FL6000 フラッシュアレイストレージ概要 2014 年 1 月 1 / 11 注 ) 本ホワイトペーパーは FL6000 の OEM 供給元である Violin Memory, Inc. 刊行のホワイトペーパーを ( 株 ) 東芝が翻訳編集したものです

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1 FL6000 フラッシュアレイストレージ概要 2014 年 1 月 1 / 11

2 FL6000 フラッシュアレイストレージ概要 1. FL6000 フラッシュアレイストレージ概要 FL6000 フラッシュアレイストレージは RAS( 信頼性可用性および保守性 ) に重点を置き持続的なパフォーマンス拡張性と共有機能を有したモデルですサーバーに直結またはハイエンドのエンタープライズ環境での共有接続で利用可能です FL6000 フラッシュアレイストレージは 1 秒間に最大 100 万入 / 出力操作 (IOPS) の連続読み書き性能がありますこれは VIMM(Violin Intelligent Memory Module) の全個体にわたり並列でデータの読み書きを行うことで高 IOPS と高いバンド幅を実現していますノンブロッキングイレースと並列読み / 書きは VIMM を管理する最大 4 つの vraid コントローラーで制御しますまた他に類のない FL6000 フラッシュアレイストレージのアーキテクチャーの特長として Violin Switched Memory interconnect(vxm) があります VXM はアレイ内のフラッシュメモリモジュールに接続されており 3U の筐体内に高密度 32TB の MLC フラッシュメモリの実装を実現しておりますなお最大 64 筐体で最大 2PB のフラッシュメモリを 8 ラックに集約できる拡張性を提供します各 VIMM は二重障害時においてもシステムの継続稼働を実現するために3つのポートを持っています vraid は FL6000 フラッシュアレイストレージ用に設計されておりデータ消失保護可用性の最大化を実現する複数の VIMM にわたる制御を行っていますさらに全てのコンポーネントはホットスワップに対応しています 2. プラットフォームアーキテクチャー FL6000 フラッシュアレイストレージはアクティブなコンポーネントの単一障害点 (SPOF) を無くすように開発されすべてのアクティブなコンポーネントがホットスワップ可能です FL6000 フラッシュアレイストレージのプラットフォームアーキテクチャーおよび機能の重要な要素は以下の通りです Violin Switched Memory interconnect(vxm) は高パフォーマンス高拡張性高密度高可用性を提供 vraid コントローラーは RAID 制御ノンブロッキングイレース超並列読み / 書き継続的パフォーマンスを提供冗長化されたゲートウェイによりアクティブ / アクティブフェールオーバーを実現 2 / 11

無停止状態でのファームウェアアップグレードを実現冗長電源コントローラー (PC) モジュールファンおよび電源冗長化されたアレイコントローラー (AC) のスイッチング管理サービスを提供ネットワークインターフェースはメモリゲートウェイに PCIe 経由で接続され SAN または LAN への物理的な接続を提供図 1 FL6000 Flash Array Storage system

3 無停止状態でのファームウェアアップグレードを実現冗長電源コントローラー (PC) モジュールファンおよび電源冗長化されたアレイコントローラー (AC) のスイッチング管理サービスを提供ネットワークインターフェースはメモリゲートウェイに PCIe 経由で接続され SAN または LAN への物理的な接続を提供図 1 FL6000 Flash Array Storage system components 2.1. Violin Switched Memory interconnect (VXM) Violin Switched Memory interconnect(vxm) は FL6000 フラッシュアレイストレージの高パフォーマンスを実現するためのプラットフォームのコア技術ですほとんどのベンダーのフラッシュメモリは従来の PCIe または SAS のような内部接続方式を取っておりますが VIMM は Violin Switched Memory interconnect(vxm) に組み込まれているパッシブメモリプレーンに直接接続されていますファイバーチャネル (FC) や SAS テクノロジーと異なり VXM は PCI Express(PCIe) のような低レイテンシのメモリアクセス用に設計されています同時に同じインフラストラクチャ上のフラッシュメモリから読み出すことができますまた VXM は冗長化されておりホットスワップに対応しています VXM は PCIe の 4 倍のモジュール密度をサポートしモジュールごとに複数のルート / マスターに設定することができ非常に高い可用性を達成することができます各モジュールは 3 点接続されこれにより二重障害にも耐える構造となっていますネットワーク内の任意の 2 つのモジュールはデータの損失なしで取り外すことができます従ってモジュールはシステムの電源切断が発生した場合ユーザーのデータアクセスに影響を与えることなく交換することが可能です 3 / 11

