XtremIO ストレージシステム XtremIOストレージシステムは スケールアウトアーキテクチャに基づいています システムの基盤は Xブリック と呼ばれる単一のビルディングブロックです Xブリックはそれ自体で高可用性と高性能を誇るSANストレージアプライアンスであり SSD 冗長ストレージプロセ

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1 EMC XtremIO の概要 会社沿革 XtremIOは SSD( ソリッドステートフラッシュドライブなどのランダムアクセスメディアに完全に基づいたエンタープライズデータストレージシステムを開発しています XtremIOは ランダムアクセスメディアの基盤となる性能を活用することで パフォーマンスを比類ないレベルに高め ( 数十万から数百万へのIOPSの向上 一貫して低い1ミリ秒未満のレーテンシー 使いやすさと運用効率の向上 物理スペース 電力消費および発熱量の削減など ) 従来の実装に比べてはるかに大きなメリットをもたらす重複排除 シンプロビジョニング スナップショットなどの高度なストレージアレイ機能も備えています また 最も注目すべき点は XtremIOのストレージシステムでは アプリケーションレベルでの統合比率を上げ ユーザー操作性を飛躍的に改善することによって 仮想サーバー 仮想デスクトップ データベース 分析 ビジネスインテリジェンスの環境におけるITインフラストラクチャの総コストを著しく削減できる点です 同社は2009 年に設立され EMCが2012 年 5 月に買収しました はじめに

2 XtremIO ストレージシステム XtremIOストレージシステムは スケールアウトアーキテクチャに基づいています システムの基盤は Xブリック と呼ばれる単一のビルディングブロックです Xブリックはそれ自体で高可用性と高性能を誇るSANストレージアプライアンスであり SSD 冗長ストレージプロセッサ 冗長電源と冷却装置 4 本の8 GB/ 秒ファイバーチャネル 4つの10 GB/ 秒 iscsiホストポートを搭載します リアルタイムのインラインデータ削減機能によって システム内の物理フラッシュに比べてはるかに多い論理ストレージを使用できますパフォーマンスや容量の追加が必要になった際は XtremIOのストレージシステムがそれに合わせて拡張します 既存のシステムにXブリックを追加することも可能です Xブリックを追加することで 冗長性 高可用性が向上し ネットワークでの極めて低いレーテンシー (XtremIOが提供) を実現します パフォーマンスは直線的に向上するため 2 台のXブリックでは2 倍のIOPS 3 台のXブリックでは3 倍の IOPSが実現されます システムを拡張しても レーテンシーは一貫して低いままです XtremIO の主要な特徴と機能 XtremIOの特徴は5つのカテゴリー ( フラッシュメディア寿命の長期化 フラッシュ容量の有効コストの低減 パフォーマンスと拡張性の実現 運用効率の向上 高度なストレージアレイ機能の導入 ) に最も良く表れています 多くの特徴がこれらのカテゴリーに該当し 同時に複数の分野に利点をもたらします フラッシュメディアの寿命 フラッシュメディアは ハードディスクドライブとは異なり 書き込みサイクル数に限りがあります また ハードディスクドライブと異なり フラッシュに保存されたデータを直接上書きできません 代わりに まず消去してから ( 非常に時間がかかる ) 新しいデータで再プログラムする必要があります こうした理由から 負荷の高いエンタープライズワークロードのもと フラッシュメディアがアレイに想定される 寿命 をまっとうできるようなストレージシステムを設計することが不可欠です XtremIOでは フルスピードで絶え間なく書き込み負荷のかかる環境でもストレージシステムが最低 5 年間はもつテクノロジーを幾つか開発しました

