーク時以外の時間帯に実行できます。

vol moveを実行した場合も、重複排除と圧縮の効果はいずれも維持されます。つまり、何も失われず、デスティネーションで処理を実行し直す必要はありません。移動されたボリュームには、重複排除と圧縮の設定がすべて引き継がれるため、何もしなくとも、新しい場所のボリュームに対してStorage Efficiency処理が引き続き実行されます。

各アプリケーションに圧縮や重複排除を実行した場合の標準的なストレージ削減率

図3) 各アプリケーションに圧縮や重複排除を実行した場合の標準的なストレージ削減率

Data ONTAP 8.1で強化された機能: Data ONTAP 8.1では、(7-Modeとclustered Data ONTAPの両方に該当する)いくつかの重要な機能拡張が行われました。

  • 重複排除機能と圧縮機能にライセンスが不要になりました。
  • 重複排除テクノロジと圧縮テクノロジのいずれも、パフォーマンスが大幅に向上しました。
  • 重複排除メタデータでボリュームが追跡されるようになったため、 フェイルオーバーやvol moveが実行されても、重複排除処理が継続されるようになりました。
  • ボリューム上で圧縮を有効にすると、デフォルトではポストプロセス圧縮が有効化されるようになりました。ポストプロセス圧縮は、重複排除と同じスケジューラを使用します。圧縮を実行後に、重複排除が実行されます。インライン圧縮を有効にすることもできます。
  • ボリュームのサイズの上限が廃止され、論理データ サイズの上限が引き上げられました。また、ブロック共有の上限が255から32Kに引き上げられました (つまり、重複排除されたブロック1つにつき、参照数の上限が32Kになりました)。

また、clustered Data ONTAPには、ボリュームの効率ポリシーが追加され、(毎時だけでなく)指定した時間にジョブをスケジューリングできるようになったほか、継続時間を指定して、停止時刻をスケジューリングできるようになりました。圧縮や重複排除が割り当てられた時間内に完了しなかった場合、チェックポイントが作成され、次回のスケジュール時刻に処理が続行されます。管理も簡易化され、ポリシーの変更が複数のボリュームに反映されるようになりました。このため、ボリュームを個別に変更する必要がなくなりました。設定したポリシーは、ボリュームを移動しても保持されます。

Data ONTAP 8.2で強化された機能:Data ONTAP 8.2では、機能がさらに強化されました。

  • 重複排除メタデータの量が削減され、 最大で物理データ サイズの7%になりました(以前は論理データ サイズ[重複排除を行わない場合のボリュームの推定サイズ]に基づいて重複排除メタデータの量を算出していましたが、これを物理データ サイズ[ボリューム内の実際の物理ブロックの量]に基づいて算出するように変更しました)。メタデータの量が削減されたことによって、重複排除の実行速度が向上します。
  • 最大論理データ サイズが640TBに増やされました。
  • clustered Data ONTAPのボリュームの効率ポリシーに優先順位が追加されました。
    • ベストエフォート(デフォルト): ボリュームの効率化処理は、ユーザ ワークロードや、バックグラウンド以外で実行されている他のシステム プロセスと対等な立場でリソースを要求します。この優先順位では、重複排除や圧縮が最短で完了しますが、クライアントI/Oのパフォーマンスに影響が出ることがあります。
    • バックグラウンド: ボリュームの効率化処理は、残りのリソース、つまりユーザ ワークロードや、バックグラウンド以外で実行されている他のシステム プロセスによって使用されていないリソースを使用します。このため、完了までに時間がかかることがありますが、 クライアントI/Oへの影響は少なくて済みます。

圧縮不可能なデータの検出: 圧縮不可能なデータを検出する機能は、インライン圧縮の影響を抑えるために追加されました。

  • ファイルのサイズが500MB未満で(このデフォルト値は調整可能)、ファイル内の圧縮グループの圧縮量が25%未満の場合、インライン圧縮は中止されます。
  • ファイルのサイズが500MB以上の場合(この値も調整可能)、インライン圧縮で、各圧縮グループの最初の4Kの圧縮が試みられます。圧縮量が25%以上であることがわかると、その圧縮グループに対する圧縮は続行され、25%未満の場合は、圧縮グループが圧縮なしで書き込まれます。
  • この変更は、ポストプロセス圧縮には影響しません。スキップされたすべての圧縮グループに対して、圧縮が試みられます。

FlexClone

ITの世界では、データセットの複製を作成できると便利な場面が数え切れないほどあります。しかし、複製はただでは作成できません。ストレージ スペースを大量に消費し、複製が完了するまで長時間を要することがあります。ネットアップのFlexCloneテクノロジを使用すると、既存のボリューム、ファイル、LUNのクローンを数分で作成でき、追加で消費するストレージも、変更が加えられた分のみに抑えることができます。