図 2 Violin Switched Memory interconnect (VSM) VIMM アレイは 2 つの VIMM コントローラーにより冗長性確保と帯域幅の向上を実現しています高パフォーマンスを得るために 2 つの VIMM コントローラーを追加することも可能ですこの場合最大 3 つのコントローラー障害にも対応し障害時においても高速にデータアクセスすることができます

4 図 2 Violin Switched Memory interconnect (VSM) VIMM アレイは 2 つの VIMM コントローラーにより冗長性確保と帯域幅の向上を実現しています高パフォーマンスを得るために 2 つの VIMM コントローラーを追加することも可能ですこの場合最大 3 つのコントローラー障害にも対応し障害時においても高速にデータアクセスすることができます FL6000 フラッシュアレイストレージは完全冗長かつ最大 64 VIMM モジュールまで接続することができますシステムとの物理的な接続は 1ホストに対して 1/2/4 の PCIe 接続又はファイバーチャネル (FC) 経由の接続となりパスの冗長化を行うこともできます 2.2. vraid vraid は FL6000 フラッシュアレイストレージ固有の基本的な技術です vraid は VIMM を制御する vraid コントローラーに実装されています vraid の機能は以下のとおりですノンブロッキングイレース並列読み / 書き高負荷時のレイテンシ連続性能帯域幅可用性 vraid は FL6000 フラッシュアレイストレージの構築におけるベースとなる機能ですフラッシュでは書き込み時間が読み込み時間に比べ時間がかかり消去が読み取りを中断される場合があります vraid は RAID 機能以外にノンブロッキングイレースをも管理していますエンドユーザにとってのノンブロッキングイレースの利点として低スパイクフリーのレイテ 4 / 11

ンシをあげることができます vraid コントローラーがどのようにフラッシュメモリを管理するかをここで紹介しますまず 64 枚の VIMM があり 60 枚がデータ用で 4 枚が予備領域となりますデータは論理ブロックアドレス (LBA) を使用して 512 バイトから 4M バイトまでの任意のサイズのブロックとして FL6000 フラッシュアレイストレージに入りますブロックは 4

5 ンシをあげることができます vraid コントローラーがどのようにフラッシュメモリを管理するかをここで紹介しますまず 64 枚の VIMM があり 60 枚がデータ用で 4 枚が予備領域となりますデータは論理ブロックアドレス (LBA) を使用して 512 バイトから 4M バイトまでの任意のサイズのブロックとして FL6000 フラッシュアレイストレージに入りますブロックは 4 キロバイトのブロックに分割され複数の vraid のグループにまたがってストライプされますこれは帯域幅の増加と大きいブロックによるレイテンシの低下を防ぐために行われますそれぞれの vraid グループは 5 つの VIMM(4D+1P) で構成されています 4 キロバイトのブロックはそれぞれ論理ページアドレスを共有した異なる VIMM に 5 つの 1 キロバイトのページとして書かれます FL6000 フラッシュアレイストレージでは 4 つの vraid コントローラーが実装されています vraid コントローラーにより VIMM のホットスワップが可能となり単一 VIMM の障害時の RAID グループの自動再構築が可能となっていますまた vraid コントローラーは MLC の性能を改善するための独自の技術も持っています図 3 vraid uses 4+1 Parity すべての VIMM またはフラッシュメモリに障害が発生した場合データはパリティ VIMM を使用して再構築することができます必要に応じて VIMM の交換を行いシステム内のスペア VIMM を使用して RAID を再構築することができますまたフラッシュメモリのビットエラーは通常 ECC 保護を使用して修正もされます 2.3. Highly Available Memory Gateways FL6000 のフラッシュメモリゲートウェイには高可用性の 4 つの主要要素があります 5 / 11