3 インラインデータ削減 XtremIOアレイはデータがシステムに入力されると自動的に重複排除を行います これにより フラッシュに書き込まれるデータ量を削減し フラッシュの寿命を延ばします XtremIOのデータ削減はアレイのパフォーマンスに悪影響を及ぼすことなく リアルタイムで実行されます ( フラッシュ操作量の増加を招き フラッシュの寿命を縮め ホストI/Oで達成可能なパフォーマンスを低下させる後処理ではありません ) 自動データ分散 XtremIO システムは すべてのSSDを均等に使用し 完全なウェアレベリングを実現することで アレイ全体に自動的にデータを分散させます ホストコンピューターによって同一のLBA( 論理ブロックアドレス ) が繰り返し書き込まれた場合でも それぞれの書き込みは XtremIOアレイ内の異なるロケーションに割り振られます ホストが繰り返し何度も同一データを書き込んだ場合は 重複排除が行われるため フラッシュに余分な書き込みが行われることはありません フラッシュに最適化されたデータ保護 XtremIOでは RAID6の優れたデータ保護と 既存のあらゆるRAIDアルゴリズムより優れたパフォーマンスを同時に実現しながら データを保護するためのフラッシュへの書き込み量を尐なく抑える特許出願中のアルゴリズムを開発しました 書き込み処理量を低く抑えながらデータを保護することで XtremIOはフラッシュメディアのライフサイクルを引き延ばします 静的データの配置 データがXtremIOアレイに書き込まれると ディスク上のデータの場所は二度と変更されません データを再割り当てしないことで XtremIOはフラッシュの書き込みサイクルを低減し フラッシュの持続性を向上させます フラッシュ容量の有効コストの抑制 フラッシュストレージは ハードディスクベースのストレージと比較して ギガバイトあたりのコスト ( 未フォーマット時 ) が高価です しかし フラッシュメディアにランダムにアクセスする機能があり ハードディスクドライブと比較して根本的にパフォーマンスが優れていることから XtremIOには フラッシュ容量のコスト競争力を飛躍的に高める技術革新が組み込まれています 高い未フォーマット時 / 実効容量 XtremIOのアレイでデータ保護およびメタデータ用スペースで必要になるオーバーヘッドはごくわずかです スペースを占有し 電力を消費するものの再構築にしか使用されないスペアドライブは XtremIOでは不要です XtremIOアレイは 一般的なアレイが性能低下を示す容量使用率のレベルを大きく超えたとしても 本来のパフォーマンスを維持します また XtremIOは最小限の容量オーバーヘッドで優れたパフォーマンスを達成します 最高のパフォーマンスを達成するためのミラーリング型スキーム ( およびそれに伴う50% のオーバーヘッド ) は不要です XtremIOの最も優れた点は おそらくドライブのオーバープロビジョニングによる 無駄な容量 がないため 高いパフォーマンスレベルを実現できることと言えます XtremIOの容量使用率は一貫して高くなります

4 データ削減 データ削減機能により XtremIOの効率の良いシステム性能は5:1から30:1 以上に拡張できます このような理由から 仮想化など重複情報を多く含む環境では1 台のXブリックの論理有効容量は名目上のフラッシュ容量を大きく上回ることになります シンプロビジョニング XtremIOアレイのボリュームはすべてシンプロビジョニングされており プロビジョニングの時点からデータが実際にアレイに書き込まれるまで 容量の購入を延期できます このため ストレージシステムの使用率が向上します スペース効率の良いスナップショット XtremIOのスナップショットの実装は完全にメタデータ中心で行われ アレイの重複排除を活用するため データがアレイ内にコピーされることはありません これにより パフォーマンスに影響を与えたり スペースを消費したりせずに 多数のスナップショットを維持できます パフォーマンスと拡張性 XtremIOのアレイアーキテクチャは フラッシュの潜在的パフォーマンスをフルに引き出すように特別に設計されていると同時に バランスの取れた設計でCPU RAM SSD ホストポートなどのすべてのリソースを直線的に拡張できるため どのようなパフォーマンスレベルでも達成できます また これに並行し予測可能なアプリケーションの動作に不可欠なパフォーマンスの一貫性が維持されます スケールアウト設計 XtremIOアレイは最初は1 台のXブリックビルディングブロックを基盤としますが Xブリックを追加してシステムを拡張できます システムが拡張してもリソースはバランスの取れた状態で維持され アレイのデータはすべてのビルディングブロックに分散されます これによって 一貫したパフォーマンスとそれに見合ったフラッシュウェアレベルが保たれます ビルディングブロックの追加と共にパフォーマンスは直線的に拡張し レーテンシーは一貫して低い状態に保たれます 低レーテンシークラスター XtremIOのストレージプロセッサは 極めて低いレーテンシーを誇る高速の相互接続機能で相互に通信を行います データをどこにでも配置できることによって パフォーマンスのロードバランシングとフラッシュの一貫したウェアレベリングが可能になるため この機能はシステムの運用上不可欠と言えます フラッシュドライブの障害処理 XtremIOのストレージプロセッサは速度の低下したSSDや故障したSSDを避けてデータのルート指定を動的に実行できます 障害の前兆 を察知すると XtremIOストレージプロセッサは問題を避けて データを別の場所へ配置します XtremIOアレイは 他の設計では達成できないパフォーマンス フラッシュの寿命 一貫性を常に実現します 運用効率 高パフォーマンスのストレージアレイもインストール セットアップ チューニング 保守などが複雑であれば その価値は半減してしまいます XtremIOストレージはまさにその真逆を行く存在です XtremIOでは特に管理者の手間を省くことにこだわり 専門的な知識がなくても優れたパフォーマンスを手に入れられるようにしたため システムを迅速に展開できます シンプルな構成 :XtremIOアレイの構成は 思い通りのサイズのボリュームを作成したり それらをホストにマッピングしたりするのと同じくらいシンプルな作業です 一般的なストレージシステムのパラメーターは一切不要です RAIDグループを構成するディスクドライブの指定 RAIDレベルやストライプサイズの選択 集約ボリュームの作成などの作業は必要ありません チューニングなし :XtremIOストレージは箱から取り出した状態でシンプルに機能します パフォーマンスの確保に必要なスピンドル数の計画 ストレージの再ストライプ処理 ホットスポットの予測 キャッシュや階層化の想定のほか 長期的にアプリケーションレベルのパフォーマンスを維持するために求められる一般的なプラクティスに思い悩む必要は一切ありません 高いパフォーマンス密度 :XtremIOはラック単位あたりのIOPSを高めると同時に データセンターの設置面積を低く抑えられます 低い電力消費量 :SSDの電力消費量はハードディスクドライブに比べて著しく尐ないものの その数倍のパフォーマンスを実現します XtremIO の1 台のXブリックビルディングブロックは 750Wの消費電力で 数十万件の IOPSを処理します 高度なストレージアレイ機能 XtremIO は フラッシュストレージのランダムアクセスという特徴を活かして 従来のストレージ機能 に革新をもたらすためストレージシステムの設計を一から見直しました シンプロビジョニング XtremIO ストレージは 小さな内部ブロック長を使用してネイティブにシン プロビジョニングされます これによって シンプロビジョニングされた容量のプールから ホストボ リュームに至るまで割り当てられたスペースにきめ細かい解決策を提供し シンプロビジョニングの

