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1 EMC CLARiX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介 高度なテクノロジー US ホワイトペーパー翻訳版 要約 このホワイトペーパーでは EMC CLARiX でホストできる 3 種類のハード ディスク ドライブ FC( ファイバ チャネル ) SAS(Serial Attach SCSI) SATA(Serial ATA) の利点を比較 対照しています 2008 年 3 月

2 Copyright 2008 EMC Corporation. 不許複製 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 予告なく変更されることがあります この資料に記載される情報は 現状有姿 の条件で提供されています EMC Corporation は この資料に記載される情報に関する どのような内容についても表明保証条項を設けず 特に 商品性や特定の目的に対する適応性に対する黙示の保証はいたしません この資料に記載される いかなる EMC ソフトウェアの使用 複製 頒布も 当該ソフトウェア ライセンスが必要です 最新の EMC 製品名については EMC.com で EMC Corporation の商標を参照してください 他のすべての名称ならびに製品についての商標は それぞれの所有者の商標または登録商標です パーツ番号 H4208-J EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 2

3 目次 対象読者... 4 用語... 5 物理ドライブ... 5 論理ドライブ... 7 EMC CLARiX 146 GB および 300 GB 15k rpm(4 Gb/ 秒 ) ファイバ チャネル ドライブ k rpm のディスク ドライブのパフォーマンス GB および 300 GB 15k rpm ドライブのアプリケーション... 9 EMC CLARiX 300 および 400 GB 10k rpm(4 Gb/ 秒 ) ファイバ チャネル ドライブ ( 低電力 ) 電力の比較 EMC CLARiX 146 GB および 300 GB 10k rpm(2 Gb/ 秒 ) ファイバ チャネル ドライブ k rpm のディスク ドライブのパフォーマンス /400 GB 10k rpm ディスク ドライブのアプリケーション EMC CLARiX AX4 40 GB 10k rpm SAS ディスク ドライブ AX4 の概要 EMC CLARiX 750 GB および 1 TB SATA II ドライブ GB および 1 TB SATA II ディスク ドライブ テクノロジーのメリット SATA II 7,200 rpm ディスク ドライブの実装 SATA II Northstar ディスク ドライブおよびエンクロージャ テクノロジー 従来の CLARiX ATA ハードウェアの概要 ATA を使用した CLARiX の競争優位性 ディスク ドライブ混合使用の例 CLARiX ディスク ドライブの電源ソリューション 多層構造 再構築時間 パフォーマンス プランニング EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 3

4 エグゼクティブ サマリー EMC CLARiX で使用できるハード ディスク ドライブ テクノロジーには FC( ファイバ チャネル ) SAS(Serial Attach SCSI) SATA(Serial ATA) の 3 種類があります これらのハード ディスク ドライブはどれもデータを保存しますが 動作特性 インタフェース コストが異なるため 動作環境の違いに応じて多少の適性の違いがあります 動作環境には 大きく分けてパフォーマンス重視の環境と容量重視の環境の 2 種類があります パフォーマンス重視の環境では 高スループット 広帯域幅 高信頼性が必要です 典型的なパフォーマンス重視の環境には トランザクション ベースのシステムがあり システムの負荷はランダムな読み書きによって特徴づけられます 容量重視の環境では 低価格で大量のストレージ 高可用性 適度なスループットと帯域パフォーマンスが必要です 典型的な容量重視の環境には アーカイブ システムがあり システムの負荷はシーケンシャル読み取りによって特徴づけられます ファイバ チャネル ハード ディスク ドライブは パフォーマンス重視の環境で以前から利用されてきました 新しい SAS ハード ディスク ドライブは ファイバ チャネル ドライブと同等のパフォーマンスと信頼性を備えています SATA ハード ディスク ドライブは 容量重視の環境に適しています しかし パフォーマンスと容量のどちらを重視するかは 常に明らかであるとは限りません 多くの CLARiX は パフォーマンスの負荷に対してストレージを提供するという主目的を達成しながら 一方で容量重視の負荷に対してもストレージを提供しなければならないという 混合的な 環境で動作しています この場合は タイプの異なるハード ディスク ドライブを混在させる (FC と SATA または SAS と SATA) ことが最適でコスト パフォーマンスの高いソリューションになり得ます また パフォーマンスと容量の両方を必要とする環境で稼働する CLARiX もあります そのような場合は 大容量の FC のみ または SAS のみ のハード ディスク ドライブ ソリューションが有利です 概要 このホワイトペーパーでは CLARiX でホストできるハード ディスク ドライブ (FC SAS SATA) の利点を比較 対照しています 今年は オープン システム ストレージの出荷容量が過去すべての合計を上回っており これらのデータすべてを早急に利用するには ストレージ システムのパフォーマンスに関する新しい基準が必要になっています EMC は この課題に応えるために CLARiX ストレージ システムを進化させ 現在 市場で入手できる最速で最大容量のディスク ドライブをリリースしました 750 GB/1 TB 7,200 rpm の SATA II ディスク ドライブ 300/400 GB 10k rpm のファイバ チャネル ドライブ 146/300 GB 15k rpm のファイバ チャネル ドライブ 400 GB 10k rpm の SAS ドライブは すべてストレージ システムの容量とパフォーマンスの新しい標準となるものです 対象読者 このホワイトペーパーは EMC CLARiX で使用可能なハード ディスク ドライブのタイプとその特性について興味をお持ちのシステム エンジニア EMC パートナー EMC またはパートナーの販売 / プロフェッショナル サービスのメンバー エンジニアを対象としています EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 4