6 最初の要素は冗長ゲートウェイです 1 台のアレイ装置に 2 つのゲートウェイを内蔵しその 2 つのメモリゲートウェイがアレイ装置自体に統合されています 2 番目の要素はホストベースのシンプルかつ高可用性の双方を実現するマルチパスソフトウェアですひとつのゲートウェイがオフラインになった場合はすべての I/ O が自動的に残りのゲートウェイへの代替パスにルーティングされます 3 番目の要素は冗長ゲートウェイがアクティブ / アクティブとなっていることですアクティブ / アクティブゲートウェイによりすべての VIMM への高帯域幅となっています仮にひとつのゲートウェイがオフラインになった場合帯域幅は縮小しますがホストからの I / O を妨げることはありません 4 番目の要素は中断せずにファームウェアアップグレードする機能です 1 メモリゲートウェイ #1 をオフラインにしてもメモリゲートウェイ #2 は動作することが出来ますメモリゲートウェイ #1のファームウェアをアップグレードしオンラインに戻しその後メモリゲートウェイ #2 でも同様のプロセスを繰り返します前のファームウェアのバージョンにロールバックすることも可能ですまた同じような手順でアレイコントローラーと vraid コントローラーの両方のフォームウェアをアップグレードすることが可能です 2.4. Violin Intelligent Memory Module (VIMM) VIMM は FL6000 フラッシュアレイストレージの重要なアーキテクチャー要素です VIMM は個々のフラッシュメモリチップを含むパッケージです VIMM は Violin Switched Memory interconnect(vxm) と一緒にネットワークに接続されています VIMM にはメタデータや書込みバッファ用の DRAM が少量搭載されています VIMM 上でメタデータ用に DRAM を使うことで書き込み性能同様にオンボードデータがフラッシュにアクセスする速度を上げることができ電源障害が発生した場合にもデステージ書込みを行うための十分な容量を持っています書込みは DRAM への書込みが完了した時点で完了とされます VIMM は VXM に 3 点接続されており二重障害に耐えることができます FL6000 フラッシュアレイストレージの vraid コントローラーは VIMM の隣にあり直接 VXM ネットワークに接続されています FL モデル ( 以下 FL 6616) は 256GB SLC を搭載した 64 枚の VIMM で構成され FL モデル ( 以下 FL6232) は 512GB MLC を搭載した 64 枚の VIMM で構成されます VIMM はフラッシュメモリの大規模なアレイのスケーラビリティを可能にするために設計されています VIMM のアーキテクチャーには以下のような特徴があります持続的な書込みの性能のために統合されたガベージコレクション 1 本機能は最新ファームウェア (vmos5.6 および vmos6.3 以降 ) での提供となります 6 / 11

DRAM のメタデータとフラッシュメモリへの低レイテンシのアクセス障害回復の為にメタデータへの安全なアクセス確保とメタデータのローカル保管フラッシュメモリの健全性 ( 不良ブロックや不良ダイ ) を統合的に監視および管理最大帯域幅のための分散 ECC 訂正ホットスワップと冗長性の管理図 4 Violin Intelligent Memory Module (VIMM) 2.5.

7 DRAM のメタデータとフラッシュメモリへの低レイテンシのアクセス障害回復の為にメタデータへの安全なアクセス確保とメタデータのローカル保管フラッシュメモリの健全性 ( 不良ブロックや不良ダイ ) を統合的に監視および管理最大帯域幅のための分散 ECC 訂正ホットスワップと冗長性の管理図 4 Violin Intelligent Memory Module (VIMM) 2.5. vraid コントローラー (VCS) vraid コントローラー (VCS) は VIMM に接続される Violin Switched Memory interconnect (VXM) を制御し vraid アルゴリズムを実装しています FL6000 フラッシュアレイストレージの性能と可用性の双方を実現する為に最大 4 つの vraid コントローラーを利用することができます最大 3 つの vraid コントローラーに障害が発生した場合でもシステムは動作を継続できます 2.6. ホットスワップ電源およびファンは冗長化されホットスワップに対応していますメモリプレーンは非常に高い MTBF を確保するためにパッシブ動作となっております他のすべてのコンポーネントはアクティブ動作でありホットスワップが可能ですすべてのコントローラー電源ファンおよびメモリインフラストラクチャにシステム管理用のイーサネットとシリアルのインターフェースがあります障害管理と操作を簡素化する為に各スロットとソケットを個別に電源 ON/OFF することができます個々のスロットをホットスワップする前に完全に電源断できるように専用の電源コントローラーを持たせることによって実現しています電源コントローラーは単一障害発生時でもストレージサービスを提供するシステムの能力に影響を与えないように設計されていますファイバーチャネル (FC) 10GbE および InfiniBand 接続がサポートされます 7 / 11

