ソリッドステートドライブ（SSD）は、ハードディスクドライブ（HDD）に比べて高速であることから、企業にとって人気のストレージ選択肢となっています。SATAインターフェースのSSDは、SATA HDDの読み書き速度の約2倍であることが多く、非揮発性メモリエクスプレス（NVMe）SSDの中には、HDDの読み書き速度の35倍に達するものもあります。
しかし、ハードディスクが今も適している用途はあります。ハードディスクの販売量は全体として減少しているものの、メーカーはエンタープライズストレージ向けに設計されたハードディスクドライブの製造を続けており、価格もSSDより安価です。SSDの価格が下落傾向を続けているにもかかわらず、一部の企業にとってはコスト削減にもつながります。
企業は、SSDとHDDの違いに加え、高速なデータ処理やアーカイブストレージなど、それぞれが最も適しているストレージ用途を理解し、より大きなデータストレージ戦略に組み込む方法を把握する必要があります。
SSDとHDDの速度比較
次の表は、SSDとHDDの速度についてメーカーが提供しているサンプルデータを示したものです。持続転送速度（sustained transfer rate）、または持続データ速度（sustained data rate）は、ハードディスクメーカーがディスク上のデータの読み書きに使用する一般的な用語です。一方、SSDメーカーは速度を別の表現で示します。
| ドライブの種類 | ドライブモデル | 速度 |
|---|---|---|
| ハードディスクの速度 | SATAインターフェース搭載Toshiba MGシリーズ、モデルMG06ACA800E、容量8 TB | 最大237 MB/s、 持続転送速度 |
| SATAまたはSASインターフェース搭載Seagate EXOS 2X18、容量18 TB | 最大554 MB/s、 持続データ速度 | |
| ソリッドステートドライブの速度 | SATAインターフェース搭載Micron 5200 ECO、容量7.68 TB | 540/520 MB/s、 シーケンシャル読み取り／書き込み速度 |
| NVMeインターフェース搭載Western Digital PC SN720、容量1 TB | 3,400/2,800 MB/s、 シーケンシャル読み取り／書き込み速度 | |
| ヒートシンク搭載Crucial T700 1 TB PCIe Gen 5 NVMe M.2 SSD | 11,700/9,500 MB/s、 シーケンシャル読み取り／書き込み速度 |
SSDとHDDの読み書き速度
SSDはどの程度高速なのでしょうか。これは、ハードディスクとソリッドステートドライブの両方によって異なります。NVMe SSDは、SATA SSDの速度さえ最大35倍上回ることがあります。全体としてハードディスクは大幅に低速ですが、それでもエンタープライズ用途の要件を満たせるものもあります。Seagateなどのベンダーは、拡張性に優れた高性能HDDの製造を今も続けています。ストレージインフラに必要なものを判断するには、ハードディスクとソリッドステートドライブの仕様を詳しく確認してください。
SSDの読み書き速度
歴史的に、SSDはHDDのドロップイン交換製品として設計されてきました。そのため、HDDと同じインターフェース、つまり実際にはSATAインターフェース、あるいは高性能システムではSASインターフェースを搭載していることが多くなっています。
これらのインターフェースはHDDストレージデバイス向けに特化して最適化されていますが、SSDには最適とはいえません。新しいPCIeインターフェースはソリッドステート技術により適した設計で、SSDのフラッシュ速度を高めます。
PCIeのようにSSDに適したインターフェースの利点を理解するため、次の点を考えてみましょう。SATA 3.0の仕様では、SSDの最大データ速度は約560 MB/sに制限されます。これに対し、PCIe 3.0インターフェースでは、レーン当たり985 MB/sの速度が可能です。また、PCIe Gen 4では、各PCIeレーンで毎秒16ギガトランスファー（GT/s）、つまり約2 GB/sが可能です。Kingston Technologyによると、PCIe Gen 4では各PCIeレーンで毎秒16ギガトランスファー（GT/s）、約2 GB/sに相当します。
SSDのコントローラーは複数のレーンを介して、データが実際に保存される複数のNANDチップに接続されています。個々のNANDチップが985 MB/sで動作できる可能性は低いものの、別々のレーンに8つのチップを搭載したデバイスなら、合計3,000 MB/sのスループットを容易に実現できます。
SSDの速度を向上させる方法
SSDの速度は、より高速なNANDを使用することで向上させられます。SSDで使用される標準的なNANDは実質的に平面構造で、密集したセル間の干渉によるデータ破損を抑えるため、性能を低下させるエラー訂正アルゴリズムが使われています。しかし、新しいフラッシュチップ技術では、3D NANDと呼ばれる複数層のメモリーセルを使用し、SSDの読み書き性能を高速化できる可能性があります。
HDDの読み書き速度
