FC上のNVMeは、不揮発性メモリエクスプレス（NVMe）コマンドを使用して、高速なFibre Channel（FC）接続経由で情報やデータを転送する技術仕様です。ストレージエリアネットワーク（SAN）やクラウドベースのストレージにおけるデータ転送速度を高速化します。NVMeプロトコルをFCおよびEthernet接続上で利用できるようにすることで、ストレージデバイスとサーバー間の接続を高速化します。本稿では、このテクノロジーの仕組みを解説し、その用途とメリットを詳しく紹介します。
NVMe over Fibre Channelの仕組み
従来、SANではデータ転送に次の3つのプロトコルが使われていました。インターネット・スモール・コンピューター・システム・インターフェース（iSCSI）、シリアル接続SCSI（SAS）、Fibre Channel Protocol（FCP）です。しかし、これらのプロトコルでは高速ソリッドステートストレージの可能性を十分に引き出せないことが明らかになり、課題が浮き彫りになりました。
その解決策が、ソリッドステートドライブ（SSD）向けに特化して設計された新しいストレージアクセスおよびトランスポートプロトコル、NVMeです。NVMeはオールフラッシュストレージアレイやその他のソリッドステートストレージ技術にも対応します。個々の技術と、それらを組み合わせた技術の概要は次のとおりです。
- 不揮発性メモリエクスプレス。 NVMeは、ストレージインターフェースとコンピューターのCPUが、高速なPeripheral Component Interconnect Express（PCIe）バスを介して通信できるようにします。
- Fibre Channel。Fibre ChannelはSAN向けに作られた高速インターフェースで、光ファイバーケーブルまたは銅線ケーブル経由でデータを転送できます。FCネットワーク内のすべてのスイッチが単一の統合スイッチとして機能できるため、Fibre Channelネットワークはファブリックと呼ばれます。
- NVMe over FC。この2つの技術をNVMe over FCとして組み合わせることで、ソリッドステートストレージネットワーク上のデータ転送に適した、効率的で高速なプロトコルが実現します。
NVMe over Fibre Channel（NVMe-FCまたはNVMe over FC）は、NVMeベースのメッセージコマンドを使用して、ホストコンピューターとターゲットストレージシステムの間でデータとステータス情報を転送します。これらのコマンドはFibre Channelフレーム内にカプセル化され、Fibre Channelスイッチへルーティングされます。
ホストコンピューターがサーバー経由でターゲットストレージシステムに対する処理を開始すると、FCスイッチはStart-of-Frame（SOF）デリミターを検出し、Fiber Channelネットワーク上でイニシエーターとターゲット間の通信を確立します。FCフレームはロスレスであり、イニシエーターとターゲットの間の転送中にフレームが破棄されたり失われたりすることはありません。
NVMe over Fiber Channel（NVMe-FC）の重要性
NVMe-FCは、重要なアプリケーションをホスティングするエンタープライズデータセンターを支える、信頼性と効率性に優れた技術です。レイテンシーを低減し、性能を向上させ、入出力処理を改善するほか、負荷の高いワークロードも非常に効率よく処理します。
データセンターのような高速環境で使用すれば、NVMe-FCによってビッグデータ、アナリティクス、ディープラーニング、人工知能（AI）、モノのインターネット（IoT）を効率的かつ予測可能な形で処理できるようになります。そのため、ビジネスインテリジェンス業務を実行する企業にとって最適な選択肢となります。
NVMe over FCのユースケース
NVMe over FCは高い信頼性と性能で知られており、24時間365日、ミッションクリティカルなアプリケーションを稼働させる企業にとって理想的な選択肢です。たとえば、次のような用途があります。
- 競争優位性を維持するため、低レイテンシーの接続を必要とする大量取引に携わる企業。
- 受け取った入力に対して高い応答性を実現するため、マイクロ秒単位の応答を必要とする産業制御システムを運用する組織。
- 低レイテンシーの処理によって、より短時間でより多くの反復を実行したいDevOpsチーム。
- 大量のデータを用いてタイムリーな意思決定を行うリアルタイムビジネス。
- 顧客とのやり取りに迅速に対応する必要がある金融、Eコマース、営業担当者。
- BIソフトウェア、人工知能および機械学習（AI/ML）、高度な分析アプリケーションを利用する企業。
NVMe over FCのメリット
NVMe over FCは、ソリッドステートストレージ技術を利用するエンタープライズ組織向けの、拡張性に優れたソリューションです。従来のプロトコルの性能を向上させ、非FCネットワークの性能を上回ります。NVMe-FCネットワークにおけるSCSIプロトコルの性能とレイテンシーは、FCエコシステム上で実行するSCSIプロトコルより優れています。
全体として、NVMe-FCには次のメリットがあります。
- レイテンシーの低減
- 最適化されたコマンドセットの利用
- 1秒あたりの入出力処理数（IOPS）の向上
- Fibre Channelデバイス間の、より高速で効率的な接続
- アプリケーションサーバーのCPU使用率の低減
NVMe-FCは、従来のプロトコルを引き続き使用しながら全体的な性能を向上させるため、組織は現在のインフラストラクチャを急いで置き換えることなく、NVMeベースのネットワークへ移行できます。
NVMe over FCの課題
Fibre Channelネットワークは専用のエコシステムであるため、Ethernetネットワークよりはるかに高コストです。また、専用機器を使用することから、維持管理には専門知識を持つ人材が必要です。
また、NVMe-FCはマルチパスにも対応していません。マルチパスとは、冗長化、動的な負荷分散と再構成、自動的なパス管理のために、CPUとストレージデバイスの間に複数の物理パスを設ける性能向上技術です。この問題は、NVMe-FCエコシステムの信頼性を維持できるよう、他のネットワークオプションを採用することで克服できます。たとえば、単一障害点を防ぐために、物理パスと論理パスを冗長化します。
結論：NVME-FCを使用する理由
リアルタイム分析やデータ処理、オンライントランザクション処理、オンライン分析処理に携わる組織、またはミッションクリティカルなアプリケーションをホスティングする組織は、NVMe-FCネットワークによって競争優位性を獲得できます。NVMe-FCは、医療、小売、金融、航空など、あらゆる業界で利用でき、金銭的損失の最小化から人命救助まで、幅広い用途に対応します。高速化、低レイテンシー、信頼性の向上を実現することで、ストレージエリアネットワークの効率を最大化し、高速データ処理を可能にします。
詳しくはエンタープライズデータストレージの種類を参照し、企業が依存する膨大なデータの保存に利用している技術について学んでください。