ストレージへの適正を判断する方法も紹介

SSD利用形態の2つの選択肢──キャッシングかプライマリストレージか

SSDへのデータ格納方法には、2つの基本的な実装形態がある。キャッシングとプライマリストレージだ。

公開 2011年05月11日 09時00分

更新 2012年09月04日 15時35分

著者

Dennis Martin

[TechTarget]

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　本稿ではソリッドステートストレージ技術を利用したデータ格納の2つの形態について説明する。1つはソリッドステートドライブ（SSD）を利用したデータキャッシング、もう1つはプライマリストレージとしてSSDを利用するという形態だ。2つの実装形態の長所と短所、そしてどちらの手法が自社環境に適しているかを判断する方法についても解説する。

　ソリッドステートストレージ技術、あるいはSSDが多くのデータストレージ担当者の注目を集めているのは、SSDを利用することでストレージシステムのパフォーマンスが劇的に改善する可能性があるからだ。SSDプロジェクトに取り組む際には、最初に2つの決定を行う必要がある。使用するハードウェアのフォームファクターとSSDにデータを格納する方法だ。

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SSDキャッシング

　キャッシングというのは、コントローラー（ソフトウェア、サーバに組み込まれたRAIDコントローラー、ハイエンドの外部ディスクコントローラーなど）が、従来のディスクストレージの前に置かれるキャッシュとしてSSDを利用する手法だ。キャッシングコントローラーは頻繁にアクセスされるデータ（「ホットデータ」とも呼ばれる）を特定し、このデータを自動的にSSDメディアに移動する。キャッシングアルゴリズムはキャッシングコントローラーによって多少異なるが、最も高速なメディアにホットデータを置くことによってI/Oパフォーマンスを改善し、I/O遅延を減少させるというのが基本的な考え方だ。I/Oパターンは日々刻々変化するため、キャッシングコントローラーはどのデータが最も頻繁にアクセスされるかを自動的に監視し、それを最も高速なメディアに移動する。ユーザーや管理者による操作は不要だ。

　I/Oトラフィックの増加に伴い、SSDキャッシュは複数のアプリケーションに恩恵をもたらす。キャッシングコントローラーは大きなI/Oトラフィックを監視し、それが発生すれば、コントローラーのアルゴリズムと利用可能なキャッシュ量に基づいてトラフィックを加速するからだ。キャッシングシステムでは、時間とともにキャッシュにデータが蓄積されることでパフォーマンスが向上する。この効果は「ランプアップ」（Ramp up）と呼ばれる。キャッシングシステムのもう1つのアドバンテージは、HDDに掛かる負荷が全般的に減少することだ。頻繁にアクセスされるデータはSSDから読み出されるからだ。読み出しデータだけをキャッシュするキャッシングシステムもあれば、読み出しと書き込みの両方のデータをキャッシュするものもある。キャッシング技術はブロックストレージ装置やNAS（Network Attached Storage）装置にも応用できる。

プライマリストレージとしての利用形態

　SSDをプライマリストレージとして利用する場合、どのデータをいつSSDに格納するかを決める必要がある。ユーザーはSSDにデータを移動するための操作を行う必要があり、そのデータを利用するアプリケーションに正しい保存場所を教えなければならない。プライマリストレージとしてのSSDの利用形態とSSDキャッシング手法との間には、2つの大きな違いがある。プライマリストレージとして実装した場合は、データがSSDに保存されているアプリケーションだけがパフォーマンス改善の恩恵に浴すことができるのだ。また、パフォーマンスが時間とともに向上するキャッシングシステムとは異なり、プライマリストレージとしての実装形態では、直ちにパフォーマンス改善効果が得られる。

　SSDをプライマリストレージとして利用する場合の問題の1つとして、データ格納先として今日は正しい判断だったものが明日は正しくない可能性があるということだ。例えば、月末にのみ実行される重要なアプリケーションが高いパフォーマンスを必要とする場合、そのデータは月末処理が始まる直前にSSDに移動し、月末処理が終了した後でSSDから移動しなければならない。この問題を解決するために、多くのSSDベンダーがデータを選択してSSDに自動的に移動する機能を備えた自動化ソフトウェアをプライマリストレージインプリメンテーション用に提供している。これらのソリューションはフルLUN（論理ユニット番号）レベルで動作するものあれば、サブLUNレベルでの動作が可能なものもある。また、これらのソリューションは一般に、ポリシーベースのデータ移動機能を提供する。この機能を利用すれば、ユーザーはデータをSSDに移動する時期およびデータをSSDからHDDに戻す時期をしきい値として設定できる。ただし、これらの自動階層化ソフトウェアソリューションの成熟度は製品によってかなり違いがある。

SSDキャッシングかプライマリストレージか

　SSDキャッシング方式を採用したベンダーもあれば、プライマリストレージ方式を採用したベンダーもある。どちらの方式にも長所があるため、キャッシング方式を最初に選んだベンダーは自社のソリューションにプライマリストレージをオプションとして追加する一方で、プライマリストレージ方式からスタートしたベンダーの多くが現在、キャッシングをオプションとして追加している。

　最終的に、どちらのアプローチが自社の環境に最適なのかを判断するのはユーザー自身だ。筆者が勤務する米Demartekでは、両方式のSSDインプリメンテーションのパフォーマンステストを実施し、その一部の結果を「Demartek SSD zone」で公開している。

本稿筆者のデニス・マーティン氏は、自前の研究施設を保有する米産業分析企業Demartekの社長。

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