5 用語 平均シーク タイム : ヘッド スタック アセンブリがメディア表面上のランダムな出発ポイント (A) から メディア表面上のランダムな到達ポイント (B) まで移動するのにかかる平均の時間 平均シーク タイムは 一定時間内に行われた一定回数のランダムなシークにかかったシーク タイムを平均して得られます この時間は スピンドル モーターの速度が上がるとデータを短時間で取得できるため 短くなります シーク タイムは 読み取りおよび書き込み処理とは独立して測定されます 読み取り処理は書き込み処理よりも短時間で行われます ファイバ チャネル : 光ケーブルを使用してデバイス間を接続する広帯域幅のデータ転送テクノロジー SAN 内でサーバを高パフォーマンスのストレージ システムと接続するために広く使われています 回転待ち時間 : ヘッド アームは トラックに移動してデータにアクセスするとき 目的のセクタがヘッドの下に来るまで待たなければなりません これには時間がかかります 平均すると セクタが到達するまでにプラッタは半回転する必要があります この時間はディスクの回転速度に反比例し スピンドル モーターの速度が上がるにつれて減少します 15,000 rpm のドライブの平均的な回転待ち時間は 2.0 ミリ秒で これはディスク表面が完全に 1 回転する時間の半分です SATA(Serial Advanced Technology Attachment): パラレル ドライブ テクノロジーに比べ ケーブルを細くして優れたパフォーマンスを実現する機能拡張です SATA II には パフォーマンスと信頼性を高める NCQ(Native Command Queuing) などの改良があります SAS(Serial Attach SCSI): パラレル SCSI におけるパラレル バス インタフェースの代わりに シリアルのポイント ツー ポイント インタフェースを使用する I/O テクノロジー スピンドル モーター速度 :rpm すなわち 1 分間の回転数で表したスピンドル モーター アセンブリの実際の速度 1 回転とは ディスク表面上のある開始点 ( インデックス ) が開始インデックスに戻ってくるまでの 完全な 1 回転のことです 15,000 rpm のディスク ドライブが 1 回転するのにかかる時間は 4 ミリ秒で 10,000 rpm のディスク ドライブの場合は約 6 ミリ秒です これは ディスク メディア表面の 1 回転する時間が約 33% 短縮されたことを意味します 転送速度 : データがドライブからターゲット ホスト ( 外部 ) またはメディア表面からヘッド アセンブリ ( 内部 ) に転送される速度 ハード ディスクの内部転送速度 ( ヘッドからメディアへの転送速度 ) はスピンドル モーターの速度が上がると向上しますが 外部転送速度は一般的に ハード ディスクそのもののインタフェース チップセットのアーキテクチャに依存しています ハード ディスク ドライブ自体に高い転送速度を持つインタフェース チップセットが使用されていなければ 外部転送速度は旧型のドライブと変わりません 7 ページの表 1 に 新しくリリースされた 15k rpm ドライブの転送速度を示します ハード ディスク ドライブのテクノロジー : 概要と語彙 物理ドライブ EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 5

6 図 1: 物理ドライブ ハード ディスク ドライブ (HDD) は 強磁性の物質を一定方向に磁化して 0 または 1 のバイナリ数値を表すことにより データを記録します ドライブは 物質の磁化を検知することによってデータを読み取ります 一般的な HDD は プラッタと呼ばれる 1 枚または複数の平らな円盤状のディスクを支えるスピンドルから構成される設計になっており このプラッタにデータが記録されます プラッタは非磁性物質 通常はガラスまたはアルミニウムで作られており 磁性物質の薄い層でコーティングされています 古いディスクでは磁性物質に酸化鉄 (III) を使用していましたが 現在のディスクはコバルト ベースの合金を使用しています プラッタは 極めて高速で回転されます 情報は プラッタが回転して 磁気面に非常に近接して動作する読み書きヘッドと呼ばれるメカニズムを通過するときに書き込まれます 読み書きヘッドは その直下にある物質の磁化を検知および変更するために使用されます ヘッドは スピンドルに取り付けられている磁化プラッタ面のそれぞれに対して 1 つずつ存在し 共通のアームに取り付けられています アクチュエータ アーム ( アクセス アーム ) が ヘッドが弧を描きながら 回転するプラッタを横断するように ( ほぼ放射状に ) 移動させます これにより ヘッドは回転するプラッタのほぼ全表面にアクセスすることができます アームの移動には ボイス コイル アクチュエータまたはステッピング モーター ( 古い設計の場合 ) が使用されます 各プラッタの磁気面は マイクロメートル以下のサイズの多数の磁気領域に分割されています この領域のそれぞれを使用して 情報の 1 つのバイナリ単位がエンコードされます 現在の HDD では 各磁気領域は数百の磁性体で構成されています 各磁気領域は 1 つの磁気双極子を形成し それが周囲に極めて局所的な磁気フィールドを生成します 書き込みヘッドは 強力で局所的な磁気フィールドを周囲に生成することにより 磁気領域を磁化します 初期の HDD は電磁石を使用しており このフィールドの生成とデータの読み取りの両方に電磁誘導を利用していました その後の誘導ヘッドには MIG(Metal in Gap) ヘッドや薄膜ヘッドがありました 現在のヘッドは 読み取り部分と書き込み部分とが分離されていますが アクチュエータ アームのヘッド部分でごく近くに配置されています 通常 読み取り部分は磁気抵抗方式で 書き込み部分は薄膜誘導方式です 最新のドライブでは 磁気領域の小ささのために磁化の状態が熱効果で失われる危険があります これに対応するために 非磁性物質であるルテニウムの原子 3 つ分の薄さの層で分離された 2 つの磁気層を重ねてプラッタをコーティングし この 2 つの層を逆方向に磁化することで相互に強化しています 熱による影響を克服して記録密度を高めるために使用されているもう 1 つのテクノロジーは 2006 年の時点で一部のハード ディスク ドライブに使用されている垂直磁気記録です EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 6

