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Back to Basics:
Vシリーズ オープン ストレージ コントローラ
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ネットアップの代表的なテクノロジの基礎を解説するBack to Basicsシリーズの第8弾をお届けします。

ネットアップがITインフラに選ばれるのは、データ管理を簡易化してコストを引き下げる革新的な機能ゆえです。2003年、ネットアップはその一連の機能を他社製ストレージに適用する方法として、Vシリーズ オープン ストレージ コントローラを市場に投入しました。Vシリーズを導入すると、EMCやHP、HDS、IBM、富士通のストレージ アレイを完全に仮想化しつつ、Storage Efficiencyや統合データ プロテクション、ユニファイド ストレージといったネットアップの機能を活用できるため、既存のストレージへの投資が無駄になることがありません。現在2,000箇所以上のお客様のサイトで、10,000台を超えるVシリーズ コントローラが利用されています。

Vシリーズの概要

図1)Vシリーズの概要

私どもは、Vシリーズの成功は、製品がもたらす次のような多大なメリットにあると考えています。

  • Vシリーズでは必要な総容量が35%以上削減されますが、プライマリ ストレージでの重複排除やシンプロビジョニング、圧縮、クローニングといったストレージ効率化機能を使用すれば、一般に50%以上の削減が可能です。
  • 統合データ プロテクション(IDP)機能により、シンプルな高速データ保護処理が可能になります。IDPには、NetApp Snapshot™コピー、SnapMirror®レプリケーション、SnapVault®ディスクツーディスク バックアップ、SnapManager®スイートによる仮想環境とアプリケーションに対応したデータ保護などがあります。
  • 既存のストレージ アレイにVシリーズを接続するだけで、一般的なNASプロトコルとSANプロトコル全てに対応したゲートウェイが提供され、NFS、CIFS、Fibre Channel(FC)、iSCSI、Fibre Channel over Ethernet(FCoE)をサポートできます。
  • Vシリーズはclustered Data ONTAP®8を実行できるため、既存のストレージ アレイをネットアップ クラスタの一部に組み込み、さらに機能を高めることが可能です。
  • VシリーズはFlexPod®構成のコンポーネントとしても使用できるため、既存のストレージをFlexPodフレームワークに組み込むことができます。

Vシリーズを導入すると、既存のストレージ アレイの効率と機能が高まります。本稿では、NetApp Vシリーズの仕組み、一般的なユースケース、導入にあたってのベストプラクティスなどを解説します。

NetApp Vシリーズの仕組み

Vシリーズ構成は、論理的にはフロントエンドとバックエンドの実装と捉えることができます。このフロントエンドには、Vシリーズ コントローラに内蔵されているもの全てのほか、ホストやテープ デバイスへの接続、VシリーズとFAS間の接続が含まれます。バックエンド構成は、Vシリーズをストレージ アレイに接続して、ストレージ アレイとホストの間に仮想レイヤを提供する方法と考えてください。

バックエンド構成では、ストレージ アレイにLUNを作成してVシリーズに提供します(バックエンド構成のベストプラクティスは、後半の「Vシリーズの導入に当たって」で説明します)。Vシリーズに提供されたLUNはストレージ アレイのRAIDで保護されます。使用するRAIDは一般に、RAID 1、RAID 5、RAID 6の中からご希望のものを選択できます。 

Vシリーズのコントローラは、提供されたLUNを使用してアグリゲート(ストレージ プール)を構築します。RAID 0(ストライピング)を使用すると、アグリゲート内のLUNすべてにわたってデータがストライピングされ、書き込み処理がLUN全体に分散されるため、パフォーマンスが向上します。

LUNを構成してVシリーズに接続すると、プロビジョニングやデータ保護などの操作にVシリーズのネットアップ インターフェイスとネットアップの機能を使用できるようになり、ストレージ管理用の単一インターフェイスが提供されます。管理の点では、Vシリーズは他のネットアップ システムと同じように管理でき、ルック アンド フィールも変わりません。フレキシブル ボリューム(FlexVol®)、NFS共有やCIFS共有、さらにiSCSI、FCP、FCoEのLUNを、ネットアップのディスクで作成するのと同じように作成できます。また、シンプロビジョニング重複排除圧縮クローニングなどのStorage Efficiency機能や、Snapshot、SnapMirror、SnapVaultなどの統合データ プロテクション機能も利用できます。レプリケーションについては、Vシリーズ システム間、VシリーズとFASシステム間のどちらも可能です。基本的に、NetApp FASシステムで実行できることは、全てVシリーズ システムでも実行できます。