8 通常これらのインターフェースは Violin Intelligent Memory Module(VIMM) に障害が発生した際もデータ損失が発生しないように冗長化されたカードとスイッチに接続されるように設定されています 3. パフォーマンスとレイテンシ FL6000 フラッシュアレイストレージは最高のパフォーマンスとバイト単価を実現します図 5 Consolidated Performance data FL6616 and FL6232 Flash Array Storage 3.1. IOPS 書き込み IOPS は設定容量と VIMM の数で決まります構成された容量の増加に伴ってガベージコレクション機能は非効率となりすべてのフラッシュストレージシステムの性能低下につながります図 6 に示すように FL6000 フラッシュアレイストレージは使用可能領域が 87% と 75% の時に高いパフォーマンスレベルを維持します使用可能領域が 65% の時に最高の性能を発揮します HDD ストレージシステム ( 一般的な HDD ストレージの性能は 50 から 150 IOPS) と比較すると 100,000 IOPS を実現するには 1,000 台の HDD が必要となります FL 台の IOPS 性能は図 6 に示すように 4 キロバイトのブロックサイズにおいては約 10,000 台の HDD と同等となります図 6 FL6000 Flash Array Storage IOPS Performance Profile 3.2. 帯域幅 FL6616 モデルの帯域幅は 128 キロバイトブロックを利用し 5 GB/sec と優れています FL6000 フラッシュアレイストレージはトランザクション負荷を処理するために優れた IOPS を提 8 / 11

供するだけでなく高帯域幅によりデータウェアハウスなどの他の用途においても効率的にデータを移動する機能を提供します 3.3. レイテンシ FL6000 フラッシュアレイストレージのアーキテクチャーは MLC フラッシュを利用して業界で最も低いレイテンシを提供するために最適化されています図 7 FL6000 Flash Array Storage Latency vs.

9 供するだけでなく高帯域幅によりデータウェアハウスなどの他の用途においても効率的にデータを移動する機能を提供します 3.3. レイテンシ FL6000 フラッシュアレイストレージのアーキテクチャーは MLC フラッシュを利用して業界で最も低いレイテンシを提供するために最適化されています図 7 FL6000 Flash Array Storage Latency vs. IOPS Performance Profile 低レイテンシによりシステム性能を高速化することができますこれはサーバーと CPU 使用率の大幅な増加につながりソフトウェアライセンスの統合を実現することが可能です SSD と比較して FL6000 フラッシュアレイストレージのアーキテクチャーの大きな利点は vraid によって提供されるノンブロッキングイレースですこれはフラッシュメモリデバイスにおける読み込みの割合が低いときにこれらのイレースレイテンシは非常に顕著となります 4. 信頼性可用性保守性 (RAS) システムの可用性は多くのアプリケーションにとって重要です FL6000 フラッシュアレイストレージはモジュールの交換を最小限におさえるように障害処理を自動化するように設計されています FL6000 フラッシュアレイストレージは多種多様の障害管理技術を組合せてシステムの高可用性を実現します主要な特徴は次のとおりです単一障害点なし (SPOF) 冗長 RAID コントローラーを搭載したインテグレーテッド RAID すべてのモジュールの冗長性フラッシュメモリコンポーネントの Fail-in-Place ホットスワップ可能なモジュール 4.1. プラットフォームのメカニカル 9 / 11