7 ハード ディスク ドライブは ちりなどの物質の混入によりハード ディスク ドライブのヘッドの動作を妨げることを防ぐために 密閉されています ハード ディスク ドライブは気密状態になっているのではなく 極めて細かいエア フィルタを使用しており ハード ディスク ドライブのエンクロージャ内には空気が存在しています ディスクの回転によって空気は回転し すべてのほこりがフィルタに捕捉されます この空気の流れは空気軸受としても機能し ヘッドがディスク表面の空気をクッションとして浮き上がることを可能にしています 論理ドライブ 論理ドライブとは 1 つのコンピュータ システム内にある 1 つまたは複数の物理ディスク ドライブ コンポーネントにより 使用可能なストレージ容量の領域を提供するデバイスです 論理ボリューム LUN とも呼ばれ 場合によっては仮想ディスクとも呼ばれます 論理ディスクと呼ばれるのは 実際にはそれ自体で 1 つの物理的な実体として存在しているわけではないためです 論理ディスクは ストレージ インフラストラクチャ スタックのさまざまなレベルでも定義されています 具体的なレベルは 上から下に向かって次のとおりです オペレーティング システム : 認識できるディスク ( それ自体が論理ディスクである場合もあります ) に対してパーティションを定義します SAN: SAN が仮想化されると 同じ SAN 内のデバイスはホスト オペレーティング システムから論理ドライブとして認識されます ストレージ サブシステム : 通常 何らかのタイプの RAID を提供し 論理ドライブ ( パーティション ) が RAID アレイ自体から SAN 上に提示されます 実際の RAID アレイは 複数の物理ディスクを含んでいます ファイバ チャネル ハード ディスク ドライブ EMC CLARiX 146 GB および 300 GB 15k rpm(4 Gb/ 秒 ) ファイバ チャネル ドライブ CLARiX 146 および 300 GB 15k rpm 4 Gb/ 秒のハード ディスク ドライブは アクセス時間に最も直接的に影響する要素である回転待ち時間やシーク時間など ディスク動作の進歩により パフォーマンスが劇的に高まっています これらのディスク ドライブでは 平均読み取りシーク時間が 3.5 ミリ秒 平均回転待ち時間が 2.0 ミリ秒であり どちらも現在のハード ディスク ドライブ市場で入手可能なものの中で最速です 表 1:146 GB および 300 GB 15k rpm ディスク ドライブの転送速度 インタフェース仕様 2 および 4 Gb/ 秒ファイバ チャネル 必要に応じて 2 Gb/ 秒まで下げて使用可能 内部転送速度 120~201 MB/ 秒 (4 Gb/ 秒 ) ZBR(Zone Bit Recording) を使用 外部転送速度 200/400 MB/ 秒必要に応じて 2 Gb/ 秒まで下げて使用可能 次のセクションでは さまざまな I/O シナリオを提示し 遅い回転速度のハード ディスク ドライブと比較した場合に スピンドル モーターの回転速度の向上が全体的な I/O パフォーマンスの違いとしてどのように現れるかを示します EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 7

8 15k rpm のディスク ドライブのパフォーマンス 次のパフォーマンス図は さまざまなブロック サイズ I/O タイプ スレッドの下における ディスク ドライブの全体的なパフォーマンスを示しています 図 2 から分かるように シーケンシャルの読み取り I/O が中心のアプリケーションを実行したときには パフォーマンスの大きなメリットは現れていません これは シーケンシャル I/O を実行するときにはヘッド キャリッジの移動がほとんどないことと メディア表面から転送されるシーケンシャル データへのアクセス全体から見るとスピンドル速度がほとんど影響しないことが原因です ブロック サイズを大きくして計算しても 10k rpm と 15k rpm のディスク ドライブの間で 全体的な転送速度の目立った違いは依然として存在しません さまざまな I/O タイプを観察していて全体的なパフォーマンスが向上し始めるのは ランダム読み取りとランダム書き込みの動作です このホワイトペーパーでは シーク時間の短縮とスピンドル速度の向上が全体的な I/O 応答時間およびスループットに与えた全体的な効果を観察して 読み取り動作について調査します 図 2 および図 3 から分かるように 15k rpm のディスク ドライブをランダム I/O の環境で使用した場合にはパフォーマンスが実際に向上しています Seagate 社の 10k rpm と 15k rpm の 300 GB ディスク ドライブのシーケンシャルにおける比較を示します Seagate 146 GB と 300 GB の 15k rpm ディスク ドライブのパフォーマンス比較は 図 3 に示したとおり ほとんど同じです また 15k rpm ドライブは ランダム環境で 10k rpm のドライブよりも最大で 35% パフォーマンスが向上します Read - Sequential - 1 Thread - RAID 5 (4+1) 4, , , Throughput (IO/sec) 2, , , , GB 15k Seagate 300 GB 10k Seagate B 2Kb 4Kb 8Kb 16Kb 32Kb 64Kb 128Kb 256Kb 512Kb 1Mb 2Mb 4Mb IO Size 図 2: わずかなパフォーマンス向上を示すシーケンシャル読み取り動作のサンプル EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 8

