SSDのパフォーマンスが上がらないのは“あれ”が原因?「Open-Channel SSD」がある意味を考える【前編】

SSDの読み書きパフォーマンスが上がらない主要な原因は幾つかある。SSDの処理高速化を目的にした仕組みを基に、パフォーマンス劣化の原因と解消の方法を解説する。

2025年02月08日 08時15分 公開
[Jim HandyTechTarget]

関連キーワード

SSD | 半導体ストレージ | ストレージ


 SSDはHDDに比べれば読み書きパフォーマンスに優れた記憶媒体だが、それでもSSDのパフォーマンスは幾つかの要因によって制限されてしまうことがある。SSDのパフォーマンス劣化を解消できる仕組みと併せて、原因を解説する。

パフォーマンスが上がらない一つの原因

 SSDのパフォーマンスが落ちる原因を知るには、「Open-Channel SSD」の仕組みを理解すると分かりやすい。一般的なSSDは、内部の制御をコントローラーが自動で実行するため、ユーザーが細かく最適化することは難しい。対してOpen-Channel SSDでは、制御タスクの一部をSSDのコントローラーではなくホストマシンのOSが担う。

 より具体的には、Open-Channel SSDでは「ウェア管理」(ウェアレベリング)や「ガベージコレクション」「スケジューリング」といったSSDの制御タスクを、アプリケーションのワークロード(処理の負荷や作業量)を把握しつつホストマシンが実行する。これはシステム全体にメリットをもたらす可能性がある。

ウェアレベリングの影響

 まずはウェアレベリングから考えてみよう。NAND型フラッシュメモリの各メモリセル(記憶素子)は、書き込みを重ねるごとに劣化する。SSDはこれを最小限に抑えるため、データを適切に配置し、書き込みを分散させ、全てのセルに対して書き込み回数をレベリング(平均化)する。これがウェアレベリングの仕組みだ。

 一般的なSSDでは、データはホストマシンが要求した場所に書き込まれるわけではなく、SSDのコントローラーが決定した場所にマッピング(振り分け)される。マッピングされる場所には、ホストマシン側から見える記憶領域だけでなく、ホストマシン側から見えない、オーバープロビジョニングで確保された記憶領域も含まれる。これはパフォーマンスの低下を招く原因になる。オーバープロビジョニングとは、SSDの実際の物理容量に対して、OSやホストマシンに提示する論理容量を少なくする動作を指す。

 Open-Channel SSDでは、そうしたデータ配置タスクをホストマシンに移行し、オーバープロビジョニングされた領域を含む全ての利用可能な領域をホストマシンが認識できるようにする。この仕組みは、ホストマシンがアプリケーションの書き込みパフォーマンスの低下を認識できる場合に役立つ。オーバープロビジョニングされた領域をアプリケーションが利用できるように、ホストマシンが割り当てし直せるからだ。このようにOpen-Channel SSDは、同等の記憶領域を持つ標準的なSSDよりも効果的に記憶領域を活用できる。

 逆に、アプリケーションの書き込み負荷が異常に高い場合、ホストマシンはSSD内部のより大きな範囲の記憶領域をオーバープロビジョニングに割り当てる。これにより、アプリケーションが利用可能な記憶領域は少なくなるが、パフォーマンスが向上し、SSDの寿命が長くなる。

 Open-Channel SSDでは、書き込み回数を減らすための「書き込み結合」(Write Coalescing)というもう一つのウェアレベリングアルゴリズムもホストマシンが制御する。1つの場所、もしくは一連の隣接する場所への繰り返しの書き込みは、ページ(データの記録領域をまとめた単位)を満たすのに十分なデータ量になるまでホストマシンのメモリにバッファリング(一時的に記憶)される。この仕組みにより、多数の書き込みを少数にまとめることができる。全ての書き込みのバッファリングと結合は、ホストマシンのメインメモリ内のバッファ(一時的な記憶領域)で実行される。

 それに対して一般的なSSDでは、SSDのコントローラーの内部のメモリである「SRAM」(Static Random Access Memory)、もしくは外部の「DRAM」(Dynamic Random Access Memory)で書き込み結合を実行する。SRAMで実行するかDRAMで実行するかはコストとパフォーマンスのトレードオフの関係にあり、コントローラーの設計者の選択に応じて決まる。


 次回は、ガベージコレクションやスケジューリングの観点でパフォーマンスへの影響を考える。

TechTarget発 世界のインサイト&ベストプラクティス

米国Informa TechTargetの豊富な記事の中から、さまざまな業種や職種に関する動向やビジネスノウハウなどを厳選してお届けします。

Copyright © ITmedia, Inc. All Rights Reserved.