ハードディスクドライブはSSDより大幅に低速です。HDDの速度を制限する最大の要因は、シーク時間、つまり物理的な読み書きヘッドが所定の位置に移動するまでの遅延と、ハードディスクが必要なディスク部分がヘッドの下の所定位置まで回転してくるのを待つ際のレイテンシです。
HDDの速度を向上させる方法
「ショートストローク」と呼ばれる手法を使い、HDDの容量の一部だけ、例えば各プラッターの最外周10％だけを使用することで、シーク時間を短縮し、HDDの速度を向上させられます。これにより、読み書きヘッドが移動する距離は、プラッター全体を使用する場合の10分の1で済みます。平均すると、各読み書き操作で移動すべき場所に近い位置にヘッドがあることになります。ショートストロークの欠点は非効率性です。HDDのストレージ容量のごく一部しか使えない一方、消費電力は変わりません。
ドライブをオペレーティングシステム（OS）用とデータ用の別パーティションに分割することでもシーク時間を短縮できます。また、最近アクセスしたページをキャッシュするためにバイパスページキャッシュを実装する方法もあります。
プラッターの回転速度を上げることでもレイテンシを短縮できます。そのため、一部の高性能HDDは、標準的な7,200 RPMではなく15,000 RPMで回転します。15,000 RPMを超える速度にすればレイテンシはさらに低下しますが、実用上、実現は困難です。プラッターの回転が速いほど安定性が低下し、回転速度の速いディスクは消費電力も大幅に増加します。
ドライブ速度の測定方法
ベンチマークソフトウェアなどのツールを使って読み書きテストを実施すると、ハードディスクやSSDが発揮できる最高性能を測定できます。こうしたツールでは、全体的な生の速度、インターネット接続速度、RPMをテストします。ドライブに示されている速度は通常、理想的な実験室環境で達成されたピーク性能であることに注意してください。実際の速度はそれより低い場合があります。
ドライブには定期的な健全性チェックも必要です。これにより、HDD上で速度低下の原因となる問題箇所を特定できます。こうした問題を特定して修正すれば、ドライブの性能と寿命を改善できる可能性が高まります。
SSDとHDDの速度をベンチマークする
SSDとHDDには通常、メーカーの仕様が付属していますが、両者の速度を最も正確に比較するには、パフォーマンスベンチマークを、ベンチマークソフトウェアを使って実施する必要があります。
こうしたソリューションは、すべてのデータが同じ領域にあるシーケンシャル読み書きや、ストレージメディアの異なる部分に対するランダム読み書きなど、さまざまな条件下で転送速度を測定するよう設計されています。
人気のあるドライブ性能ベンチマークソフトウェアには、次のものがあります。
- CrystalDiskMark—SSDとHDDの両方でベンチマークを実行できる、人気が高く使いやすいツールです。
- Atto Disk Benchmark—SSDやHHDだけでなく、独立ディスク冗長アレイ（RAID）や、接続ストレージへのホスト接続もベンチマークできる、広く認められたツールです。
詳しくはハードドライブのベンチマークツールを参照して、企業がドライブの性能を測定・追跡する方法を確認してください。
SSDとHDDは誰が使うべきか？
どのドライブを使用すべきかは、企業ごとのストレージニーズによって決まります。大規模なストレージインフラを持つ企業の多くはSSDとHDDの両方を使用しますが、どの環境に導入するかは、費用対効果とデータ処理のニーズによって異なります。
SSDを使用するタイミング
SSDはハードディスクより高価ですが、高速なデータアクセスが必要な企業にとっては、通常、投資する価値があります。高性能な業務アプリケーションや重要なデータ処理ワークロードにはSSDの速度が不可欠です。また、ソリッドステートアレイが業界標準になりつつあるため、ハードディスクも併用する場合でも、自社のストレージインフラにSSDを組み込むのが合理的です。
HDDを使用するタイミング
ハードディスクは、特に企業が大量のデータをアーカイブする必要がある場合など、アクセス頻度の低いデータに適しています。膨大なデータには大容量のストレージが必要であり、大容量HDDは安価です。SSDは高速アクセスが必要な用途に使い、長期保存用のライブラリには低コストのハードディスクを最大限活用しましょう。
結論：SSDとHDDの速度
ソリッドステートドライブは全体としてハードディスクより高速であり、高性能なワークロードや高速なデータ処理のニーズに適しています。大きな処理能力を必要とする主要アプリケーションを抱える企業は、データセンターやオフィスにSSDアレイを設置すべきです。しかし、ハードディスクにも利点があります。安価で、長期保存に適しているのです。ハードディスクにデータをオフラインでアーカイブすれば、その情報をランサムウェアから保護することもできます。
SSDは長年にわたって手頃な価格になってきましたが、それでもハードディスクの重要性がなくなったわけではありません。ハードディスクは今も多くのシステムで使用されており、SSDの速度には及ばないものの、長期保存や、ハードディスクを健全な状態に保つ企業にとって有効な選択肢であり続けています。
詳しくは2023年版エンタープライズ向けおすすめハードディスクを参照して、ビジネス用途に適した大容量・高性能ハードディスクのおすすめ製品をご確認ください。