9 Read - Random - 32 Thread - RAID 5 (4+1) 1, , Throughput (IO/sec) 1, , GB 15k Seagate 146 GB 10k Seagate 146 GB 15k Seagate B 2Kb 4Kb 8Kb 16Kb 32Kb 64Kb 128Kb 256Kb 512Kb 1Mb 2Mb 4Mb IO Size 図 3: ランダム読み取り 多様なブロックサイズでの大きな I/O 向上 146 GB および 300 GB 15k rpm ドライブのアプリケーション このセクションでは 新しい 15k rpm ディスク ドライブを使用することが考えられ パフォーマンス メリットが感じられるアプリケーションの一部について説明します この新しい 15k rpm ドライブを小ブロックのアプリケーションで使用する場合は ランダム I/O であることが高いパフォーマンス メリットを実現するための重要な要素です そのようなアプリケーションは ストレージ システムのキャッシュの恩恵をほとんど受けることがありません さらに この種のアプリケーションでは ディスク上のデータへの物理的なアクセスが全体的なパフォーマンスにとって最も大きく影響します このような小ブロック ランダム I/O のアプリケーションでは 新しいドライブのシーク時間と回転待ち時間の向上によるストレージ システムのパフォーマンス向上から 最大のメリットを受けることができます 15k rpm ドライブに適した より一般的な種類のアプリケーションを以下に示します OLTP e-コマース ERP データベース Web サーバ メール データ レプリケーション EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 9

10 EMC CLARiX 300 および 400 GB 10k rpm(4 Gb/ 秒 ) ファイバ チャネル ドライブ ( 低電力 ) CLARiX 300 GB および 400 GB 10k rpm 4 Gb/ 秒のハード ディスク ドライブは ストレージ容量と電力消費量に最も直接的に影響する要素であるスピンドル モーター テクノロジー インタフェース チップ セット ディスク プラッター密度など ディスク動作の進歩により 容量の劇的な増加と電力消費量の低下を実現しています これらのディスク ドライブでは 平均読み取りシーク時間が 3.9 ミリ秒 平均回転待ち時間が 2.98 ミリ秒であり どちらも現在のハード ディスク ドライブ市場で入手可能なものの中で最速です 表 2:300 GB および 400 GB 10k rpm ディスク ドライブの転送速度 インタフェース仕様 4 Gb/ 秒ファイバ チャネル必要に応じて 2 Gb/ 秒まで下げて使用可能 内部転送速度 97 MB/ 秒 (4 Gb/ 秒 ) ZBR(Zone Bit Recording) を使用 外部転送速度 200/400 MB/ 秒必要に応じて 2 Gb/ 秒まで下げて使用可能 電力の比較 表 3 に 以前の 300 GB 10k rpm 2 Gb/ 秒ドライブと現世代の 300 GB 10k rpm 4 Gb/ 秒ドライブの電力消費量の比較を示します これから分かるように 4 Gb/ 秒ドライブは先行機種よりも最大で 55% 消費する電力が少なくなっています 表 3:2 Gb/ 秒ドライブと 4 Gb/ 秒ドライブの電力消費量の比較 (300 GB 10k rpm ドライブ ) 12V での平均 300 GB 4 Gb/ 秒 300 GB 2 Gb/ 秒差異 (%) テスト / 電流引き込み推定平均 (W) 推定平均 (W) アイドル時平均 % 動作時平均 % EMC CLARiX 146 GB および 300 GB 10k rpm(2 Gb/ 秒 ) ファイバ チャネル ドライブ CLARiX 146 GB および 300 GB 10k 2 Gb/ 秒ディスク ドライブでは スピンドルあたりの全体的なディスク ドライブ容量に最も直接的に影響する要素である線密度 面密度や tpi(tracks per inch) など ディスク機能の進歩により ストレージ システムあたりの容量を増やしています 300 GB のディスク ドライブは スピンドルあたりの容量として前世代の 146 GB ドライブの 2 倍を実現しており スピンドルごとのパフォーマンスを直接比較すると 同じかまたは優れています このようなパフォーマンス特性については このホワイトペーパーで後ほど説明します 表 4 では 146 GB と 300 GB の第 7 世代 10k rpm ディスク ドライブの仕様を比較しています 表 4:146 GB および 300 GB 10k rpm ディスク ドライブの転送速度 インタフェース仕様 2 Gb/ 秒ファイバ チャネル必要に応じて 1 Gb/ 秒まで下げて使用可能 内部転送速度 59~118 MB/ 秒 ZBR(Zone Bit Recording) を使用 外部転送速度 100/200 MB/ 秒必要に応じて 1 Gb/ 秒まで下げて使用可能 注目に値する点を以下に示します EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 10

