これはWestern Digitalのプロダクトマーケティング担当バイスプレジデント、John Collinsが執筆した、Enterprise Storage Forum独占のオピニオン記事です。
私たちはデータ主導の世界に生きており、消費者、企業、機械が生み出すデータ量は爆発的に増加しています。追いつくのは容易ではありません。
世界的な調査によると、生成、コピー、保存されるデータの量は、今後しばらく減少することはない。実際、IDCの予測では、その量は2025年までに166ゼタバイトを超える見込みであり、それは2年足らず先のことです。明らかに、これはデータストレージに大きな影響を及ぼします。
増え続ける膨大なデータを保存するには、大きく2つの課題があります。
1つ目は、どこに、どのように保存するかです。例えば、オンプレミスかクラウドか、ストレージ階層はホット、ウォーム、コールドのどれか、またインフラのトポロジーをどうするか。これらは考慮すべき点が多い複雑な問題です。簡単な答えはありません。しかし、1つ明らかなことがあります。クラウドや大規模なエンタープライズデータセンターでは、ストレージアーキテクトは、ペタバイト単位のデータに対応できるよう拡張可能でありながら、ビジネス要件を満たす適切な性能とサービスレベル合意（SLA）を提供できるソリューションを見つけなければなりません。
もう1つの大きな課題は予算です。ストレージアーキテクトは、縮小または横ばいのIT予算で要件を満たす、費用対効果の高いソリューションを見つけるよう常にプレッシャーを受けています。当然、組織が保有するデータが多いほど、必要なストレージも増えます。そして、より大きなストレージ容量が必要になれば、ストレージコストも増加します。今日のストレージアーキテクトは、減少する予算の中で高性能ストレージを確保し、投資から最大のリターンを得るという、バランスの取れた判断を迫られています。
アセットの稼働効率とは何か、なぜ重要なのか
高性能かつ低レイテンシーのストレージを実現するため、データセンターアーキテクトはワークロードを高速化するフラッシュを導入するケースを増やしています。多くのデータセンターでは、アーキテクチャの一部にNon-Volatile Memory Express（NVMe）技術を採用し、性能とレイテンシーのメリットをさらに高めています。
ストレージ支出の最適化と管理に注力するストレージアーキテクトは、費用に見合う最大の効果を得るため、こうしたフラッシュ資産を効率的に管理、拡張、活用しなければなりません。これにより、アセットの稼働効率を高めるため、NVMeフラッシュをイーサネットファブリック上で分離・共有する動きが広がっています。
データストレージ管理において、アセットの稼働効率を実現するとは、最大の性能を引き出し、稼働時間で測られる可用性を最大限に確保しながら、最適な利用率と効率をもたらすストレージの価値を引き出すことです。ひいては、高い利用率がコスト削減と全体的な投資利益率（ROI）の向上を可能にします。つまり、コストを管理しながらストレージデバイスを最大限に活用し、価値と収益を生み出す能力です。ほとんどの組織はフラッシュ資産を十分に活用できておらず、その結果、実現可能な最高水準の利用率に達していません。言い換えれば、アーキテクチャの非効率性がアセットの稼働効率を妨げているのです。
例として、ハイパーコンバージドインフラストラクチャ（HCI）、つまりスケールアウト環境を見てみましょう。顧客にとってHCIの主なセールスポイントの1つは、サーバーハードウェアやソフトウェアに加え、プラットフォームに含まれるコンピュート、ストレージ、ネットワークなどのコンポーネントを備えたフルノードを追加することで、比較的容易に拡張できることです。これらのノードは、アプリケーションにサービスを提供するために電力、冷却、ネットワークのリソースを消費します。アプリケーションのデューティサイクルやワークロードが予測可能で安定している場合、HCIアーキテクチャは効果的な拡張方法になります。設計エンジニアはこれらのワークロードを分析し、通常5～7年であるノードのサービスライフ全体にわたってアプリケーションの要求を満たせるよう、ノード内に十分なリソース（コンピュート、ストレージ、ネットワーク）を用意します。ワークロードやアプリケーションに追加のリソースが必要になった場合は、必要な追加リソースの種類にかかわらず、単純にノードを増設します。
