ストレージ階層化で利用広がる
大活躍のSSD、しかしデータ保護は本当に大丈夫?
SSDやI/Oアクセラレータのような新しいストレージの台頭で、これまでのデータ保護方法の弱点が露呈している。現状と課題解決策を探る。
データストレージデバイスおよびソフトウェアのインテリジェンス向上を背景に、データセンターで「ストレージティアリング」(Storage Tiering、ストレージの階層化)の利用が進んでいる。
ストレージティアリングでは、コストとパフォーマンスのバランスが適切なメディアにデータを配置できる。具体的には、高価で高速なストレージレイヤーに最近のデータあるいは頻繁にアクセスされるデータを配置し、低速で大容量の安価なストレージレイヤーに古いデータあるいはアーカイブデータを配置する。ストレージレイヤーとデータのこの両極の組み合わせの間にはさまざまな方法がある。
SSDとI/Oアクセラレーションデバイスの台頭
ストレージティアリングでは、さまざまな回転ディスクが併用されることが多い。データセンターでティア1に「Fibre Channel」(FC)ディスクアレイを、次のティアに「SAS」(Serial Attached SCSI)ストレージドライブを、その次のティアに「SATA」(Serial ATA)ディスクグループを、最も下のティアに長期アーカイブストレージとしてテープドライブを採用するといった具合だ。ディスクドライブは高い信頼性と大容量を提供するが、回転磁気メディアには物理的な遅延やシーク時間という制限がある。複数のディスクスピンドルでRAIDを構成する場合もこのことに変わりはない。
ソリッドステートメモリは、最速の磁気メディアよりも少なくとも格段に高速だ。フラッシュ技術には、「SSD(Solid State Drive)と「I/Oアクセラレータカード」などがある。後者は「SSA」(Solid State Accelerator)と呼ばれることもある。SSDとI/Oアクセラレーションデバイスが手ごろな価格になり、信頼性も増し、OSのサポートも向上していることから、企業はSSDを最も要件の厳しいワークロード用に導入するようになっている。
SSDとI/Oアクセラレーションデバイスは、基本的に同じ目的を果たす。両者の違いはデータインタフェースにある。米Intelの「Solid-State Drive DC S3500シリーズ」や米SanDiskの「Lightning複合用途向けSAS SSD」などのSSDは、一般的な6GbpsのSATAインタフェース構成のフラッシュストレージを採用している。ホストサーバやストレージアレイはSSDを、標準BIOSコールでアクセスされる磁気ハードドライブのように扱う。
これに対し、Intelの「Solid-State Drive 910シリーズ」や米Fusion-ioの「ioDrive」デバイスのようなI/Oアクセラレータは、PCIe(PCI Express)インタフェースを採用している。ホストシステムはこれらのデバイスを、固有のデバイスドライバを使って拡張カードとして扱う。SSDとI/Oアクセラレータは、同一サーバ上で共存できる。
PCIeインタフェースを採用したデータストレージデバイスは、かなり高いパフォーマンスを発揮する。例えば、IntelのSSD「DC S3700」の800Gバイトモデルは、シーケンシャルリードが最大500Mバイト/秒、シーケンシャルライトが同460Mバイト/秒で、ランダムリードが最大7万5000 IOPS、ランダムライトが同3万6000 IOPS。磁気ドライブと比べて高速だが、IntelのSolid-State Drive 910の800GバイトモデルのようなI/Oアクセラレータと比べると見劣りする。このモデルはシーケンシャルリードが最大2Gバイト/秒、シーケンシャルライトが同1Gバイト/秒、ランダムリードが最大18万IOPS、ランダムライトが同7万5000 IOPSとなっている。
データの移行
データの移行は、ストレージティアリングの成功の鍵を握る。時間の経過とともにデータの価値が変わるのに合わせてデータをティア間で移動できなければ、階層型ストレージのメリットはほとんどない。
データは通常、鮮度と使用状況に基づいてストレージティア間で移行される。一般的に、頻繁にアクセスされる新しいデータが最も高速なティアに保存される。古くなったり、使われることが少なくなったりすると、データは下位のティアに移行される。
管理者がティア間でデータを手動で移行すると、時間がかかり、ミスが起こりやすい。移行プロセスを自動化することが重要だ。ティアリングと自動移行の判断は、従来はストレージアレイで行われていたが、今では一部のOSが、ストレージティアリングをネイティブにサポートしている。例えば、米Microsoftの「Windows Server 2012 R2」は、“ヒートマップ”アルゴリズムを使ってデータを使用状況に応じて移行している。
また、補完的なストレージピン留め機能により、選択したファイルが移動しないようにすることもできる。管理者は、重要だがめったに使われないファイルやストレージブロックを高パフォーマンスのティア1データストレージデバイスに“ピン留め”し、システムがそのデータを下位ストレージティアに自動的に移すのを避けることができる。
ティアードストレージによるデータ保護戦略
企業でストレージティアリングの普及が進む中、データ保護手法の見直しが必要になっている。従来のバックアップ、スナップショット、レプリケーションやその他のデータ保護ツールでは、ファイルのティア間の移動に対応できない恐れがある。
ストレージティアリングを行う場合、データ保護のティアリングが不可欠になる。データが異なるティアに移動すると、適用されるデータ保護も変わるからだ。例えば、下位ティアは、上位ティアほど頻繁にはバックアップやレプリケーションが行われないかもしれない。その場合、重要だがアクセス頻度が低いファイルは、保護を強化するか、保護が手厚い上位ティアにピン留めする必要があることになる。
また、SSDやI/Oアクセラレータのような新しいストレージデバイスの台頭で、これまでのデータ保護方法の弱点が露呈している。例えば、ソリッドステートストレージデバイスで使われる不揮発性のフラッシュメモリは、書き換え回数に制限があり、寿命が限られている。このため、高度なウェアレベリング(Wear Leveling、書き換え回数の平準化)が必要になる。プロアクティブなデバイス交換とデータの再構築が、SSDやSSAの予期せぬ障害の防止に役立つだろう。
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