11 回転速度 300 GB ドライブは 146 GB ドライブと同様に 10k で回転します 平均シーク時間 300 GB ドライブと 146 GB ドライブの比較で 平均はほぼ同じです BPI および内部転送速度第 7 世代の 300 GB ドライブが第 6 世代の Seagate 300 GB ハード ディスク ドライブを速度で上回る量は 実際にはわずかです 10k rpm のディスク ドライブのパフォーマンス これらの仕様を確認し 2 つのドライブの BPI( ビット / インチ ) および内部転送速度を考慮すると 300 GB ドライブのいくつかのパフォーマンス特性が明らかになります 次のパフォーマンス図は さまざまなブロック サイズ I/O タイプ スレッドの下における ディスク ドライブの全体的なパフォーマンスを示しています 図 4 および図 5 は ランダム OLTP 環境における 300 GB および 146 GB のファイバ チャネル ハード ディスク ドライブのパフォーマンスを比較しています ランダム読み取り / 書き込み環境で同じ数のスピンドルを比較すると 300 GB ハード ディスク ドライブのパフォーマンスと 146 GB ハード ディスク ドライブのパフォーマンスは ほぼ同じです これは 両者のパフォーマンス仕様がほとんど同じであるためです 146 GB ドライブを同じ台数の 300 GB ドライブで置き換え データ量を増やさないと シーク距離が減少するのでパフォーマンスは大きく向上します この利点は 新しいデータがこの構成に追加されると薄れます 146 GB ドライブを それよりも少数の 300 GB ドライブで置き換えると システムのスループットはスピンドル数に正比例するため パフォーマンスは低下します Read - Random - 16 Thread - RAID 5 (4+1) Throughput (IO/Sec) b 2kb 4kb 8kb 16kb 32kb 64kb I/O Size 1 LUN 146 GB 1LUN 300 GB 2 LUN 146 GB 2 LUN 300 GB 図 4:RAID 5 でのランダム読み取り EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 11

12 Write - Random - 16 Thread RAID 5 (4+1) Throughput (IO/Sec) LUN 146 GB 1 LUN 300 GB 2 LUN 146 GB 2 LUN 300 GB 0 512b 2kb 4kb 8kb 16kb 32kb 64kb I/O Size 図 5:RAID 5 でのランダム書き込み 図 6 および 7 に示したように 300 GB と 146 GB のファイバ チャネル ハード ディスク ドライブのパフォーマンスは アプリケーションがシーケンシャルの読み取りおよび書き込み中心である場合 あまり変わりません シーケンシャル I/O を実行するときにはヘッド キャリッジの移動はほとんどなく 全体的な BPI( ビット / インチ ) 向上も寄与して 146 GB と 300 GB のディスク ドライブのパフォーマンス特性が同程度に保たれます ブロック サイズが大きい場合も 146 GB と 300 GB の 10k rpm ディスク ドライブの間で 全体的な転送速度の目立った違いは依然として存在しません EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 12

13 Read - Sequential - 1 Thread - RAID 5 (4+1) 8, , ,000 5,000 4,000 3,000 2, Bandwidth (MB/Sec) 1 LUN 146 GB 6th Gen. 1 LUN 146 GB 7th Gen. 1 LUN 300 GB 2 LUN 146 GB 6th Gen. 2 LUN 146 GB 7th Gen. 2 LUN 300 GB 1, b 2kb 4kb 8kb 16kb 32kb 64kb 128kb256kb512kb 1Mb I/O Size 0 図 6:RAID 5 でのシーケンシャル読み取り Write - Sequential - 1 Thread - RAID 5 (4+1) LUN 146 GB 5th Gen Bandwidth (MB/Sec) 1 LUN 146 GB 6th Gen. 1 LUN 300 GB 2 LUN 146 GB 5th Gen. 2 LUN 146 GB 6th Gen. 2 LUN 300 GB b 2kb 4kb 8kb 16kb 32kb 64kb 128kb 256kb 512kb 1Mb I/O Size 図 7:RAID 5 でのシーケンシャル書き込み つまり 300 GB ドライブを適切な環境で使用すると 前世代の 146 GB ディスク ドライブに比べて最大で 10% から 12% のパフォーマンス向上が得られることが 図 4 から図 7 によって分かります シーケンシャルなワークロードの環境では 146 GB ドライブから 300 GB ドライブへの置き換えがパフォーマンスに与える影響は異なります シーク時間は重要でないため 容量を大き EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 13

14 くすることの利点はありません 少ないドライブ数でシステムのパフォーマンスの限界となるため スピンドル数の変化がスループットに与える影響も より小さくなります 多くの場合 帯域幅が重視される環境では スピンドル数が減っても十分なスループット パフォーマンスを維持することができます 300/400 GB 10k rpm ディスク ドライブのアプリケーション 新しい 300/400 GB 10k rpm ドライブを使用する場合 コストと容量のメリットを受けるためには 高容量の環境に適したアプリケーションで使用することが重要です シーケンシャル アクセス アプリケーションは ストレージ システムのすべてのキャッシングのメリットを最大限に受けられ ドライブの内部転送速度の向上のメリットを受けやすいという傾向があります これらのアプリケーションの場合 全体的なパフォーマンスに最も大きく影響するのは ドライブがプラッタからデータを転送する際の速度です したがって ブロック サイズが中から大でシーケンシャル I/O のアプリケーションが 新しいドライブの内部転送速度およびビット密度の向上によるメリットを最も大きく受けます 300/400 GB 10k rpm ドライブに適した より一般的な種類のアプリケーションを以下に示します データベース環境 インターネット サービスのオンライン バックアップ ニアライン ストレージまたはテープの代替 油田およびガス田の探査 ライフサイエンス デジタル AV およびデジタル編集 医療画像 画像アーカイブ ドキュメント管理 データ ウェアハウジングおよびデータ マイニング ユーザーは 300/400 GB ディスク ドライブのテクノロジーから以下の分野についてメリットを受けます メガバイトあたりの価格 フットプリントの縮小 必要な電力および冷却の削減 ドライブの統合による MTBF レートの向上 現在の CX 製品ラインで入手可能 シリアル接続 SCSI ハード ディスク ドライブ SAS(Serial Attach SCSI) は 主にハード ディスク ドライブ CD-ROM ドライブなどのデバイスとの間でデータを転送するために設計されたコンピュータ バス テクノロジーです SAS は DAS( 直接接続ストレージ ) デバイス向けのシリアル通信プロトコルです これは 法人市場向けにパラレル SCSI の代替として設計されており 今までに可能だったデータ転送速度を大きく上回り SATA ドライブと下位互換があります (SATA ドライブは SAS コントローラに接続できます ただし SAS ドライブを SATA コントローラに接続することはできません )SAS では 従来の SCSI デバイスで使われていたパラレル通信ではなく シリアル通信が使用されますが SAS 側のデバイスとのやり取りには SCSI コマンドが引き続き使用されます EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 14

