SSDなどのフラッシュストレージを業界団体SNIAメンバーが解説
読めば分かる！ フラッシュストレージの基本（1/3 ページ）
最近、普及が進む「フラッシュストレージ」。さらに深く理解するため、その種類や普及の背景、導入効果などの基本的解説をお届けする。
フラッシュストレージとは
オールフラッシュアレイは国内でも普及が進むとみられる（TechTargetジャパン「市場調査で分かった、オールフラッシュストレージの導入状況とその使い所」より）《クリックで拡大》
従来、ITシステムではHDD（磁気ディスク）を主体としたストレージシステムが多く用いられてきました。HDDは技術革新により、データ容量の面では記録密度を向上させ、日々増大するデータの要求に対応してきました。一方、性能面では最も高速なもので15000rpm（毎分1万5000回転）と十数年の間ほとんど向上していません。大容量のHDDではリビルドに1日以上かかり、その間は性能低下を招くなど、I/O性能や故障率などが課題となっています。
こうした中、不揮発の半導体メモリであるNANDフラッシュメモリを用いたストレージ装置（SSDなど）およびその装置を用いたストレージシステムが、ITシステムにおいて従来のHDDの課題を解決し、さらなる価値を提供する手段として注目されています。本稿では、主にNANDフラッシュメモリから構成されるSSD（ソリッドステートドライブ）などを用いた企業ITシステムのストレージシステムを「フラッシュストレージ」と称し、その特性や種類、利用形態、技術動向、注意点と導入のポイントなどを解説します。
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フラッシュストレージの特性
NANDフラッシュメモリを搭載したSSDなどの単体のフラッシュストレージ装置と、HDDとを比較した場合、フラッシュストレージ装置には以下のような特徴があります。
特徴
- I/O性能が高い（HDDと比べ数十倍を超える性能）。性能単価が良い
- 微細化技術の進化に伴い、大容量化・低コスト化が進んでいる。執筆時点では、2.5インチSSDで3.84Tバイトの製品がある。体積当たりのデータ容量では、既にHDDを上回っている
- 消費電力が低い（HDDの半分以下）
- モーターなどの回転部品がないため、振動に強く故障率が低い
一方、フラッシュストレージ装置の課題としては以下の点が挙げられます。
課題
- 現時点では、総じてHDDより容量単価が高い。一部、SAS（Serial Attached SCSI）接続型HDDと同価格帯のSAS接続型SSDも出始めている
- 書き込み回数に制限があり寿命がある。製品の設計仕様により、書き込み許容量に差がある。指標例：DWPD（Drive Writes Per Day：1日当たりのドライブ全体の書き換え回数）、TBW（Tera Bytes Written：書き換え可能テラバイト容量）、PBW（Peta Bytes Written：累積書き換え可能ペタバイト容量）
- フォーマット直後の初期状態と比べて、定常状態では書き込み性能が低下する
- 読み込み／書き込みはページ単位、上書き（modify）／消去（erase）はより大きなブロック単位
- 経年使用によって読み取りビットエラーが発生しやすくなり、強固なECC（誤り訂正符号）でエラーを訂正する
フラッシュストレージの装置単体レベルでは、NANDフラッシュメモリベンダー、メモリを制御するコントローラーのベンダー、SSDベンダーなどの技術革新によって課題を克服して高性能化、大容量化、高信頼化を続け、エンタープライズ、データセンター向けの高い要求にも十分応えられるようになってきています。
上記のフラッシュストレージ装置を用いるストレージは、上記のNANDフラッシュメモリの長所を生かしながら課題を解決する機能を実装しており、下記のような特徴があります。
特徴
- I/O性能が高い
- HDDに比べて容量単価が高いが、低コスト化が進んでいる
- 消費電力が低い
- 故障率が低い
- 書き込みデータをNVRAM（不揮発性メモリ）やNVDIMM（DRAMとNVRAMの混載メモリ）でバッファすることにより、NANDフラッシュメモリへの書き込み量を抑制する
- RAIDやRAIDに類するデータ保護により、物理的に修復不可能な読み取りビットエラーが発生してもそれを修復し、サービス停止やデータ消失を防ぐ仕組みを持つ
- より多くのデータを格納したり、書き込みデータ量を減らしたりするため、重複排除や圧縮といったデータ削減機能を実装している
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