鬯ョ�ォ�ス�エ�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ー鬯ッ�ィ�ス�セ�ス�ス�ス�ケ�ス�ス邵コ�、�つ€鬯ゥ蟷「�ス�「髫エ蜿門セ暦ソス�ス�ス�ク髯キ�エ�ス�・�ス�ス�ス�。鬯ゥ蟷「�ス�「�ス�ス�ス�ァ�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�、鬯ゥ蟷「�ス�「髫エ荳サ�ス隶捺サゑスソ�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス鬯ゥ蟷「�ス�「髫エ雜」�ス�「�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�シ鬯ゥ蟷「�ス�「髫エ荵暦ソス�ス�ス�ス�サ�ス�ス�ス�」�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス

製品資料 エヌアイシー・パートナーズ株式会社

HCIとSDSでコンテナ時代のニーズを満たす、今選ぶべき統合データ基盤の実力とは

アプリケーション開発の主流がコンテナに移行した今、従来のストレージでは、俊敏性や拡張性を確保し、データ保護を徹底することが難しくなっている。そこで注目したいのが、コンテナネイティブな環境に最適化された統合データ基盤だ。

事例 株式会社AIT

HPSSを用いたデータ管理で、コストとパフォーマンスのバランスを取る方法

データ生成デバイスの進化・多様化により、保存すべきデータ容量は急増した。その管理においては、コストとパフォーマンスのバランスが課題となっている。解決策の1つとして注目される「HPSS」の効果について、導入事例を紹介したい。

事例 株式会社AIT

データ量2.5倍を解決に導きDXが加速、未来を見据えたJA大阪電算の挑戦

業務のデジタル化が進み、データ量やワークロードが増大していた大阪府農協電算センター。それによりインフラの負荷が高まり、性能を向上させることが喫緊の課題になっていた。本資料では同社がどのようにインフラを移行したのか解説する。

製品資料 レノボ・ジャパン合同会社

デジタルツインやIoT化を阻む図面と現状のズレ、3Dスキャンでどう解消する?

老朽化した建築物は、図面と現状が一致しないことが多く、改修や維持管理の問題となっている。工場でも、デジタルツインやIoT化の推進において大きな障壁となる。そこで注目されているのが、点群データを活用した図面化のアプローチだ。

比較資料 レノボ・ジャパン合同会社

ベンチマークとAIで読み解く、SOLIDWORKSに適したシステム環境とは

SOLIDWORKSは多くのユーザーに支持されているが、高機能であるが故に、その実力を十分に発揮させるためには相応のハードウェアが必要だ。そこで、5種類のワークステーションを用意して、SOLIDWORKS 2025のベンチマークテストを実施した。

アイティメディアからのお知らせ

驛「譎冗函�趣スヲ驛「謨鳴€驛「譎「�ス�シ驛「�ァ�ス�ウ驛「譎「�ス�ウ驛「譎「�ソ�ス�趣スヲ驛「譎「�ソ�スPR

From Informa TechTarget

「テレワークでネットが遅い」の帯域幅じゃない“真犯人”はこれだ

「テレワークでネットが遅い」の帯域幅じゃない“真犯人”はこれだ
ネットワークの問題は「帯域幅を増やせば解決する」と考えてはいないだろうか。こうした誤解をしているIT担当者は珍しくない。ネットワークを快適に利用するために、持つべき視点とは。

SSDのパフォーマンスが上がらないのは“あれ”が原因?:「Open-Channel SSD」がある意味を考える【前編】 - TechTargetジャパン サーバ&ストレージ 髫エ�ス�ス�ー鬨セ�ケ�つ€鬮ォ�ェ陋滂ソス�ス�コ�ス�ス

TechTarget驛「�ァ�ス�ク驛「譎「�ス�」驛「譏懶スサ�」�趣スヲ 髫エ�ス�ス�ー鬨セ�ケ�つ€鬮ォ�ェ陋滂ソス�ス�コ�ス�ス

鬯ゥ蟷「�ス�「髫エ蜿門セ暦ソス�ス�ス�ク髯キ�エ�ス�・�ス�ス�ス�。鬯ゥ蟷「�ス�「�ス�ス�ス�ァ�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�、鬯ゥ蟷「�ス�「髫エ荳サ�ス隶捺サゑスソ�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス鬯ゥ蟷「�ス�「髫エ雜」�ス�「�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�シ鬯ゥ蟷「�ス�「髫エ荵暦ソス�ス�ス�ス�サ�ス�ス�ス�」�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス鬯ゥ蟷「�ス�「髫エ雜」�ス�「�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ゥ鬯ゥ蟷「�ス�「髫エ雜」�ス�「�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ウ鬯ゥ蟷「�ス�「�ス�ス�ス�ァ�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ュ鬯ゥ蟷「�ス�「髫エ雜」�ス�「�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ウ鬯ゥ蟷「�ス�「�ス�ス�ス�ァ�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ス�ー

2025/07/08 UPDATE

ITmedia マーケティング新着記事

news017.png

「サイト内検索」&「ライブチャット」売れ筋TOP5(2025年5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。

news027.png

「ECプラットフォーム」売れ筋TOP10(2025年5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。

news023.png

「パーソナライゼーション」&「A/Bテスト」ツール売れ筋TOP5(2025年5月)
今週は、パーソナライゼーション製品と「A/Bテスト」ツールの国内売れ筋各TOP5を紹介し...