15 EMC CLARiX AX4 40 GB 10k rpm SAS ディスク ドライブ SAS(Serial Attach SCSI) は 次世代の SCSI(Small Computer System Interface) です パラレル SCSI は 20 年以上にわたってサーバおよびワークステーションの標準的な内部ディスク ストレージ インタフェースでした また ネイティブのファイバ チャネル ドライブが出現するまで オープン システムの外部アレイ ストレージのための標準的なデバイス相互接続の手段でもありました 市場の多くは SAS を早期に採用することが 今までパラレル SCSI または SATA のドライブ テクノロジーを利用してきた外部ストレージ市場への入り口であると見ています これらのシステムでは プラグ互換の SAS と SATA ドライブを混在できることが 階層型ストレージの柔軟性に欠けるパラレル SCSI に比べて明白な利点です このプラグ互換性 (SAS における SATA プロトコルのトンネリング ) においては まだ SAS テクノロジーが発展途中の分野であるため SAS だけをサポートするストレージ システム製品が 現在 市場に投入されています AX4 の概要 AX4 は CLARiX ストレージ システム ファミリの新しい製品です これは シングルまたはデュアルの SP( ストレージ プロセッサ ) で提供されます デュアル SP システムは 1 つの SP に障害が発生した場合のために冗長性を備えています デュアル SP システムでは SP をホット スワップすることができます デュアル SP では CLARiX ファミリ全体に共通するソフトウェア プラットフォームとなる FLARE という CLARiX オペレーティング ファームウェアを 無停止でアップグレードできます どちらのストレージ プロセッサにも 統合 Ethernet 管理ポート経由でアクセスできます 各 AX4 ストレージ プロセッサは 1 GB のキャッシュ メモリを備えています デュアル SP システムには ミラー キャッシュがあります AX4 のディスク ドライブ 電源 ファン SPS( スタンバイ電源装置 ) を含むコンポーネントは 完全な冗長性を備えており ホット スワップすることができます AX4 は わずか 4 台のディスク ドライブから購入することができ 60 台のディスク ドライブまで拡張できます AX4 は SAS ディスク ドライブと SATA II ディスク ドライブの組み合わせを装備できるため アレイ内に階層型ストレージを実現することができます SAS(Serial Attach SCSI) ドライブは SATA ディスク ドライブよりも高いパフォーマンスを発揮します しかし SATA ドライブの方が低価格で大容量です AX4 では 以下のディスク ドライブを利用できます SAS ドライブ :146 GB 15k rpm および 400 GB 10k rpm 1 SATA II ドライブ :750 GB 7,200 rpm SAS ドライブと SATA II ドライブは 同じ DAE( ディスク アレイ エンクロージャ ) 内に混在できます 1 AX4 の製品リリース後 間もなく 15k rpm の 300 GB SAS ドライブおよび 7,200rpm の 1 TB SATA II ドライブを利用できるようになる予定です EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 15

16 図 8:DPE-AX DAE スタンバイ電源装置の下でのデュアル SP の AX4 AX4 システムは SP ごとに 2 つのファイバ チャネル ホスト接続 または SP ごとに 2 つの iscsi ホスト接続で使用できます ファイバ チャネル ポートの最大速度は 4 GB/ 秒 iscsi ポートの最大速度は 1 Gb/ 秒です この速度は オート ネゴシエーションまたはユーザーの選択によって調整できます AX4 には最大 64 台の高可用性ホストを接続できます ホスト プラットフォームでは 次のオペレーティング システムのいずれかを実行できます :Windows Linux Solaris AIX HP-UX VMware シリアル ATA ハード ディスク ドライブ ATA は 従来から内部ストレージ接続として デスクトップ コンピュータでホスト システムをハード ディスク ドライブおよび光学ドライブに接続するために使用されてきました 現在 ATA の相互接続テクノロジーは進化して さらに高速の相互接続速度 スケーラビリティ 信頼性を実現し このテクノロジーが当初意図していたアプリケーションを越えるようになりました 現在 ATA テクノロジーは 規模とコストが主な選定基準になる エンタープライズ クラスのストレージおよびニアライン ストレージのサーバ環境といったアプリケーションで幅広く使用されています シリアル ATA II は 今までの ATA テクノロジー (SATA I) を置き換えるために設計された次世代の内部ストレージ相互接続です この相互接続テクノロジーは 300 MB/ 秒の速度で通信することが可能であり CLARiX ストレージ システムで採用されています EMC CLARiX 750 GB および 1 TB SATA II ドライブ ここまで 750 GB および 1 TB 7,200 rpm の SATA II ドライブが市場に登場するための条件となる重要な機能とテクノロジーについて見てきました ここでは これらのドライブを実装できるいくつかのアプリケーションを見ていきます SATA II ドライブは コストと容量のメリットを十分に発揮できるように 大容量の環境に最適のアプリケーションで使用してください シーケンシャル アクセス アプリケーションは ストレージ システムのすべてのキャッシングのメリットを最大限に受けられ SATA II ディスク ドライブの高密度のメリットを受けやすいという傾向があります これらのアプリケーションの場合 全体的なパフォーマンスに最も大きく影響するのは ドライブがプラッタからデータを転送する際に可能な速度です したがって ブロック サイズが中 ~ 大のシーケンシャル I/O のアプリケーションが ドライブの単位面積あたりビット数密度の向上によるメリットを最も大きく受けます EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 16