FL6000 フラッシュアレイストレージはエンタープライズなシステムでの RAS 要件を満たすように設計されています VIMM コントローラーとファンは筐体上部から稼働状態で保守することができますシャーシは背面ケーブルマネジメントアーム付のスライドレールにマウントされていますどちらの蓋もシステムの停止なしに取り外すことができます VIMM とファンには故障ユニットを示すための LED

10 FL6000 フラッシュアレイストレージはエンタープライズなシステムでの RAS 要件を満たすように設計されています VIMM コントローラーとファンは筐体上部から稼働状態で保守することができますシャーシは背面ケーブルマネジメントアーム付のスライドレールにマウントされていますどちらの蓋もシステムの停止なしに取り外すことができます VIMM とファンには故障ユニットを示すための LED があり LED を使用してモジュールの交換を行うことができます独立するファンは横 3 つ 2 列に配置されていますそれぞれが独立して交換することができ多重障害でもシステムダウンしない可能性もありますファンの障害または空気の閉塞が原因で問題が発生した場合システムの温度センサーが自動的にシステムをシャットダウンします図 8 FL6000 Flash Array Storage Mechanicals 電源は背面から稼働状態でも保守できますこれらは電源の障害を管理する能力と AC 電源装置で冗長化されています VIMM コントローラーアレイコントローラーパワーコントローラーメモリゲートウェイおよびネットワークインターフェースはすべての冗長ペアとしてプロビジョニングすることができます故障したユニットが交換されるまで任意の単一の障害が自動的に処理されます 4.2. フラッシュのエラー処理 FL6000 フラッシュアレイストレージは ECC と RAID データ保護による高レベルを提供し RAID5 HDD のストレージシステムと比べて桁違いに大きい平均データ消失時間 (MTTDL) を実現しますフラッシュメモリにもビットエラー不良ブロックビット線とダイ障害など多くの障害モードがありますエラーはデータエージングや隣接ブロックの読み書きによって引き起こされます FL6000 フラッシュアレイストレージのアーキテクチャーは ECC データスクラビングと vraid の組み合わせによってこれらの問題に対処します 4.3. Fail-in-Place 10 / 11

11 フラッシュデバイスは経年劣化や使用 ( 例えば消去 ) により障害が発生します FL6000 フラッシュアレイストレージは以下のような Fail-in-place ストラテジーによりこれらの障害を管理しておりますサービスイベントを最小限に抑える RAID の再構築を最小限に抑えるデータの損失率を最小限に抑えるシステムの可用性を最大化する Fail-in-place ストラテジーにより FL6000 フラッシュアレイストレージは稼働を継続できなくなるほど多くの VIMM を失わずに 5 年以上動作しますこれは RAID 機能による各モジュールと複数のスペアモジュール上の予備のフラッシュデバイスによって達成されていますお問い合わせ先株式会社東芝クラウド & ソリューション社 Toshiba Total Storage Platform 商品情報ホームページ資料の内容はお断りなしに変更することがありますのでご了承ください本資料に記載されている製品数値および表現は平成 26 年 1 月 15 日現在のものです 11 / 11

Japanese.p65

Japanese.p65 1. 1. SATA ハードディスインストールガイド 1.1 シリアル ATA (SATA) ハードディスクインストール IntelCH R SouthBridge チップセットは RAID 0 RAID 1 RAID 10 RAID 5 および Intel Matrix Storage を含む RAID 機能を備えたシリアル ATA (SATA) ハードディスクをサポートしますこのガイドの RAID

FL6000 フラッシュアレイストレージ概要 2014 年 1 月 1 / 11 注 ) 本ホワイトペーパーは FL6000 の OEM 供給元である Violin Memory, Inc. 刊行のホワイトペーパーを ( 株 ) 東芝が翻訳 編集したものです

FL6000 フラッシュアレイストレージ概要 2014 年 1 月 1 / 11 注 ) 本ホワイトペーパーは FL6000 の OEM 供給元である Violin Memory, Inc. 刊行のホワイトペーパーを ( 株 ) 東芝が翻訳編集したものです