5 弊害 や長期的なボリュームの断片化といった問題を回避します さらに ランダムアクセスに由来するパフォーマンスの低下が生じないことから ホスト上のファイルシステムという観点で見た場合の断片化はXtremIO では問題になりません 事実上 XtremIO 上ではデフラグメンテーションユーティリティを実行する必要がありません シンプロビジョニングされたXtremIO ボリューム上の一貫した高いパフォーマンスが時間の経過とともに損なわれることはありません スナップショット これまでストレージアレイのスナップショットは ソースボリュームのクローン化 COW(Copy-on-Write) ROW(Redirect-on-Write) のいずれかでした いずれのテクノロジーにも それぞれ スペースの確保が必要である点 書き込みと読み取りのパフォーマンスに影響がおよぶ点 長期的にパフォーマンスの低下の原因となるメタデータのオーバーヘッドが必要という点で制限がありました XtremIOのスナップショットには スナップショット用のスペースを確保しておく必要がないため ソースボリュームの不変のコピーを作成したり 書き込み可能なクローンを作成したりできます また XtremIOのスナップショットは瞬時に作成でき ソースボリュームやスナップショット自体のパフォーマンスに影響が及ぶことがありません VMware VAAIの統合 XtremIOはVAAI(vSphere Storage APIs for Array Integration) に完全に対応しています そのため アレイは vsphereと直接通信したり 高速化されたストレージのvMotion VMプロビジョニング シンプロビジョニングを提供することができます たとえば VMイメージは XtremIOストレージで即時にクローン化することができます ( 複数回可能 ) ターゲットアプリケーションと使用例 XtremIOは高レベルのIOPSパフォーマンスや 低レーテンシーを必要とするあらゆるアプリケーションに最適です これには 分析 ビジネスインテリジェンス データベース 高パフォーマンスコンピューティング 仮想化が含まれます ただし XtremIOは次のような使用例に最適で 最高のROI( 投資収益率 ) をもたらします データベース 分析 データベース開発およびテスト :OracleおよびSQL Server 環境では プログラマーがそれぞれ開発用サンドボックスを所有するように 同一データベースのコピーを複数作成することが一般的です この結果 必要なストレージ量が倍増し ストレージシステムには非常に高いI/O 負荷がかかります たとえば 2 TBのデータベースを15 回コピーすると 有効ストレージ量は30 TB 必要となります この値は 必要な容量に応じて 60 TBやそれ以上になることもありえます ここでXtremIOを使用すると 2 TBのデータベースの15 回分のコピーで必要な容量は 2 TBを若干上回る程度です XtremIOのスナップショットで ( 時間のかかるフルコピーを作成するのではなく ) コピーを瞬時に作成でき いずれのコピーも使用可能なXtremIOアレイの潜在的な最高のパフォーマンスを備えています その上 データベースやそのスナップショットのコピーを適切に実行するために計画やチューニングは一切必要ありません 仮想サーバー : 仮想サーバー環境では 高レベルのランダムI/Oが発生します このようなI/Oを正しく処理するのはたやすいことではありません さらに パフォーマンスに対する要求の厳しいアプリケーションは仮想化されることがほとんどなく その結果 企業にとって これらのアプリケーションが他のアプリケーションで達成できる効率性を実現しづらくなっています XtremIOを使用すると パフォーマンスに対する要求の厳しいアプリケーションでも仮想化が可能になります 大規模のVMware 環境は XtremIOのVAAI 統合を活用することで より効率的に運用できるようになります また XtremIOのリアルタイムのデータ削減機能によって ストレージが非常に効率的に統合されるため XtremIOのフラッシュアレイを妥当なコストレベルで展開できます VDI( 仮想デスクトップインフラストラクチャ ): 仮想化されたデスクトップのI/Oは集約され リクエストのインターリーフ化によりランダム化されるため VDIではストレージシステムに高い負荷がかかります こうして XtremIO つまりサイズが小さく ランダムな大量のI/Oリクエストに最適な条件の環境が構築されます さらに 各デスクトップイメージの冗長性が高くなるので 重複排除率が上がり 結果的にXtremIOのコスト効率も上がります XtremIOがVDIにもたらすパフォーマンス面でのメリットとは別に XtremIOは 次の幾つかの方法で VDIの導入全体を改善します XtremIOの優れたパフォーマンスによって デスクトップを迅速に中断および再開できます 基盤となるストレージがその処理に必要な負荷に対処できないため VDIの導入環境では中断 / 再開は無効に設定されるのが一般的です XtremIOを使用すると 中断 / 再開処理は数秒で完了できます 数百台ものデスクトップが同時に実行したとしても影響はありません このため ユーザーが

