ストレージ最新動向解説【第1回】
ストレージの省電力化を実現する「グリーンストレージ技術」
日々生み出される膨大な量のデータを保存・管理するストレージ。データ量に比例してその消費電力は増加傾向にある。ストレージの省電力化に大きな効果を発揮する技術を紹介する。
継続的なデータセンター需要が予想され、データセンターの電力消費比率が高まることが要因となり、2006年ごろから米国で提唱され始めた「グリーンIT」。環境問題が取り上げられる際にこの言葉を耳にする機会は多いだろう。
また、2011年3月に発生した東日本大震災の影響を受け、7月から電力の使用制限令が発動されるなど省電力対策に関心が集まる中、あらためてグリーンITという言葉が注目されつつある（関連記事：データセンターのさらなる省電力対策が注目されたグリーンIT＆省エネEXPO）。今回は、ストレージのグリーンITを実現する技術を紹介する。
グリーンITの2つの側面
グリーンITには「ITのグリーン化」と「ITによるグリーン化」の2つの側面がある。ITのグリーン化とは、低消費電力な部品採用や機器導入、高効率電源や機器の負荷に応じて供給電流を制御する仕組みを持つ電源装置を使用することなどで「IT機器自体の消費電力を削減する」ことを指す。またITによるグリーン化とは、例えば、テレビ会議システムを用いて遠隔拠点を結んだ会議を実施し、移動手段が使用する電力や化石燃料の消費を削減するなど「ITを利用したエネルギー消費の抑制」を指す。
ストレージにおけるグリーンITとは？
近年、データセンターなどの大規模なITシステムにおける消費電力の上昇が問題になっている。IT機器の消費電力の中で最も大きな割合を占めているのはサーバだが、その次に電力を消費しているのはストレージだといわれている。
データセンターにおける電力供給の内訳
サーバのグリーン化対策としては、普及が進むサーバ仮想化技術によってサーバ台数を物理的に削減し、その消費電力を抑えることが行われている（関連記事：仮想化で得られる節電効果、「電気料金は4分の1以下に」）。
さて、ストレージのグリーンTI化を推進するには何が必要だろうか？ 対策としては「機器のグリーン化」と「データ量の肥大化を防ぎ、消費電力を抑制するグリーンストレージ技術の活用」の2つが考えられる。それぞれの詳細を見ていこう。
機器のグリーン化
機器のグリーン化とは、他のIT機器と同様、消費電力を抑えた部品や電源などを採用することを指す。主にストレージを提供するベンダーが取り組んでいる。
一般にサーバでは「アイドル状態時にCPUのクロック周波数を下げる」「使用していない機器を停止する」などで消費電力を抑えることが可能だ。しかし、外部接続のストレージ装置では複数のサーバと接続しているため、特定サーバからのI/Oがない場合でも簡単に停止できない。
またI/Oが発生しない状態でも、ストレージ装置はバッググラウンド処理としてデータの複製処理や整合性チェックを行っている。そのため、負荷が低い状態でもストレージにおける消費電力の削減はあまり望めない。
ストレージ特有の低消費電力対策としては「ストレージの階層化」という手法が考えられる。ストレージの階層化とは、例えば、参照回数が多いデータは高回転型（15000rpm）で単位容量当たりの消費電力は大きいが高性能のSASに格納し、あまり参照されないデータについては低回転型（7200rpmまたは5400rpm）で単位容量当たりの消費電力が低いSATAに格納するといった、「データの処理頻度や目的に応じて、格納先ストレージの種類を最適化する」手法だ。
加えて、より高性能なソリッドステートドライブ（SSD）を採用したり、階層間でのデータ配置を自動化する機能を用いることでも一層の効果が期待できる（関連記事：情報ライフサイクル管理（ILM）を支える階層型ストレージ）。SSDは、モーターやヘッドなどの稼働部品を持たないことから、HDDと比較して消費電力や発熱量を抑制できる点でも注目されている。
さまざまなグリーンストレージ技術
データ量の増加は、現在のストレージが抱える最も深刻な問題の1つだ。企業の重要な資産であるデータを保護することを目的とし、ストレージはデータの冗長性を高める機能を利用している。具体的には、RAIDによるデータ保護やスナップショットなどが挙げられる。
また、バックアップや災害対策用の複製データ、法規制で保存が義務付けられているコンプライアンス用のデータ、テスト用データなど、保存や複製の対象となるデータの種類もさまざまだ。それらのデータを含めると、元のデータ量に対して10倍以上のストレージ容量が必要になる場合がある。基本的にストレージ容量と電力消費は比例するため、データ量をなるべく抑えることが消費電力の低減にもつながる。
データ容量と電力消費の関係図。ストレージの電力消費はデータのコピー数に比例する
グリーンストレージ技術
現在、データ量の肥大化を防ぎ電力消費の削減を実現するさまざまな「グリーンストレージ」技術が用いられている。グリーンストレージ技術では、実際のストレージ容量を減らすことによって、電力消費量も削減できる。従来、冗長比率の低い「RAID技術（RAID 5／6）」やデータ圧縮などの技術を用いることが多かった。また、サーバに割り当てられているが未使用状態のデータ領域を減少するために「シンプロビジョニング」技術の利用も進んでいる（関連記事：ストレージの無駄を省くシンプロビジョニング）。
中でも、ここ数年で急速に普及してきたのが「重複排除」技術である（デデュープとも呼ばれる）。バックアップやアーカイブでよく使用されている。ストレージ内に存在する重複データを排除する技術だ（関連記事：“De-duplication”（重複除外）でストレージの無駄遣いをなくす）。重複排除には、同一のファイルは一度しか保存しない「ファイルレベル」と、ファイルの中で同じデータ部分を一度しか保存しない「サブファイルレベル」の2つのレベルがある。
重複排除によるデータ量の削減効果はデータおよびアルゴリズムによって異なる。重複排除によってストレージに格納されるデータ量を削減することで、消費電力や排熱量の削減が可能になり、またレプリケーション作成時のWAN帯域幅なども削減できる。
グリーンストレージ技術による消費電力の削減効果の例。グリーンストレージ技術は、同じデータセットを格納し、使用に必要なストレージ容量を削減でき、それに伴い電力の消費量も削減する
ここまでストレージのグリーンIT化について解説してきた。機器のグリーン化、データ量の肥大化を防ぐグリーンストレージ技術はストレージの省電力化に大きな効果を発揮する。一方、I/O性能やサービスレベルの低下を伴う場合があることにも注意が必要だ。その点を念頭に置いて、ストレージの処理性能やサービスレベル、電力とコストなどとのバランスが取れた最適な対策を実施していただきたい。
著者紹介
菊地宏臣（SNIA日本支部・副会長 兼 マーケティング委員会委員長：EMCジャパン）
ナカミチ技術研究所にて、磁気記録装置の基礎研究業務に従事。その後、サン・マイクロシステムズなどでマーケティングを担当し、現在はEMCジャパン EBC（エグゼクティブ・ブリーフィング・センター）にてストレージソリューションの啓発を行っている。SNIA日本支部主催のストレージセミナーでは講師も担当している。
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