フラッシュメモリは、PCやデジタルデバイス間での永続的なストレージとデータ転送に使用される不揮発性コンピュータメモリです。電気的に消去・プログラム可能な読み取り専用メモリ（EEPROM）の一種であり、不揮発性であるため、ホストコンピュータやサーバーの電源が切れても、フラッシュベースのデバイスにデータが保存されたままになります。フラッシュはストレージチームにとって不可欠なテクノロジーとなっており、現在では、ほとんどのストレージ環境がフラッシュなしでは成り立ちません。本ガイドでは、フラッシュストレージのメリットとデメリットに加え、企業のストレージインフラにおける全体的な重要性について解説します。
フラッシュとは？
フラッシュは、データの読み取りと消去が可能なメモリセル（ブロック）で構成されるコンピュータストレージ媒体です。電気的にプログラム、消去、再プログラムできますが、その回数には上限があります。プログラム可能なメモリによって高速なランダム入出力（I/O）処理を実行できるため、機械式ストレージデバイスと比べて非常に高速です。また、不揮発性でもあることから、一般消費者向け、ビジネス向け、エンタープライズ向けで急速に選ばれるストレージ媒体となりました。
大半のソリッドステートドライブはフラッシュを使用していますが、両者は同じものではありません。フラッシュは電気で動作するメモリテクノロジーであるのに対し、SSDは二次メモリを保存する物理的な場所です。ほとんどのSSDはドライブ上のデータ保持にフラッシュメモリを使用しますが、フラッシュはSDカードやUSBドライブなど、ほかのメモリストレージデバイスにも使われています。また、デジタルカメラや携帯電話にも使用されています。
そのアーキテクチャにより、フラッシュを搭載したコンピュータシステムは、回転ディスク技術を使用するハードドライブよりも高速にSSDのデータを読み取れます。この速度は、ハードドライブでは実現できないほど迅速なデータ取得と処理を必要とする、重要なビジネスアプリケーションを支えます。
フラッシュとソリッドステートドライブの違いと共通点を詳しく読む：違いと共通点について詳しく読む。
フラッシュの種類：NANDとNOR
フラッシュメモリは通常、NANDまたはNORのいずれかを使用します。これらの名称は、チップがデータの保存に使用する電気トランジスタ回路の論理ゲートに由来します。論理入力と出力に基づいて、それぞれ異なる動作をします。NOT-AND論理モデルを使用するNANDゲートは、電気技術への実装がより簡単であるため、フラッシュデバイスで広く使われています。
NORフラッシュ：
- 読み取り処理が非常に高速
- 書き込み処理では速度が低下
- バイト単位のランダムアクセスに優れる
- 大量のコードの読み書き処理で最も頻繁に使用される
NANDフラッシュ：
- 書き込み処理が高速
- 個々のセルにはアクセスできない
- NORよりも必要な物理スペースが少ない
- NORよりも安価
一部のフラッシュストレージではNORが使われていますが、大半はNANDを使用しており、市販のソリッドステートドライブやエンタープライズ向けソリッドステートドライブのほとんどもNANDフラッシュを採用しています。
フラッシュのメリット
フラッシュベースのストレージには、アプリケーションパフォーマンスの向上、コスト削減、サステナビリティの向上、故障率の低下などのメリットがあります。
速度
フラッシュベースのSSDは、ハードディスクドライブ（HDD）に比べて読み取り・書き込み速度が20～40倍高速です。この性能向上は、ハードドライブでは十分な速度でアクセスできないデータに、より迅速なアクセスが必要な重要なビジネスアプリケーションにとって特に有益です。
経済的・環境的影響
フラッシュを使うと、より多くのデータを小さなパッケージに保存できるため、データセンターで占めるスペースが少なくなります。フラッシュベースのストレージ環境はストレージ密度が高く、物理スペースにかかるコストを削減できます。また、フラッシュベースのストレージは消費電力も少ないため、エネルギーコストと環境負荷の両方を低減できます。データセンター施設やサーバールームの稼働に必要なエネルギーも少なくて済みます。
故障率の低下
一部のハードドライブは、ディスクが1～2回故障するだけで深刻な損傷を受けますが、フラッシュドライブの故障はより緩やかに進行します。フラッシュベースのハードウェアには、ハードドライブのような可動部品がありません。コンピュータが時間の経過とともにフラッシュメモリのデータを読み書きするにつれ、徐々に劣化していきます。電力サージなどの電気的な問題によってフラッシュドライブのようなサーバーコンポーネントが故障することはありますが、全体としてフラッシュドライブはハードドライブよりも故障しにくい傾向があります。
フラッシュのデメリット
フラッシュはストレージパフォーマンスを向上させますが、回転ディスクよりも全体的なコストが高いことや、データ破損の可能性などのデメリットもあります。
コストと容量の比較
ストレージハードウェアでは、ストレージ容量はハードドライブよりもフラッシュベースのメディアのほうが高価になる傾向があります。これは大容量ドライブに特に当てはまります。フラッシュと回転ディスクの価格差は、エンタープライズ向けフラッシュドライブの黎明期から大幅に縮小しましたが、テラバイト以上のデータを保存する場合には、依然としてかなりの差があります。
データ破損の可能性
フラッシュベースのドライブが高温環境に置かれている場合、回転ディスクメディアと同様に、破損するリスクがあります。これはSSDとハードドライブの違いというより、フラッシュベースのハードウェア全般のデメリットです。さらに、電力サージやその他の電気的障害が発生した際にコンピュータシステムへ接続されていると、フラッシュドライブが完全に壊れる可能性もあります。
寿命
ハードドライブは故障率が高いものの、SSDを含むフラッシュドライブの寿命は、そのアーキテクチャ上、ハードドライブの寿命より短いことがよくあります。フラッシュドライブがデータの書き込みと消去を行うにつれて、時間の経過とともにメモリが劣化し、何度も書き込みと消去を繰り返したブロックは使用できなくなります。
結論：フラッシュストレージはコストに見合うのか？
フラッシュは、組織がコンピューティング負荷の高いワークロードや時間的制約のあるアプリケーションをより適切に支援できるようにし、エンタープライズストレージを大きく変革しました。多くの企業では、顧客向けであれ社内業務向けであれ、データを即座に取得する必要があります。フラッシュストレージはこのニーズを支えます。フラッシュは緩やかな破損や故障を完全に免れるわけではありませんが、さまざまな企業ストレージ環境に総合的なパフォーマンス上のメリットをもたらします。フラッシュベースのストレージは、データアクセス時間の短縮、データセンターのサステナビリティ向上、物理ストレージスペースの最小化を必要とするチームにとっての投資です。
フラッシュストレージとハードドライブの未来について詳しく知るには、次の記事Flash Memory vs. HDDをお読みください。