Fibre Channelは、コンピューターとストレージデバイスの接続を目的に設計された高速データ転送技術です。ストレージと読み出しの速度を最適化するため、データを同じサイズのブロックに分割したブロックデータを、ストレージエリアネットワーク（SAN）の基盤となるサーバーと共有ストレージアレイの間で転送します。
多くのエンタープライズアプリケーションでは、データを迅速に取り込む必要があるため、ストレージへのデータの書き込みと読み出しの速度がますます重要になっています。Fibre Channel（FC）は、エンタープライズ環境向けに高性能ストレージを実現するため開発された数多くのプロトコルや技術の中でも、特に重要な進歩の1つです。
Fibre Channelの仕組みとは？
FCは、サーバーとストレージネットワーク間でデータをスムーズに流すFibre Channel Protocol（FCP）を基盤としています。高速データ転送方式であるため、通常はデータセンター内やデータセンター間で光ファイバーケーブルを使って運用されます。より低速な銅線ケーブルで運用することも可能です。
FCは、企業内の共有ストレージへのより広範かつ高速なアクセスを実現する手段として発展し、他のデータプロトコルよりも高い帯域幅を提供します。長年にわたり、速度は毎秒2ギガビット（Gbps）から最大128 Gbpsへと拡大してきました。こうした着実な向上は、現代のビジネスのニーズに応えるために必要な、処理速度とメモリー速度の大幅な向上にストレージを追随させるうえで重要な役割を果たしています。
FCネットワークはストレージファブリックとも呼ばれ、次の要素で構成されます。
- ホストバスアダプター（HBA）、つまり専用のサーバーストレージアダプター
- FCスイッチ（必要な速度で動作するもの）
- データの格納先を決定するディスクとストレージコントローラーで構成されたストレージシステム
FCPは、5つの異なるレイヤーで構成されるFibre Channelファブリック上で、小型コンピューターシステムインターフェース（SCSI）プロトコルを実装する手段として機能します。これらのレイヤーが、FCネットワークとブロックストレージに組み込まれたすべての機能を提供します。
- FCポートを接続する物理メディア
- FCP伝送プロトコル
- トランスポート機構
- 高度な機能向けの共通サービス
- FC上で実行されるアプリケーションインターフェースとマッピング規則
Fibre ChannelとSCSIの比較
SCSIはコンピューターとストレージを接続するための標準インターフェースですが、ローカルエリアネットワーク（LAN）におけるストレージ性能に制約があり、複数のホストとストレージデバイスの接続には適していません。SCSIは、ポイントツーポイント接続またはダイレクトアタッチドストレージ（DAS）の接続に適しています。
スループットが640 MBpsを超えないため、大量のデータを扱う場合、SCSIはボトルネックになる可能性があります。また、チャネルあたりのデバイス数にも制約があり、エンタープライズクラスのストレージには問題となります。
Fibre Channel Protocolの主な機能の1つは、SCSIを転送し、サーバーとストレージ間に存在する多くの制約を解消することです。FCPは接続可能な距離を大幅に延ばし、リモートバックアップ、アーカイブ、データミラーリングなどの高度なストレージ機能を利用できるようにします。
FCを使って独立ディスクの冗長アレイ（RAID）をサーバーに接続すれば、より長距離にわたって、はるかに高速な入出力転送が可能になります。FCストレージエリアネットワークは、ストレージの拡張性も提供します。単一の筐体に限定されず、1つのSAN内に複数のストレージアレイを接続し、1つのシステムとして管理できる非常に大容量のストレージを構築できます。
Fibre Channelの重要性
FCストレージエリアネットワークは、共有ストレージの時代を切り開き、エンタープライズストレージをかつてない規模へ拡張することを可能にしました。ストレージの進化におけるその重要性は、過小評価できません。FC SANは、ストレージ業務に特化して最適化された専用ネットワークを通じて、さまざまなデバイスやサーバー間でストレージにアクセスし、管理・共有することを可能にします。
FC SANはLANから独立して動作するため、ストレージトラフィックをメインネットワークから分離してネットワークのボトルネックを解消し、両方の性能を向上させます。
Fibre Channelは、これまで想像もできなかった規模のストレージインフラを実現しました。FCが初めて導入されたとき、SCSIと比べて帯域幅と通信可能な地理的範囲が大幅に拡大し、容量と性能の拡張、さらに高可用性サービス、障害分離、ホットプラグ対応など、エンタープライズストレージに求められるさまざまな機能をもたらしました。
Fibre Channelは何に使われるのか？
Fibre ChannelSANは、大量のストレージへの高性能な共有アクセスを主な目的として、さまざまな用途で導入されています。一般的な導入例を以下に示します。
- 低遅延アプリケーション。FCは、保険、銀行、オンラインチケット販売などの業界でよく利用される、高速なオンライン・トランザクション処理（OLTP）データベースに適しています。
- 大規模な仮想化環境。数千台の仮想マシン（VM）が接続される環境では、効率的に動作するために高速な共有ストレージが必要となるため、FCが適しています。
- 災害復旧サイト。FCは、低遅延でデータセンター間のデータを高速転送できるため、ほぼリアルタイムでデータを利用できます。そのため、企業のデータセンターを遠隔地の災害復旧用データセンターにミラーリングする用途に適しています。
- フォールトトレランス。FCでは、自動フェイルオーバーに対応した耐障害性の高いアクセスパスに加え、ストレージデバイスの動的再割り当て、論理ユニット（LUN）マスキング、高可用性クラスターなどの機能も利用できます。
Fibre ChannelとEthernetの違いとは？
EthernetとFCには大きな違いがありますが、エンタープライズにとって、ほとんどの場合はどちらか一方を選ぶという話ではありません。両技術は互いに補完し合い、併用されることが多くあります。
速度
EthernetはLAN上で動作し、他のネットワークトラフィックと帯域幅を奪い合います。一方、Fibre Channelはストレージトラフィックだけが利用できる専用ネットワーク上で動作するため、ストレージトラフィックに対して、より高く安定した予測可能な性能を提供します。
低遅延
専用ネットワークであるSANは、Ethernetより低遅延なFCのメリットを享受できます。FCトラフィックは、パケットを確実に損失なく配信します。Ethernetにはそれができません。Ethernetはベストエフォート型の仕組みで、パケットが欠落することもあります。その結果、配信時間が変動し、遅延が増大して性能が低下します。Ethernetでは、多くのエンタープライズアプリケーションが求めるレベルの性能を実現できません。
コスト
FC SANは、iSCSIを利用するEthernetより高価です。ただし、コストは構成によって異なります。非常に大容量のストレージにEthernetを使おうとすると、追加のケーブル、スイッチ、カードにかかるコストによって、まもなくコスト面の優位性と性能が失われます。
専門知識
EthernetはFCよりはるかに普及している技術であり、訓練を受けた経験豊富な技術者も見つけやすくなっています。一方、FC SANに必要なスキルは高度に専門化されています。企業は、FC SANを運用・保守できる人材により多くの費用を支払うことになるでしょう。
結論
Fibre Channelはストレージの世界を支える基盤です。アプリケーションがストレージデータへの超高速アクセスを必要とするとき、開発者やアプリケーション管理者は、その必要な性能を実現するために、繰り返しブロックデータとFibre Channelを頼りにしています。
次のStorage-as-a-Serviceの主要8プロバイダーを読めば、エンタープライズストレージ管理を外部委託するのに最適なベンダーが分かります。