サーバの形態が大きく変わる

SSDは「NVMe対応M.2 SSD」が次の標準　サーバ搭載で起きる大変革とは？

「M.2」規格に対応したSSDがウルトラブックやタブレット端末で急速に普及しつつある。10TB以上の大容量やNVMe対応が進めば、サーバへの搭載も加速するかもしれない。

公開 2017年08月02日 05時01分

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Jim O'Reilly

[TechTarget]

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ストレージの接続方式（参照：脱SAS＆SATAへ、フラッシュ業界期待の通信規格「NVMe」の魅力と普及の壁）《クリックで拡大》

　SSDのフォームファクタはディスクの直径やモーターの厚みに制限されず、保護ケースの存在が制約となることもないので、従来のHDDとは異なるサイズや形状の実現を阻む要素はほとんどない。そのため業界は次世代フォームファクタ「M.2」対応のSSDを開発するようになった。M.2は基本的にはエッジコネクターを備えたカード型の小型のフォームファクタであり、以前は「Next Generation Form Factor」という、ある意味そのままの名称で呼ばれていた。

　M.2は「mSATA」の後継となるフォームファクタだ。mSATAよりもはるかに小さく、タブレット端末や小型コンピュータに適している。両面実装をサポートすべく一から設計されており、従来の片面実装のフォームファクタと比べて実装密度を大きく向上できる。

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　M.2規格のSSDには、さまざまな幅と長さの組み合わせがある。業界の主流は幅が20mm、長さが30～110mmのようだ。取り付けの際は、M.2モジュールのエッジコネクターをマザーボードと平行になるよう端子に差し込み、反対端のネジで固定する。非常にシンプルで、コストもかからない方法だ。

　M.2コネクターは、PCI Express（PCIe）3.0の4レーン接続の他、SATA接続、USB 3.0接続をサポートする。PCIe 4.0のサポートも計画中だ。これならば、最速SSDを接続するのに十分な帯域幅を確保できる。市場には「M.2 NVM Express」（NVMe）規格のSSDが出回り始めており、2016年8月に開催されたフラッシュメモリに関する世界最大のカンファレンス「Flash Memory Summit 2016」でも多数の発表があった。NVMeは従来の主流であるSATAの後継規格となる。

　M.2 SSDは2.5インチSSDや3.5インチSSDよりも小さく、このサイズ差がストレージ容量の差を生む。M.2 SSDの最大容量は2016年のFlash Memory Summitの時点で1TBだったが、同カンファレンスで100TBの2.5インチSSDが発表されたことは、M.2 SSDの大容量化を示唆するものだ。2017年には10TB以上の容量が実現する可能性もある。板ガムサイズのドライブとしては、かなりの大容量だ。

　3年前にはまだ数千ドルする大容量PCIe SSDが販売されていた。だがIntelの1TBのM.2 NVMe SSDは本稿執筆時点でわずか359ドルであり、960GBのSATA SSD（250ドル）と比べてそれほど高額ではない。そしてNVMeドライブの方がはるかに高速だ。

　今後の展開を正しく予測するためには、ホストインタフェース側での対応も必要となる。市場にはM.2 PCIeスロットを搭載するマザーボードが出回りつつあるが、SATAドライブに適した2レーン接続をサポートするものと、NVMeに必要な4レーン接続をサポートするものとに分かれている。こうしたマザーボード技術の変化をけん引しているのは、IntelやAdvanced Micro Devices（AMD）などが提供するチップセットだ。マザーボードの他には、標準PCIeスロットをM.2に変換するアダプターカードを利用してSSDを取り付けるという方法もある。

価格と容量

　10万～15万IOPS（1秒間に処理できるI/O数）の性能を持つ1TB SSDが低価格で提供されるとなれば（中には69ドルという製品も）、回転速度1万rpmの企業向けHDDの出番はなくなる。1年以内に「3D NAND」技術を採用したSSDの高密度化と低価格化が進むことが予想される中ではなおさらだ。

　PCIe接続のSSDとSATA接続のSSDの製造コストに大きな差はない。将来的には、コモディティ化したSATA SSDとの価格差が縮まり、2種類の製品が存在する意義が問われることになるだろう。ただし2017年には価格競争が進展し、そうした疑問がなくなる可能性もある。10TB以上のM.2 SSD NVMeドライブが登場すれば、恐らくそれがサーバにとって最適な選択肢となる。

　そこで注目すべきはサイズの問題だ。1台のサーバに12基のM.2 SSDを搭載したい場合、現行の2Uサーバではなく1Uサーバで実現できる可能性がある。そうなればラック内のサーバ密度は2倍になる。

　「だが待って！」と通販番組の司会者なら言うだろう。誰かがSSDを垂直に取り付ける方法を編み出し、12基のSSDをわずか60mmの幅に配置できるようになるかもしれない。そうなればサーバの幅を半分かそれ以下に減らし、HPEの「Moonshot System」のような超高密度マイクロサーバでも高速ドライブを大量に収容できることになる。

　小型のM.2規格SSDはこうした新しいサーバ設計にとって理想的であり、今後はフットプリントのさらなるコンパクト化が進むことが予想される。M.2はPCIe対応であり、LAN接続も含め、あらゆるサーバ機能をサポートする点も忘れないことだ。100GbEのRDMA（Remote Direct Memory Access）ポートとNVMeドライブをさまざまに組み合わせたサーバを設計できるようになれば、2018年にはハイパーコンバージドシステムが今よりもはるかに高性能化し、M.2 SSD経由でさらに大容量のストレージとさらに高い帯域幅を提供できるようになるかもしれない。

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この記事の著者

Jim O'Reilly

ITベンダーGermane Systems（Mercury Systemsが買収）のエンジニアリング担当バイスプレジデントを務め、米国海軍向けのサーバとストレージ開発を率いた。IT分野のスタートアップの経営に携わる他、クラウドコンピューティングのコンサルタントとして活躍した経験も持つ。

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