2021年にはシェアの半分を占めると予想

企業利用が浸透しつつあるNVMeフラッシュストレージ、今後の展開は？

ハイパースケールデータセンターはNVMeフラッシュの早期導入者（アーリーアダプター）だ。ベンダー各社も今後数年でフラッシュデバイスとNVMeファブリックの普及をさらに進める計画を立てている。

公開 2019年04月02日 05時00分

更新 2019年07月06日 17時10分

著者

Garry Kranz

[TechTarget]

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　NVMe（Non-Volatile Memory Express）フラッシュストレージを採用する企業が増えている。だが全体的な移行が始まるのは、早くても2019年以降になる予想だ。これは、2018年12月に米サンディエゴで開催されたNVMeイベントの「NVMe Developer Days」で語られた重要な見解だ。

　このイベントは2日間にわたって開催され、NVMeストレージの核心に迫ることをテーマとした。ほぼインフラチームとDevOpsチームを対象としており、かなり専門的な話になることもあった。聴衆者はこれに気後れしたのか、質疑応答セッションは質問が飛び交うことなく静かに終わった。

　開発者に大きな重点が置かれてはいたが、エンジニアリングに関する話題のほとんどでストレージ製品への言及があった。ソフトウェアベンダーEideticomは、高密度のコンピューティングが必要なストレージタスクを高速化する、フォームファクターがU.2のNVMeオフロードカードを紹介した。SSDベンダーのNGD Systemsは、アプリケーションに特化した集積回路型NVMeプラットフォームであるコンピューティングストレージ「Newport」を宣伝した。Newportは、ストレージに付加的なコンピューティング能力を挿入してアプリケーションを高速化する。

企業での利用は尚早？

　こうした高性能NVMe製品も興味深いが、企業をターゲットにしているとは思えず、少なくとも最初から企業を踏まえて開発されてはいないだろう。高速ストレージ転送の業界標準への提案が批准に向けて少しずつ前進するにつれ、NVMeフラッシュは主にクラウドサービスベンダー、高頻度の取引、ハイパースケールなアプリケーションで採用されるようになっている。

　ハイパフォーマンスストレージの需要が高まってはいるが、NVMeフラッシュストレージに切り替える必要がある企業はほとんどないと話すのは、Ciscoで先進ストレージ部門の研究開発エンジニアを務めるジェイ・メッツ氏だ。

　「インタフェース、そしてストレージの一分野としてのNVMeはCPU利用率、ならびにI/Oの性質を変えた。この両方を管理しなければならないという問題が生じ、PCIe（PCI Express）を適宜切り替える必要が出てきた。CPUで中断とポーリングを適切に使い分けること、I/Oが実際に処理される場所を適切に選ぶことも重要になった。この全てに関わっているのが、使用中のハードウェアとの直接的な関係、そしてハードウェア同士の通信だ」（メッツ氏）

　主要ストレージベンダーが大規模導入の下地を作っているため、市場には2018年12月時点でNVMeフラッシュを使ったエンタープライズ向け製品が既に登場している。Dell EMC、Hewlett Packard Enterprise、IBM、NetApp、Pure Storageといったベンダーは、NVMeメディアを搭載したオールフラッシュアレイを、SASドライブやSATAドライブと共に提供している。

　NVMe U.2 SSDのみを使用するアレイを提供する新興ベンダーも少数だが存在する。E8 Storage、Apeiron Data Systems、Excelero、EXTEN Technologies（旧Mangstor）、Pavilion Data Systems、Vexataなどがその例だ。これらのベンダーはExceleroを除き、NVMe SSD内蔵の実証済みサーバに主要なOSをパッケージ化している。

　ほとんどのデータセンター担当者にとってNVMeは新しいテクノロジーだが、そのルーツはフラッシュメモリが企業に普及する前にさかのぼる。NVMeの先駆けとなったNon-Volatile Memory Host Controller Interface（NVMHCI）が登場したのは2008年のことだ。PCIeカードとドライバを開発するための標準をSSDベンダーに提供することが目的だった。これにより、アプリケーションはホップ数を増やすことなく、PCIeバス経由でストレージに直接アクセスできるようになった。

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　NVMeはフラッシュストレージ用に設計された。フラッシュストレージとマザーボードの距離を近づけるため、ストレージとCPUをPCIeリンクで接続できる。業界トップのエンタープライズ向けアレイベンダーは、SAS/SATA SSDではなくPCIe接続のNVMeフラッシュドライブを使ったNVMeオールフラッシュシステムを売り込んでいる。

