SSDアーキテクチャ──3つの配備形態（前）

HDDのI/Oスループットを改善するSSD配置方法

SSD導入には3つの形態がある。それぞれの方式の微妙な違いを理解すれば、過剰な設備とそれに伴う過剰な支出を避けることができる。

公開 2011年11月07日 09時01分

更新 2012年09月04日 14時19分

著者

Phil Goodwin

[TechTarget]

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　現在出回っているソリッドステートドライブ（SSD）製品をめぐって、多くのユーザーの間に混乱が生じている。今回から2回にわたり、SSDアーキテクチャについて解説するとともに、SSD導入の3つの主要な形態について説明する。3つの形態とは「アレイ型」「サーバ内蔵型」、そして「SSDアプライアンス」だ。各方式には、遅延やパフォーマンスの問題などの面でそれぞれ長所と短所がある。

　パフォーマンスの向上とコストの削減を同時に実現できる技術は少ない。しかしSSDは、まさに両方を可能にする魅力的な技術なのだ。現在、ほとんど全ての主要ストレージベンダーに加え、多数の新興企業が広範なSSD製品を提供している（関連記事：企業向けSSD市場が活性化してきた本当の理由）。

SSDを配備できる場所は3つある。アレイ方式のSSDはSAN（Storage Area Network）の内側、サーバベースのSSDはSANの手前に置くのが効果的だ。SSDアプライアンスはどちら側にも配置できる。どれがベストな配備方式であるかというのは、解決すべき問題の性質および想定される利用形態によって異なる。それぞれの配備方式の微妙な違いを理解すれば、過剰な設備とそれに伴う過剰な支出を避けることができる。

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　SSDをめぐる混乱やその他のソリューションに関する知識不足のために、最も容易な実装形態、すなわちアレイベースのSSDを選ぶITマネジャーもいるだろう。確かにアレイベースのSSDがベストな選択肢となるケースも多いが、サーバベースのSSDとスタンドアロン型SSDを検討しないというのは、自社の環境にベストなソリューションを見過ごす可能性があることを意味する。

　どのSSDアーキテクチャを導入するのがベストかを判断する上で鍵となる要素は、遅延だ。アプリケーションのパフォーマンスに最大の制約を与える箇所だ。どのSSD技術を選択しようとも、実際のデータ取り込みはメモリの速度で実行される（関連記事：SSDがネットワークとCPU使用率に与える影響）。I/Oスループットはストレージデバイスによって異なる。しかしそれはデバイスのデザインに依存するのであり、SANに対するデバイスの相対的位置に依存するのではない。SSDの遅延はナノ秒という単位であるのに対し、ネットワークとHDDの遅延はミリ秒単位だ。どのようなSANアーキテクチャであってもネットワークとHDDの遅延が存在するため、SSDをどこに配備するかということが最適化において極めて重要なポイントとなる。

　SSDの3つの配備形態の概要を解説していこう。

アレイベースのSSD

　アレイベースのSSDは、アレイ内で独立した論理階層として実装される。この階層は「ティア0」と呼ばれる。SSDはアレイ内にあるため、ストレージバックプレーンに直接接続される。各階層間のデータ移動の速度は、HDDの遅延、ドライブのスループット、バックプレーンの遅延によって決まる。このうち最も重要な要因がHDDのI/Oスループットだ。総合的なI/Oスループットには幾つかの要因が関係するが、ここでは説明を簡略化するために、その総計を遅延と呼ぶことにする。ほとんどのエンタープライズアレイでは、バックプレーン自体が総合データアクセス遅延に影響する制約要因になる可能性は低い。ベンダー各社はそういった遅延を避け、HDDの性能に合わせて最適化したアーキテクチャを極限まで追求しているからだ（関連記事：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）。

　ストレージ自動階層化（AST：Automated Storage Tiering）ソフトウェアは高度なアルゴリズムを使って、データがいつアクティブになるかを判断し、そのデータを下層からSSDに移動する（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）。このデータ転送はHDDの遅延を伴うが、それは1回限りのことだ。それ以降は、繰り返し要求されるデータは、遅延がナノ秒単位のSSDから読み出される。

　SANの内側型アーキテクチャでは、メディアからの読み出しに伴う遅延はナノ秒レベルに減少するが、SANあるいはWAN（Wide Area Network）を通過する際に生じるミリ秒単位の遅延を避けることはできない。この遅延は多数の要因によって大きく左右されるが、読み出し要求の総合スループットに対する主要なボトルネックとなる。大ざっぱに言えば、ミリ秒レベルの遅延問題の半分が取り除かれるにすぎないのだ。