17 750 GB および 1 TB 7,200 rpm SATA II ドライブの一般的な種類のアプリケーションを以下に示します ディスクからディスクへのバックアップ 従来のバックアップ ソフトウェアを使用したディスク バックアップ ATA を使用した CLARiX は ほとんどの主要なバックアップ アプリケーションでテストされ サポートされています テープに比べてバックアップおよびリストアのパフォーマンスが向上します 大きなアプリケーション データセット地底探査データの解析 政府の情報機関 ライフサイエンスにおける研究など 一部のアプリケーションは サイズが大きいためにテープに直接書き込まれます テストを再実行する必要があるときは データを再ロードしてから再実行しなければなりません これからは CLARiX ATA ドライブで情報をオンラインのままにでき ビジネスの運用効率やタイム トゥ マーケットが向上します 750 GB および 1 TB SATA II ディスク ドライブ テクノロジーのメリット メガバイトあたりの価格の低下 フットプリントの縮小 必要な電力および冷却の削減 SATA II 7,200 rpm ディスク ドライブの実装 一般的なバインド処理では さまざまな RAID グループおよび LUN がバインドされ 論理ディスク ドライブとしてホストに提示されます このバインド / 割り当て処理では ハード ディスク ドライブが選択され ホスト アプリケーションで使用可能なストレージとしてグループ化されます ユーザーの要件に基づいて ドライブのタイプを混在させて CLARiX ストレージ システムとしてまとめることは よく行われます その際に 750 GB ドライブと 1 TB ドライブをデータ容量 / パフォーマンスの組み合わせに組み入れることが考えられます 現在 CLARiX ハード ディスク ドライブには容量として 146/300 GB(10k rpm および 15k rpm) 400 GB(10k rpm) さらに 750 GB および 1 TB SATA II ディスク モジュールがあるので ユーザーの動作環境内のさまざまなアプリケーションに合うように これらの多様な容量とパフォーマンスを持つドライブ / エンクロージャを適用することができます SATA II Northstar ディスク ドライブおよびエンクロージャ テクノロジー EMC の UltraPoint ディスク ドライブ エンクロージャは 最新世代の CLARiX DAE( ディスク アレイ エンクロージャ ) であり CLARiX 2 Gb/ 秒 CX300/CX500/CX700 シリーズ製品ラインで使用されていた 従来の 2 Gb/ 秒ファイバ チャネル ループ テクノロジー DAE を置き換えるものです 現在の UltraPoint の設計では FC-AL( ファイバ チャネル アービトレート型ループ ) 相互接続により ストレージ システムと他の DAE エンクロージャの間 および DAE エンクロージャ間で 4 Gb/ 秒の速度をサポートしています DAE 内のファイバ チャネル ループは ポイント ツー ポイント テクノロジーとともに実装されます このテクノロジーの特徴は 次のとおりです ファイバ チャネル制御トラフィック ( ループ プリミティブ 初期化など ) のループをエミュレートする EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 17