6 席を外していたり 不在だったり ミーティングや休憩など 一度に中断されるデスクトップの 20% ~40% がユーザー側の理由で中断されるため 展開する物理サーバーの数を尐なく抑えること ができます XtremIOの優れたパフォーマンスと低レーテンシーにより ページファイル操作はSAN 上でサポートされるため 仮想デスクトップごとに割り当てるメモリ量を減らすことができます これにより 各物理サーバーのコストを下げたり 統合率を上げることができます XtremIOはデスクトップごとに平均 100 回以上のIOPSを提供することで VDIユーザーの操作性を改善します また 必要に応じてデスクトップのIOPSを数千件に爆発的に増やすことのできる機能も備えています 通常のVDIの導入では デスクトップごとに提供されるIOPSはわずか12です XtremIOのVAAI 統合によって デスクトップのコピーを即座にプロビジョニングし 展開することが可能になります XtremIOは永続型デスクトップや非永続型デスクトップ あるいは リンククローンやフルクローンの導入モデルでも等しく優れた性能を発揮します サマリー XtremIOの100% フラッシュベース型スケールアウトエンタープライズストレージアレイでは 高度なパフォーマンスやスケーラビリティだけでなく 新しいレベルの使いやすいSANストレージを提供するのと同時に これまで実現できなかった高度な機能も実現します これは 競争力のある所有コストで達成されます この製品のアーキテクチャは フラッシュメディアの寿命延長 フラッシュ容量の有効コストの抑制 パフォーマンスとスケーラビリティの提供 運用効率の向上 高度なストレージアレイ機能の実現など フラッシュベースストレージの全要件に対応します XtremIOは高いパフォーマンスが求められるあらゆる環境でその価値が認められますが 特にデータベース 仮想サーバー 仮想デスクトップストレージでその真価を発揮します そして 驚くべきことに 多くの事例において XtremIOは最もコスト効率の良い代替策であることが証明されるでしょう つまり 企業はこれ以上の出費を強いられることなく フラッシュのもたらすパフォーマンスというメリットを享受できるのです

7 お問い合わせ EMC 製品 サービス ソリューションがビジネスおよびITの課題の解決にどのように役立つかについては EMC 担当営業または認定リセラーまでお問い合わせください あるいは EMCのWebサイト ( をご覧ください EMC 2 EMC EMC のロゴ XtremIO XtremIO のロゴは EMC Corporation の登録商標または商標です VMware は VMware, Inc. の登録商標です Copyright 2013 EMC Corporation. All rights reserved 年 1 月パンフレット H12460 EMC Corporation は この資料に記載される情報が 発行日時点で正確であるとみなしています この情報は通知なく変更されることがあります