図2に、他社製ストレージで作成したVシリーズ アグリゲートと、ネットアップ ディスクで作成したアグリゲートの違いを示します。RAID-DP®テクノロジを除くネットアップの効率化機能がアグリゲート レベル以上に全て実装され、Vシリーズ アグリゲートに適用されていることがわかるでしょう。その結果、このアグリゲート上に構築されたネットアップ ボリュームとLUNにも、ネットアップの効率化機能が適用されています。

Vシリーズの論理ビュー

図2)Vシリーズの論理ビュー

以下に、Vシリーズ アーキテクチャのポイントを簡単に押さえられるよう、それぞれ詳しく説明しました。

  • ネットアップ ディスクをサポートします。Data ONTAP 7.3以降、導入済みのVシリーズ システムにネットアップのディスク シェルフを接続できるようになりました。このため、Vシリーズ構成の拡張が必要になった場合、以前よりも柔軟に容量を追加できます。
  • 既存のアレイを部分的に仮想化できます。既存のアレイのストレージを全てVシリーズに接続する必要はありません。一部のアレイのLUNをVシリーズに接続し、残りは別のホストに接続することができます。
  • ベンダーの異なる複数のアレイをVシリーズの背後に配置できます。マルチベンダー ストレージ環境は管理が複雑になりがちです。異機種のアレイが混在している環境にフロントエンドとしてVシリーズを配置すると、単一の管理ポイントと統一された機能セットが提供され、管理作業を簡易化できます。
  • 単一アレイのフロント エンドとして複数のVシリーズを使用できます。ニーズに応じて、単一のバックエンド アレイの前面に複数のVシリーズ コントローラを配置できます。たとえば、大規模な単一アレイの前面に、下位モデルのVシリーズ コントローラを複数配置することが可能です。
  • NetAppバーチャル ストレージ ティアでVシリーズのパフォーマンスを最適化できますNetAppバーチャル ストレージ ティア機能により、Vシリーズのコントローラ レイヤ(Flash Cache)やアグリゲート レイヤ(ネットアップ ディスクによるFlash Pool)、さらにサーバ レイヤ(Flash Accel™テクノロジ)でフラッシュを導入し、最小限のコストで最適なパフォーマンスを実現できます。
  • Vシリーズにclustered Data ONTAP 8を搭載できます。clustered Data ONTAP 8では、1つのクラスタに最大24台のネットアップ コントローラを組み込めます。また、ITの即応性を高めるさまざまな機能が提供されます。Data ONTAP 8が実現するクラスタのノードにVシリーズを使用することで、既存のアレイを高度なクラスタに組み込めます。システムを停止することなくデータを移行できるということは、必要な保守や管理を行う際の計画的ダウンタイムが不要で、データ インフラの即応性が高まるということです。
  • FlexPod構成にVシリーズを組み込めます。FlexPodのような統合インフラを使用すると、新しいITインフラをスムーズに導入できます。FlexPod構成にVシリーズを組み込むことで、既存のストレージ容量を有効に活用できます。

ユースケース

VシリーズがITチームに選ばれるのは、その効率性のほかに、統合データ プロテクションやユニファイド ストレージ機能といったさまざまな機能を利用できるからです。最も一般的なユースケースとしては、次のようなものが挙げられます。

  • 仮想環境の効率化
  • ベンダーが異なるアレイ間でのレプリケーション
  • テスト / 開発に便利なデータ コピーの作成
  • NASやSANのゲートウェイ
  • 既存のストレージのパフォーマンスを高速化

仮想環境

仮想環境には、同じOSのコピーが何十何百と存在することがほとんどです。仮想サーバ環境にしろ、仮想デスクトップ(VDI)環境にしろ、このように多くのデータが重複している環境は、Vシリーズで効率化を図ると最適です。

御社の仮想環境をホストしているストレージ アレイが重複排除に対応していない場合、NetApp Vシリーズ コントローラを追加すると、相当量のストレージを別のニーズに再利用できるようになり、ストレージ全体にかかる投資を削減できます。一般に、仮想マシン運用環境に割り当てられているストレージの50~80%を解放して、別の用途に充てることができます。

仮想環境でのVシリーズ ユースケース

図3)仮想環境でのVシリーズ ユースケース

仮想環境のホストをVシリーズに移行すると、今までのプロビジョニング手法に重複排除を組み合わせたり、仮想コピーのプロビジョニングにNetApp FlexClone®テクノロジを利用したりすることで、スペース効率に優れた仮想環境を維持できるようになります。VMware®環境の場合は、NetApp Virtual Storage Console を使用すると、このプロセスを合理化でき、Hyper-V™環境の場合はNetApp OnCommand® Plug-in for Microsoft® で同じようにプロセスを合理化できます。

NetAppバーチャル ストレージ ティア機能の1つであるFlash Cache を使用すると、仮想環境のパフォーマンスが向上します。特にブート ストーム時やログイン ストーム時のパフォーマンス改善に効果的です。

