ストレージプロトコルのパフォーマンスの問題を解決するために生み出された新しいプロトコルがNVMeだ。これを利用するための具体的な実装方法は3つある。どれを選ぶべきなのか。
永続ストレージは、全てのコンピュータシステムにとって欠くことのできない要件だ。サーバを再起動すると、メモリ内のデータは通常失われるが、永続ストレージはデータを保持する機能を提供する。
本記事は、プレミアムコンテンツ「Computer Weekly日本語版 8月2日号」（PDF）掲載記事の抄訳版です。本記事の全文は、同プレミアムコンテンツで読むことができます。
なお、同コンテンツのEPUB版およびKindle（MOBI）版も提供しています。
この60年間、データの主な保管場所としてテープやHDDを利用してきた。だが、どちらのメディアにもフラッシュストレージほどのパフォーマンスはない。そのため、データセンターのストレージメディアとしてフラッシュが選ばれるようになっている。今ではNVMe接続のフラッシュも登場し、ソリッドステートストレージの潜在能力を引き出せるようになった。
では現状、どのような導入オプションがあるだろうか。また、NVMeによって強化され、フル機能を装備したストレージアレイを妨げる要素とは何だろうか。
ストレージデバイスをサーバに内蔵する場合は、シリアルSCSI（SAS）やシリアルATA（SATA）といった物理インタフェースを使用する。外部接続の場合は、イーサネットやファイバーチャネルを使ってストレージを共有する。
こうしたプロトコルによって物理トランスポートが定義される。もう少し高いレベルでは、データの保管と取得にSCSI（SASやファイバーチャネル経由）やAHCI（SATA用）を使用する。
SCSI（Small Computer System Interface）とAHCI（Advanced Host Controller Interface）はどちらも、標準ストレージデバイス（HDDやテープ）が単一の入出力（I/O）要求を同時に処理できるようになったころに設計されたものだ。
テープには、シリアルにアクセスする。HDDは、読み取り／書き込みヘッドをディスク上のトラックに移動してデータにアクセスする必要がある。そのため、従来型のストレージプロトコルは、ストレージ要求のキューを1つ管理する設計になっている。
AHCIの場合、キューは32個のコマンドを保持できる。SCSIがサポートするキューはもっと長く、通常128～256個のコマンドを保持できる。保持できるコマンドの数は、プロトコルの具体的な実装によって制限される。
HDDについて詳しく見ると、どちらのプロトコルもそのキューのスループットを向上するテクニックを使用している。例えば、TCQ（Tagged Command Queuing）やNCQ（Native Command Queuing）は、いずれもI/O処理の順序を変えることを目的とする。
この順序変更では、オンボードキャッシュを使用して要求をバッファリングしながら、物理ストレージメディアとの間の読み取りと書き込みを最適化する。TCQとNCQはHDDアクセスの物理特性をある程度緩和するため、一般的に全体的なスループットは向上するがレイテンシは改善しない。
フラッシュへの移行が進むにつれ、ストレージプロトコルがボトルネックになり始めている。
フラッシュは可動部品を持たないため、現在一般的なSAS接続やSATA接続よりも圧倒的に多くの同時I/O要求を処理できる。ある程度パフォーマンスが改善される兆しはあるものの、スループットの限界はSATAで6Gbps、SASで12Gbpsになる。
ただし、最大の問題は処理できるキューの数が比較的少ない点にある。フラッシュドライブのサイズが増えるにつれて、このボトルネックが深刻さを増していくことになる。
本記事は抄訳版です。全文は、以下でダウンロード（無料）できます。
■Computer Weekly日本語版 最近のバックナンバー
Computer Weekly日本語版 7月19日号 WannaCryはランサムウェアキラーか？
Computer Weekly日本語版 7月5日号 CIOが果たすべき3つの役割
Computer Weekly日本語版 6月21日号 Microsoft帝国からの脱出
Copyright © ITmedia, Inc. All Rights Reserved.
いまさら聞けない「仮想デスクトップ」と「VDI」の違いとは
遠隔のクライアント端末から、サーバにあるデスクトップ環境を利用できる仕組みである仮想デスクトップ（仮想PC画面）は便利だが、仕組みが複雑だ。仮想デスクトップの仕組みを基礎から確認しよう。
「マーケティングオートメーション」 国内売れ筋TOP10（2025年5月）
今週は、マーケティングオートメーション（MA）ツールの売れ筋TOP10を紹介します。
「サイト内検索」＆「ライブチャット」売れ筋TOP5（2025年4月）
今週は、サイト内検索ツールとライブチャットの国内売れ筋TOP5をそれぞれ紹介します。
「ECプラットフォーム」売れ筋TOP10（2025年4月）
今週は、ECプラットフォーム製品（ECサイト構築ツール）の国内売れ筋TOP10を紹介します。
ITmediaはアイティメディア株式会社の登録商標です。