しかし、HCIアーキテクチャの問題点の1つは、ノード内のアプリケーションやワークロードが予測不能で、需要が急増した場合、ノードに含まれるリソースに負荷がかかる可能性があることです。さらに大きな懸念となるのが、不要なリソースが搭載されていたり、利用率が低下したりするケースです。使われていないにもかかわらず電力と冷却を消費する資産は非効率を生み、こうしたリソースは遊休化・閉じ込め状態となって、他のアプリケーションやワークロードが利用できなくなります。
ITインフラを設計するもう1つの方法は、HCIではなく、コンポーザブル・ディスアグリゲーテッド・インフラストラクチャ（CDI）を導入することです。特に、フラッシュベースのSSDストレージのような高価値資産に適しています。
フラッシュを分離・共有するメリット
前述のとおり、HCIを使ったスケールアウトには目的があり、アプリケーション要件が固定され、ワークロードが予測可能かつ安定している場合、増え続けるデータ需要に対応するうえで不可欠です。しかし、HCIやその他のスケールアウト環境では、アプリケーションにバーストが発生したり、提供されたリソースがアプリケーションの需要を上回ったりすると、利用率とアセットの稼働効率の面でリソース管理が非効率になる可能性があります。
これに対し、設計者はCDIを導入してスケールアップ型アーキテクチャを構築し、サーバーノードからフラッシュ資産を取り出して、NVMe over Fabrics（NVMe-oF）を利用して複数のアプリケーションやワークロード間で共有できるようにしています。
NVMeは、Peripheral Component Interconnect Express（PCIe(r)）バスでフラッシュストレージにアクセスするためのプロトコルです。NVMeを使うと、PCIeに接続したフラッシュメディアをより効率的に利用できるため、データセンターアプリケーションではSAS/SATA接続に代わってこの標準が普及しつつあります。HCIアーキテクチャと同様、SSDはPCIバスに直接搭載され、ストレージはサーバー内にあるアプリケーションやワークロードから利用できます。NVMe-oF技術を使ってスケールアップする場合、設計者は物理ハードウェアノードの外部までPCIeバスを延長し、高速イーサネット接続上でRoCE（RDMA over Converged Ethernet）またはTCP（Transmission Control Protocol）プロトコルを実行して、需要に応じてアプリケーションやワークロードにフラッシュ資産を割り当てられるようになります。
NVMe-oFを使ってストレージを導入すると、いくつかの本質的なメリットをすぐに得られます。
- 設備投資（Capex）を最小化する:フラッシュをサーバーから分離すれば、ストレージだけが必要な場合に他のリソースとは別にストレージを追加でき、アプリケーションが追加容量を必要とする際の設備投資を最小限に抑えられます。
- 最適な製品を導入する:新しいフラッシュ技術が開発され、より高性能なSSDが市場に登場しても、NVMe-oFを使えば、ストレージの追加だけが必要な場合に、CPU、ソフトウェア、その他の不要なリソースを含むHCIノードとは異なるタイミングで新しいデバイスを導入できます。
- リソース利用率を向上させる:フラッシュを独立したプールに分離すれば、ストレージアーキテクトはフラッシュリソースをより効率的に割り当て、共有できます。これにより、大幅なコスト削減につながります。特にワークロードの変動が大きい組織で効果的です。
- 柔軟性を高める:必要なときに外部からフラッシュを追加できるため、顧客は大きな柔軟性を得られます。フラッシュは分離されているため、リフレッシュサイクルを待つ必要がありません。組織は必要に応じて資産を拡張し、将来の変化にも備え、変化するビジネスニーズに対応できます。サーバーで実行中のサービスを中断することなく、アプリケーションにフラッシュを追加できます。
- 性能を向上させる:NVMe-oFによるフラッシュストレージの共有により、フラッシュストレージを、サーバーにローカル導入されているかのように複数のアプリケーションやサーバーからアクセスできます。このアーキテクチャにより、ストレージアーキテクトは、機械学習や人工知能などの高性能ワークロードの要求に対応するため、インフラをより効果的に拡張できます。
このように多くのメリットがあることから、NVMe-oFは現在導入が進んでおり、今後のストレージアーキテクチャにおいても成長を続けるトレンドとなるでしょう。NVMe-oFにより、設計者はダイレクトアタッチドストレージ（DAS）に匹敵するレイテンシーの高性能ストレージ環境を構築でき、フラッシュデバイスを共有して非常に高い利用率を実現できます。私たちはこれを、まさにアセットの稼働効率と呼んでいます。