異機種ストレージアレイ間でのレプリケーション

ディザスタ リカバリ(災害復旧)のためにアレイベースのレプリケーション ソリューションを実装する場合、一般に、ソースとターゲットのアレイを同じ構成にしなければなりません。ベンダーが同じでもアレイのモデルが違っているとレプリケーションがサポートされないことがあり、またレプリケーションが必要なアレイが2つの別々のベンダーから提供されていると、すべてが無駄になってしまいます。

既存のストレージ アレイのフロント エンドにVシリーズを使用すると、レプリケーションの目的を果たせるばかりか、必要な帯域幅も削減できます。NetApp SnapMirrorソフトウェアは、変更のあったブロックだけをレプリケートし、効率に優れたレプリケーションを実現します。SnapMirrorでは圧縮機能を使っても、ネットワーク帯域幅の消費を抑えることができます。併せて、プライマリ データを重複排除すれば、レプリケートするデータ量をさらに削減できます。

異機種混在のストレージ環境に対応するVシリーズの統合データ プロテクション。Vシリーズが、ローカルSnapshotコピー、SnapMirrorによるレプリケーション、SnapVaultによるディスクベースのバックアップを提供

図4)異機種混在のストレージ環境に対応するVシリーズの統合データ プロテクション。Vシリーズが、ローカルSnapshotコピー、SnapMirrorによるレプリケーション、SnapVaultによるディスクベースのバックアップを提供

開発とテスト

開発とテスト、QA(品質管理)、データ ウェアハウジングといったデータベース環境での作業には、通常、本番環境のデータベースのコピーが大量に必要になります。このコピーが消費するストレージは相当量にのぼるため、電力はもとより冷却コストやデータセンター スペースがかなり嵩みます。加えて、データベースのフルコピー作成に異常なほど時間がかかります。こうした制限があるため、開発者やテスト担当者は最新ではないデータセットのコピーを少しだけ作成して作業している有様で、開発 / テストの進め方そのものに影響が及んでいます。

NetApp Vシリーズ コントローラでは、NetApp FlexClone によって仮想コピー機能がサポートされるため、こうした状況を改善できます。FlexCloneを使用しない場合と比べて、必要なストレージをほんの少量に削減できるほか、有用なデータベース「コピー」を数分で作成できます。

たとえば、100GBの本番環境のデータベースの開発 / テストを開始する場合、通常はフルミラーを1つ作成し、さらに、開発者、テスト担当者用に複数のコピーをそれぞれ用意する必要があります。ミラーの数を開発者用に2つ、テストとQA用に3つと控え目に見積もっても、必要なストレージは(本番環境用のデータベースも含めると)合計で700GBになります。フルミラーを保持し(本番環境のストレージへの影響を防ぐため)、FlexClone使用して開発 / テスト用のコピーを作成すれば、ストレージの総所要量をわずか250GBに削減することができます。つまり、ストレージ所要量が64%削減されることになります(開発 / テスト用ボリュームの変更率を約10%と想定した場合)。コピーの作成に要する時間も、トータルで数時間から数分に短縮されます。

仮想環境でのVシリーズ ユースケース

図5)仮想環境でのVシリーズ ユースケース

NAS / SANゲートウェイ

使用可能な容量がブロックベースのストレージ アレイにあるものの、必要なのはNASという場合があります。1つの方法として従来型のファイルサーバを構成する方法がありますが、サーバの拡散や高遅延、信頼性の低下を招く恐れがあります。別の状況では、iSCSIやFCoEなどのSANプロトコルが必要なものの、既存のアレイではサポートされていないという場合もあります。

NetApp Vシリーズは、SANとNASの2つのプロトコルに同時に対応できる理想のゲートウェイです。多数のファイルサーバの代わりに1台のVシリーズ コントローラを使用すれば、コスト削減と複雑さ解消が図れるだけでなく可用性も向上し、同時にFCやFCoE、iSCSIといった一般的なSANプロトコルも実行できます。

パフォーマンスの高速化

既存のストレージ アレイの前面にVシリーズを配置するとパフォーマンスが向上します、と言われても、ピンと来ないかもしれません。ところが、コントローラにキャッシュを追加できることや、Write Anywhere File Layout(WAFL®ファイルシステム)やバーチャル ストレージ ティアなどのネットアップ テクノロジにより、Vシリーズを使用すると、アレイをそのまま使用した場合よりもドライブあたりのIOPSが大幅に高まります。