FlexCloneには、高速でスペース効率に優れているほかに、次のようなメリットがあります。

  • 開発 / テスト環境や仮想環境に必要なストレージを50%以上削減できます。
  • 必要な数だけテスト用のデータセットを作成でき、生産性を高められるため、開発やテストの品質が向上します。その一方で、追加で必要なストレージ容量は最小限に抑えることができます。
  • 仮想マシンのプロビジョニングにかかる時間を短縮できます。
  • ストレージ容量をほとんど追加消費せずに、クローンを作成して、DR環境を包括的にテストできます。

clustered Data ONTAP環境では、FlexCloneボリュームに対して次のような処理を実行する場合、注意が必要です。

  • vol moveを使用してFlexCloneボリュームを新しいアグリゲートに移動すると、スペースの削減効果が失われます。これは、クローンが、ソース アグリゲート内にある親ボリュームとブロックを共有できなくなるためです。
  • クローンを持つボリューム(親ボリューム)をvol moveを使用して移動することは可能です。クライアントI/Oは、デスティネーション アグリゲートにリダイレクトされます。ただし、元のボリュームは制限モード(restricted mode)でソース アグリゲート内に保持されます(クライアントI/Oなし)。これは、アグリゲート上のすべてのFlexCloneボリュームが、共有ブロックに引き続きアクセスできるようにするためです。元のボリュームは、すべてのクローンが分割、移動、または削除されるまで、保持されます。
  • ファイルのクローンとLUNのクローンは、親ボリュームといっしょに移動されます。

SnapMirror

NetApp SnapMirrorソフトウェアが提供するシン レプリケーション機能は、長年にわたり、さまざまなネットアップ ストレージ環境で、レプリケーションとディザスタ リカバリ(災害復旧)のための優れたテクノロジとして選ばれ続けています。これは、他のDRソリューションよりも実績のある効率性、シンプルさ、コストの低さが評価されているからです。SnapMirrorは次のようなメリットをもたらします。
  • 効率的なブロックレベルでの更新。レプリケーションにかかる時間や必要なネットワーク帯域幅が削減されます。
  • ストレージ効率(重複排除や圧縮)がネットワーク上でも、セカンダリ ボリューム上でも維持されます。
  • 1対1、1対多、多対1、多対多のレプリケーション トポロジを使用して、異なるネットアップ ストレージ ノード間でもデータを柔軟にレプリケートできます(非同期レプリケーションを使用した場合)。
  • FlexCloneと組み合わせると、DR用データを開発やテスト、データ マイニングなどの用途に使用できます。また、本番環境や実行中のレプリケーションに影響を与えずに、DR計画を包括的にテストできます。
  • SnapMirrorは、単一のクラスタ内でも、クラスタ間でも使用できます。

7-Modeストレージ システムのVolume SnapMirrorと、clustered Data ONTAPのSnapMirrorは、プライマリ上での重複排除機能や圧縮機能によるストレージの削減効果が、セカンダリ コピーに引き継がれる点で、機能的に非常に似ています。

clustered Data ONTAPには、ボリュームを同じクラスタ内の複数のノードにレプリケートして、読み取り専用ワークロードを高速化できる負荷共有ミラーなどの新機能も搭載されています。

クラスタ間にSnapMirrorを設定する場合は、SnapVaultの場合と同様に、クラスタ ノードあたりクラスタ間論理インターフェイスを1つ以上設定する必要があります。レプリケーションは、ピア関係にあるSVM間で実行されます。clustered Data ONTAPでSnapMirrorを使用する方法の詳細については、TR-4015をご覧ください。

まとめ

clustered Data ONTAPには、おなじみの7-ModeのStorage Efficiencyテクノロジがそのまま搭載されているわけではありません。ネットアップは、消費するストレージ容量と管理オーバーヘッドをさらに削減しながら、これまで以上のメリットを提供する、クラスタ ストレージ向けの新機能の開発や機能の向上に取り組み続けています。

Storage Efficiencyに関するご意見をお寄せください。


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著者紹介:Julian Cates、テクニカル マーケティング エンジニア

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ネットアップは、ストレージ効率の把握に役立つさまざまなツールを提供しています。ぜひお試しください。

  • Efficient IT Calculator:ネットアップのStorage Efficiency機能で削減できるストレージ容量を試算できます。
  • NetApp Systems Manager:シンプルなグラフィカル ユーザ インターフェイスを使用して、Storage Efficiency機能を有効にし、削減できたストレージ容量を確認できます。
  • My AutoSupport:充実した機能を搭載しているMy AutoSupport™ツールには、削減できたストレージ容量を確認できるStorage Efficiencyダッシュボードがあります (ネットアップのサポート サイトへのログインが必要です)。My AutoSupportに関するTech OnTapの過去の記事は、こちらからご覧いただけます。

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Tech OnTap Back to Basicsシリーズでは、ネットアップのコア テクノロジの基礎についてご紹介しています。

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