　IDCの予想によると、2018年におけるNVMeフラッシュストレージの市場規模は5億ドルだが、2021年には全ストレージ収益の約半分を占めるようになるという。

　「NVMe SSDの出現は、コモディティサーバでのスケールアップストレージの普及を促し、企業がフラッシュを統合する方法を変えた」。そう話すのは、ストレージスイッチベンダー大手のBrocade Communications Systemsを傘下に収めているBroadcomの著名なエンジニア、ファジル・オスマン氏だ。

　「特にストレージには実体を求める顧客が常に存在する。市場がなくなろうとしているわけではないが、とりわけ分析とAI（人工知能）を対象とし、スケールアップストレージを売り込む方法を大手ストレージベンダーは探っている。あらゆる大手SSDベンダーが共通のNVMeドライバを使用しているという事実は大きい。新しいベンダーの採用時にドライバを追加する必要がなくなるからだ」（オスマン氏）

　「しかし現段階では、NVMeフラッシュはブラウンフィールド（既に事業として成立している分野）の『ニッチプレイヤー』として存在し続けている」。ITアナリスト企業Evaluator GroupでハイパフォーマンスコンピューティングとAIプラクティス分野のシニアアナリストを務めるフレデリック・バン・ヘイレン氏はそう語る。

　「もしあなたがどこかの証券市場に勤めているとしたら、NVMeフラッシュを使用して、実際に取引をするフロアに延びるファイバーに少しでも近づきたいと考えるのは確かだ」（バン・ヘイレン氏）

　だがオールフラッシュアレイは平均で理論上のパフォーマンス能力の30～40％しか発揮していないことが少なくない。「6ラック分のスピンドルと同等のパフォーマンスは、半ラック分のオールフラッシュSAS SSDでまかなえる。NVMeの場合は、スイッチによって理論上のパフォーマンスが向上しても、それにエンドユーザーが気付くことはないだろう」（バン・ヘイレン氏）

業界仕様「NVMe 1.4」の概要

　120社以上のベンダーから構成される業界コンソーシアムNVM Expressは、業界仕様「NVMe 1.4」の正式公開を2019年に予定している。

　Intelの製品マネジャーであり、NVM Expressのマーケティング部門で共同議長を務めるジョンマイケル・ハンズ氏は次のように述べる。「この標準には20件以上の批准項目が含まれている。コンポーネントとドライブのベンダーが、NANDフラッシュの能力を最大限に引き出すNVMeストレージデバイスをいち早く構築するために使用できるだろう」

　NVM Expressは、技術提案書と機能を批准するたびにリリースし、バージョンを更新した。ロードマップには、NANDの物理的な分離によってI/Oに関する決定論を改善する取り組みが含まれる。永続メモリ領域の多目的化、NVMeのマルチパスと名前空間共有、データ整合性強化のためのリビルドサポートも実施される。ハンズ氏によると、NVMe 1.4の全仕様は2019年後半に公開予定だという。

　「前世代の仕様は『網羅するのに約2年もかかった』とベンダーから苦情を受けた。今回、各提案は承認され次第利用できるようになっているので、システム開発者とSSDベンダーは仕様が全て承認されるのを待たなくても機能の開発に着手できる」（ハンズ氏）

　NVMe 1.4の仕様は、NVMe-over-Fabric（NVMe-oF）アーキテクチャを強化して、ブロックベースのNVMeフラッシュストレージデバイスを複数のサーバで共有可能にすることも目的としている。業界では旧式のファイバーチャネル（FC）やリモートダイレクトメモリアクセス（RDMA）に主眼を置く場合がほとんどだが、スイッチベンダーには他のストレージファブリック向けのドライバを作成する業務もある。

　NVMe-oFは、共有ストレージの利点であるラックスペースと電力の有効活用を実現する。SAS SSDをNVMe-oF SSDに置き換えるだけで企業はNVMeの利点を得られるが、最大の利点はストレージと処理の関係が近づく点だ。

　「回線速度は上がっているが、必要なのはプロトコルの高速化だ。ここでNVMe-oFの出番になる。NVMe-oFはどの回線ともつながりがないため、あらゆるファブリックで実行できる」。ストレージベンダーMellanox Technologiesでストレージテクノロジー担当バイスプレジデントを務めるロブ・デイビス氏はそう語る。

　バン・ヘイレン氏によると、「さまざまなNVMeファブリック転送の移り変わりは、ストレージ管理者、特にイーサネットが利用可能なFCとRDMAの管理者なら、誰でも注目する価値がある」という。

　「既存のネットワークインフラの使用に関しては多くの試みがなされている。ベンダーはNVMe-oFが容易に移植できるという点に目を付け、メインストリームのデータセンターテクノロジーとしての使用を検討している」（バン・ヘイレン氏）

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