Enterprise Strategy Groupが実施した最近の調査では、他社製アレイの前面にV3270を配置し、OLTP、Exchange、ファイルサービス、Webサービスといった一般的なワークロードを実行したところ、アレイを単独で使用するよりもIOPSが3~6倍に向上し、遅延が大幅に低下することが実証されました。いずれのワークロードでも、データセットは重複排除され、Vシリーズの重複排除対応キャッシングがパフォーマンスの向上に大きく貢献しています。VシリーズにFlash Cacheを搭載したことで、アレイを単体で使用した場合よりも5~8倍のパフォーマンス向上が見られました。

Flash Cache搭載のVシリーズは、特にVDI環境に大きなメリットをもたらします。従来のストレージ アレイではVDI環境につきもののブート ストームやログイン ストームに太刀打ちできないからです。

Vシリーズの導入に当たって

Vシリーズは導入さえ決まれば、環境の構成はきわめて簡単です。いくつかのシンプルなガイドラインに従うだけで、スムーズに完了できます。

  • NetApp Interoperability Matrix Tool(IMT)(サポートサイトへのアクセスが必要です)で、ストレージ アレイ、スイッチ、マイクロコードのバージョンがVシリーズでサポートされていることを確認します。
  • Vシリーズを使用するストレージ アレイそれぞれに新しいLUNを構成します。
  • LUNをVシリーズ コントローラに接続します。ネットアップのTR-3461『Vシリーズ・ベスト・プラクティス・ガイド』に詳述されているベストプラクティスに従います。特にケーブル配線、ゾーニング、アレイLUNへのパス提供については、必ずベストプラクティスに従ってください。
  • Vシリーズの構成が完了したら、適切なツールを使用してデータを移行します。たとえば、Storage vMotion®は、VMware®の仮想マシンを移行するのに便利なツールです。

Vシリーズと他のネットアップ テクノロジの併用

Vシリーズでは、NetApp FASプラットフォームと同じネットアップ テクノロジを各種利用でき、これが重要なポイントとなっています。ただし、ちょっとした制限があります。前述のとおり、RAID-DPを使用できるのはネットアップのディスク シェルフのみです(ストレージ アレイに構成したLUNは、それぞれのアレイで保護されます)。

それ以外は、使い慣れたネットアップの機能すべてを既存のストレージでフルに利用できます。

Storage Efficiency 統合データ
プロテクション
ストレージ
プロトコル
その他
  • 重複排除
  • 圧縮
  • シンプロビジョニング
  • FlexClone
  • RAID-DP (ネットアップのディスクのみ)
  • Snapshot
  • SnapRestore®
  • SnapMirror
  • SnapVault
  • SnapManager スイート
  • SnapProtect®
  • MetroCluster™
NAS
  • CIFS
  • NFS
SAN
  • FC
  • FCoE
  • iSCSI
  • OnCommandスイート
  • MultiStore®
  • バーチャル ストレージ ティア
    • Flash Cache
    • Flash Pool
    • Flash Accel
  • Virtual Storage Console

まとめ

NetApp Vシリーズ オープン ストレージ コントローラは、Storage Efficiency、統合データ プロテクション、ユニファイド ストレージといったネットアップの各種機能のメリットを、EMC、HP、HDS、IBM、富士通のストレージ アレイにもたらすよう設計された製品です。こうした他社製アレイの仮想環境にVシリーズをフロント エンドとして導入すると、さまざまなメリットが得られます。

まず、仮想環境に必要なストレージの総容量が大幅に削減され、パフォーマンスが向上します。開発 / テスト業務に、重要なデータセットの最新コピーを使用し、製品化までの時間を短縮できます。さらにVシリーズでは、異機種のアレイ間でデータをレプリケートすることも、既存のストレージがサポートしていないNASやSANのプロトコルを活用することも可能です。

NetApp Vシリーズの詳細については、ネットアップのTR-3461『Vシリーズ・ベスト・プラクティス・ガイド』のほか、最近発表されたESGのLab Validation Report をご覧ください。このレポートには、Vシリーズの各種機能を容量削減効果も含めてVMware環境で検証した結果と、単独で使用した他社製アレイとのパフォーマンス比較が解説されています。併せて、『V-Series Integration Guide for Data ONTAP 8.1.1』(サポートサイトへのアクセスが必要です)もご参照ください。

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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。
Rip Wilson

Steven Lusnia
Vシリーズ エバンジェリスト兼アーキテクト
ネットアップ


Steveのネットアップ在職歴は13年以上になります。2003年中ごろから、ネットアップの大口顧客を担当するようになりましたが、顧客の間からは当時、ネットアップの各種機能を既存のストレージ アレイや従来のSAN環境に活用したいという声が上がっていました。こうした初期のネットアップ支持者のおかげで誕生したのがVシリーズ製品ラインです。2006年には、現場での経験を生かしてプロダクト チームの一員に加わり、Vシリーズ製品の進化をさらに推し進めました。

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