NVMe over Fabric再入門【前編】

「NVMeの制約」を解決する「NVMe-oF」

NVMeには、ローカル接続が前提という制約がある。これを解決して共有ストレージを実現するのがNVMe-oFだ。

公開 2020年12月21日 08時00分

更新 2021年10月22日 13時46分

著者

Stephen Pritchard

[Computer Weekly]

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　NVMe標準の最初のバージョンがリリースされて約10年。NVMeはSSDのインタフェースとしてますます一般的になった。NVMeはSATAやSASなどのHDD向けに設計された古いインタフェースではなく、PCI Expressを使用する。そのためプロセッサとストレージ間の多くのボトルネックを解消する。CPUとフラッシュメモリをリンクする複数チャネルによる高IOPS、低遅延の並列アーキテクチャが実現するため、NVMeが明確な選択肢になる。

　だが、NVMeはサーバ内やDAS（Direct Attached Storage）に最適化されているためある程度制限がある。

　企業が必要とするのは、ネットワーク経由でフラッシュストレージに接続し、パフォーマンスのメリットを最大限に引き出し、従来のiSCSIやファイバーチャネルなどのSANを置き換えることだ。まさにこれを目的とするのが「NVMe-oF」（NVMe over Fabric）だ。

　NVMe-oFは広範な技術を表す。それぞれの技術がさまざまなワークロードやユースケースに適しており、それぞれのパフォーマンスのメリットも異なる。

　NVMe-oFの実用性は、企業の既存インフラやプロトコルによって異なる。ストレージのパフォーマンスを向上させるために、そのどちらかまたは双方をアップグレードする価値があるかどうかにも左右される。

　NVMe-oFは、NVMeコマンドを複数のネットワークプロトコルの一つにラップすることで機能する。こうしたプロトコルには、ファイバーチャネル、iWARP（Internet Wide Area RDMA Protocol）、RoCE（RDMA over Converged Ethernet）、InfiniBandなどがあり、最近ではTCPもこれに含まれる。InfiniBandとイーサネットで最大100Gbpsの速度を提供すると称するサプライヤーもある。一般に、ファイバーチャネルは低速で、最大32Gbpsだとされている。

　NVMe-oFの主なデメリットは複雑さとコストにある。NVMe-oFからメリットを得るには、新しいハードウェアに投資しなければならない。ネットワークやストレージシステムのアップグレードが必要になる可能性もある。

　NVMe-oFはまだ比較的新しい技術だ。そのため、AIや大規模なビジネス分析、金融サービスなどの分野で、時間に制約があり多量のデータを処理するアプリケーションなど、高いパフォーマンスが要求されるユースケースをサポートする可能性が最も高い。

　Gartnerでリサーチ部門のバイスプレジデントを務めるジュリア・パルマー氏は次のように語る。「NVMe-oFを採用している企業は全体で見て中程度だ。現時点ではNVMe-oFの複雑さとコストが広範な採用の障壁となっている。この状況は今後しばらく続くだろう」

　「AIやHPC（ハイパフォーマンスコンピューティング）、インメモリデータベース、トランザクション処理など、高いパフォーマンスが求められるさまざまなワークロードにNVMe-oFを利用できる。だが、主流となるワークロードの大半では移行は計画されていない」（パルマー氏）