Google Cloud Platformのメカニズムに学ぶ

SSDでプライベートクラウドの“迷惑な隣人”問題を解決する方法（1/2 ページ）

共有環境のクラウドではストレージのパフォーマンスが悪化する懸念がある。本稿では、プライベートクラウドでストレージ速度を保つためのノウハウとして、SSDやインメモリ技術などの活用を紹介する。

公開 2016年07月05日 15時00分

更新 2016年07月05日 15時04分

著者

Jim O'Reilly

[TechTarget]

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Cephのメリット／デメリット（参照：OpenStackのブロックストレージ「Cinder」の押さえておきたい機能）《クリックで拡大》

　何であれ共有するというのは立派なことだが、プライベートクラウドストレージの場合、共有がパフォーマンスに悪影響を及ぼす恐れがある。必要な速度を得るには、SSDや、最新のネットワーク技術を検討する必要がある。

　俊敏性、柔軟性、経費ベースの価格モデルといったメリットを提供するプライベートクラウドだが、ストレージに関連したパフォーマンスでは問題になることもある。プライベートクラウドの管理者は、その仕組みを理解し、ストレージパフォーマンスの低下を招かないようにする必要がある。

　プライベートクラウドのストレージは、組織内の全てのユーザーが共有できる。これが可能なのは、ストレージがネットワークにつながっていることに加え、データセンターの構成によっては、ストレージがサーバのインスタンスから幾ばくか離れている場合があるからだ。ネットワークとプロトコルに起因する遅延（レイテンシ）は利用可能な帯域を減少させる。だが、プライベートクラウドのストレージのパフォーマンスに最も大きな影響を及ぼすのは、ストレージファームを共有するという事実だ。今日でもクラウド環境における主要なストレージ形態はHDDだ。個々のHDDのパフォーマンスは、その容量にかかわらず150 IOPS（1秒間当たりのI/O処理数）程度だ。今日、企業が導入するHDDの容量は4TB前後だ。これは、3年前と比べて1TB当たりのIOPSが4分の1になったことを意味する。言い換えれば、ストレージの速度が低下しているということだ。

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　プライベートクラウドのストレージを共有することは、パフォーマンスの変動という問題も引き起こす。I/Oは安定せず、急激な増加が発生することが多くなる。トラフィックが少なければ、I/Oが急増しても平均速度を上回るサービスを受けられるだろう。だが「迷惑な隣人」が長時間にわたってI/Oシステムを酷使すると、サーバを利用している他のユーザー全員の処理に遅延が生じたり、ジョブの実行時間が長くなったりする。

SSDはクラウドストレージのパフォーマンスを改善する

　プライベートクラウドのストレージファームをチューニングする方法の1つは、大手クラウドサービスプロバイダー（CSP）の手法をまねることだ。CSP各社はコンピューティングとストレージに関してさまざまな選択肢を用意している。永続型のSSDおよびオールフラッシュキャッシュは、IOPSを向上させるのに有効なオプションだ。SSDがHDDに対抗できる価格になってきたため、向こう3年以内に永続型SSDストレージが有力な選択肢になるものと予想される。

　SSDはIOPSを大幅に改善する。HDDと比べると100～1000倍ものI/Oパフォーマンスを提供するのだ。この大幅なパフォーマンス改善は共有ネットワークストレージの速度問題を解決するが、今度はネットワークとストレージアプライアンスのコントローラーがボトルネックになり、やはりトラフィックの渋滞を引き起こしたり、迷惑な隣人の影響を受けたりする。幸いにも、今日の標準である10ギガビットイーサネット（GbE）よりも高速なネットワークが市場に登場しつつある。例えば、1リンクに付き4本のレーンを使用する25GbEネットワークやバックボーンネットワークなどだ。

　ネットワークの高速化はボトルネックを取り除き、クラウドストレージのパフォーマンスを改善できるが、導入には時間がかかり、迷惑な隣人問題も依然として残る。高価な永続型SSDに代わる1つの解決策が、ローカルインスタンス用SSDをサーバに置くことだ。サーバ内蔵ストレージは非永続型で、書き込みに際してネットワークレプリケーションが必要だが、ライト／リードの比率が標準的な1対8であるようなユースケースでは、サーバ内蔵ストレージによってI/O負荷が大幅に減少する。ネットワーク接続された永続ストレージに全ての書き込みデータをミラーリングするのは良い習慣だが、読み出しデータの大部分はローカルに置いて構わない。

　サーバ内蔵ストレージではSSDから十分なI/Oが得られるので、迷惑な隣人の影響を受けずに済み、大幅なパフォーマンス改善をアプリケーションにもたらす。OSが非対称ミラーI/Oモードをサポートしていれば、I/Oルーティンの書き直しを回避できる。

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この記事の著者

Jim O'Reilly

ITベンダーGermane Systems（Mercury Systemsが買収）のエンジニアリング担当バイスプレジデントを務め、米国海軍向けのサーバとストレージ開発を率いた。IT分野のスタートアップの経営に携わる他、クラウドコンピューティングのコンサルタントとして活躍した経験も持つ。

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