簡単ではない「ソフトウェア定義ストレージ」の運用
ハイパーコンバージドの核となる「SDS」、その役割と技術の選び方
ベンダーは、マーケティング戦略で「ソフトウェア定義テクノロジー」という言葉をよく用いる。しかし、実際の実装では企業がソフトウェア定義を習熟するまでには長い時間を要する。
ソフトウェア定義テクノロジーに関する説明をベンダーから聞くと、何か新しいものに思えるかもしれない。しかし、ソフトウェア定義ストレージ(SDS)は、サーバやネットワークにおけるソフトウェア定義アーキテクチャとほぼ同じ時期に登場している「古い技術」だ。1980年代の初期ファイルサーバでも、ストレージはサーバに内蔵しているとは限らないストレージをクライアントに提供していたことから、SDSと考えることができる。
SDSを最も単純に定義するなら、基盤となるハードウェアから切り離したストレージを管理するソフトウェアとなる。しかし、ベンダーによるSDSの定義は、各社のプラットフォームによって異なる。
プラットフォームには、さまざまなストレージプールを1つの連続したドライブとして提示するソフトウェアだけという製品もあれば、廉価なハードウェアを使用して、レプリケーション、スナップショット、階層化などの高度な機能を提供する製品もある。
サーバ&ストレージ ナビ
ソフトウェア定義テクノロジーを誕生させた柔軟性に対するニーズ
高価な超高速大型コンピュータで採用するSAN(Storage Area Network)は、20年以上にわたって、レプリケーション、スナップショット、RAID、オブジェクトベースのストレージなどの、冗長性と高可用性をもたらす非常に便利な機能を幅広く提供してきた。また、シンプロビジョニング、階層化、圧縮によって効率も高めてきた。
しかし、システム管理者は、サーバとSANのモデルから、ハイパーコンバージドシステム、VMwareの「VMware vSphere」やMicrosoftの「Hyper-V」などのハイパーバイザーで動作するクラウドサーバや仮想サーバへと移行している。これはオンプレミスとクラウドの両方で見られる現象だ。
ソフトウェア定義アーキテクチャの使用拡大により、ストレージベンダーは製品をファイバーチャネルとiSCSIだけでなく、LAN、WAN、HTTPなど他の種類の接続にも対応させざるを得なくなっている。その結果、あるハードウェアに搭載しているストレージを、仮想サーバに搭載した別のハードウェアに移行できるようになった。移行先のハードウェアがある場所は、ローカルのデータセンター、遠隔地にある自社所有のデータセンターまたはクラウドであろうと構わない。
あらゆるソフトウェアには、ストレージが必要だ。これには、本来は永続ストレージを必要としないステートレスなシステムとして考案されたコンテナも含まれる。コンテナの中核を担うのは、データであるため、永続ストレージを含めるように変更されている。
1台のPCで動作するモノリシックなプログラムから、ローカルのデータセンターにある無数のサーバ、クラウドまたはモバイルデバイスで動作する分散型へとアプリケーションが進化したことで、ストレージも変化する必要があった。場所を問わず各種デバイスに同じファイルを提供しやすくするため、内蔵HDDをシミュレートした本来のブロックベースのストレージから、ファイル共有を経てオブジェクトストレージに至るまでに、幾つもの抽象化の階層が加えられてきた。
ストレージの高速化、セキュリティ確保、柔軟性アップを実現するSDS
SDSにとって、柔軟性は欠かせない。ソフトウェア定義アーキテクチャは、アプリケーションがどこにあっても、SDSがアプリケーションに接続できるようにする。
さまざまな場所にあるアプリケーションにストレージを提供することに加えて、SDSのアーキテクチャでは自動階層化によってパフォーマンスとコストを最適化できる。自動階層化とは、使用頻度が最も高いデータを、利用できる中で最も高速なストレージまたはキャッシュに移動させることで、全ての読み書きを高速化することだ。なお、通常、キャッシュでは最も高速なRAMかフラッシュが使用されている。ソフトウェア定義アーキテクチャにおける「階層化」と「キャッシュ」という2つのストレージを最適化する方法には、柔軟性、透過性および低速な下位層を高速化するために必要な高速ストレージの量に違いが見られる。
ここ数年で、ソフトウェア定義アーキテクチャシステムは、かなり複雑になっている。15~20年前は潜在的な層の数は今よりも圧倒的に少なかったが、現在、RAMと最速なSSDとの間には複数の層が存在している。
- Intelの「3D XPoint」、Diabloの「Diablo Memory1」、磁気抵抗メモリなどの、メモリバスベースのストレージ
- PCI ExpressやNVM Express規格のフラッシュ
- 標準的なSerial ATAやSAS規格のフラッシュ
- 1万~1万55000rpmのHDD
- 7200rpmの大容量HDD
- テープとクラウド
最終アクセス日時に基づいてデータを最速のメモリから最も低速なテープへと移行し、そのデータを必要に応じてメモリに戻すことができる階層化ソフトウェアには非常に高い性能が求められる。
加えて、セキュリティもはるかに複雑になっている。現在のソフトウェア定義テクノロジーは、多様なセキュリティ機能を提供している。
- 冗長性:データの損失を防ぐ
- 統合アプリケーション:大量のコピーが転送されることを防ぐ
- スナップショット:データセットの即製イメージをテープにバックアップするか、そのイメージを使用して新しいバージョンのデータベースを始動できるようにする
- レプリケーション:遠隔地へのレプリケーション
- クラウドへのバックアップ:必要に応じてアクティブにできる
このような機能の一部または全てを備えたソフトウェア定義アーキテクチャシステムの欠点として、このソフトウェアが、強化された単一目的のOSを使うハードウェアで動作するSANシステムほど堅牢でないことが挙げられる。さらに、管理をしていると、必要な機能を全て得るためには2つ以上のSDSシステムを実行しなければならないことが判明する場合がある。だが、複数のシステムの間では競合が発生する可能性もある。それから、SDSシステムは、簡単に用意できるSANシステムと比べて多くの知識と時間が必要になることもある。
ただし、特定のベンダーから新しいハードウェアを購入せずにソフトウェアをアップグレードでき、場所を問わず幅広いアプリケーションにストレージを準備できる柔軟性も備わっているため、SDSシステムは多くの管理者の間で支持を広げている。
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