18 データ トラフィックのために 各ドライブにポイント ツー ポイント接続を行う この機能により データ トラフィックのエラー条件の切り分けが向上し FC データのループ遅延が減少する UltraPoint ストレージ ソリューションは 以下のフィールド交換可能ユニットから構成されています ミッドプレーンを持ち 15 台のディスク ドライブ モジュールを収容可能な 3U ラックマウント型 DAE(UltraPoint エンクロージャ ) ホット スワップ対応 1 インチ薄型 FC ディスク モジュール ホット スワップ対応 LCC( リンク コントローラ カード ) ホット スワップ対応ファン / 電源装置このエンクロージャ内の SATA II ディスク ドライブでは EMC CLARiX SATA II ディスク ドライブの背面に取り付けられたファイバ チャネル ブリッジの パドル カード に SATA II を組み込みます このブリッジ カードは ディスク ドライブ モジュール アセンブリ上に置かれ SATA II ドライブと組み合わされて 1 台の FC ドライブをエミュレートします このテクノロジーの主な利点は 新しい Northstar SATA II ディスク ドライブを標準的な UltraPoint スタイルのファイバ チャネル ディスク ドライブ エンクロージャに組み込めるため CLARiX ストレージの中で ATA タイプのエンクロージャを分離する必要がなくなることです これにより CLARiX のバックエンド ループは引き続き 4 Gb/ 秒で動作することができます 注意 :SATA II Northstar ディスク ドライブを標準的なファイバ チャネル ディスク ドライブと同じエンクロージャ内に混在させることはできません 従来の CLARiX ATA ハードウェアの概要 図 9 に CLARiX ATA DAE2(2 Gb/ 秒ディスク アレイ エンクロージャ ) の正面図と 実際のディスク モジュールそのものの背面図を示します ディスク モジュールのキャリア アセンブリは 追加のアダプタ カードを装着できるように再設計され 各 ATA ディスク モジュールの背後に置かれます このアダプタ カードは ATA アーキテクチャをシリアル ATA に ( ディスクへの ) シングル ポート アクセスをデュアル ポート アクセスに変換します また このアダプタ カードには CLARiX ATA エンクロージャの電源を入れたときにディスク モジュールを順番に開始させるソフト スタート回路が含まれています これにより CLARiX ATA ディスク モジュールを ATA DAE2 に挿入できるようになります LCC( リンク コントローラ カード ) とディスク モジュールを例外として 他のすべての DAE2 アセンブリは標準のファイバ チャネル DAE2 アセンブリと同じです 図 9:ATA テクノロジー コンバータおよびデュアル ポート アダプタ EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 18

19 ATA LCC( 図 10 を参照 ) は シリアル ATA をシリアル ファイバ チャネル アーキテクチャに変換します この ATA LCC は CLARiX ATA ディスク モジュール エンクロージャ内で標準の LCC の代わりに使用されます ATA Link Control Card ATA Ctrl ATA Ctrl 図 10:ATA LCC 図 10 に CLARiX ATA ストレージ システム エンクロージャで使用される LCC を示します ATA LCC がインストールされると システム レベルおよびソフトウェア レベルから見たエンクロージャは標準のファイバ チャネル エンクロージャとして認識されます CLARiX ATA エンクロージャの実装は CLARiX ソフトウェアに対しては透過的です ただし これらの ATA エンクロージャを CLARiX CX シリーズ システムに実装する場合には いくつかの制限があることに注意してください 制限は 次のとおりです ATA ドライブにバインドされる RAID グループは ATA ドライブ エンクロージャの外にまで広げることはできません ただし ATA エンクロージャ内の全体に広げることは可能で EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 19

20 す つまり ATA ドライブをファイバ チャネル ドライブにバインドすることはできません ATA ドライブのホット スペアは ATA エンクロージャ内に存在する必要があり ファイバ チャネル ディスク モジュールのスペアとして使用することはできません (30 台の ATA ドライブに 1 つの ATA ドライブを推奨 ) ATA ドライブを CX シリーズ ストレージ システムの 1 つ目のエンクロージャ内に置くことはできません ATA ドライブは パフォーマンス上の懸念があるため ホスト起動アクティビティには使用できません ATA ドライブをファイバ チャネル ドライブの代わりに実装する前に ランダム I/O 環境について再検討する必要があります これらの制限を除くと ATA ドライブはどのような構成でも使用できます 環境のパフォーマンスと容量について計画を立てる際は ドライブを選定する前に各アプリケーションのパフォーマンス 価格 容量の要件を完全に理解する必要があります 750 GB/1 TB SATA II ドライブは 個別のアプリケーションが必要とするストレージの容量およびパフォーマンスの両方の要件を これらが満たす場合に選択してください ディスク ドライブのパフォーマンス仕様の比較 表 5 に EMC CLARiX CX 向けに承認されたディスク ドライブのパフォーマンス仕様の詳細を示します 表 5:EMC CLARiX CX シリーズ システム ディスク ドライブ仕様 300 GB 15k FC 300 GB 10k FC 1 TB SATA 750 GB SATA 回転スピード 15,000 10,000 7,200 7,200 回転待ち時間 2 ミリ秒 2.99 ミリ秒 4.17 ミリ秒 4.17 ミリ秒 平均シーク時間 ( 読み取り ) 3.6 ミリ秒 4.7 ミリ秒 最大 9 ミリ秒 最大 9 ミリ秒 平均シーク時間 ( 書き込み ) 4 ミリ秒 5.3 ミリ秒 最大 9 ミリ秒 最大 9 ミリ秒 転送速度 ( 内部 ) 120~201 MB/ 秒 59~118 MB/ 秒 1091 Mb/ 秒 1091 Mb/ 秒 バースト速度 ( 外部 ) 400/200 MB/ 秒 200 MB/ 秒 150/300 MB/ 秒 150/300 MB/ 秒 以下の点に注意してください 回転速度 :750 GB および 1 TB の SATA II ドライブは 7,200 rpm で回転し 300 GB ファイバ チャネル ドライブは 10,000 または 15,000 rpm で回転します 平均シーク時間 : この平均時間は 146 GB および 300 GB ファイバ チャネル ドライブと比較して 750 GB/1 TB SATA II ドライブはかなり遅くなっています 内部転送速度 :750 GB/1 TB の SATA II ドライブは 内部および外部転送 / バースト速度の仕様も 300 GB 15k rpm ファイバ チャネル ディスク ドライブよりも低速です これらの仕様を確認し 2 つのドライブの BPI( ビット / インチ ) および内部転送速度を考慮すると 750 GB/1 TB ドライブのいくつかのパフォーマンス特性が明らかになります 読み取りおよび書き込みの平均シーク時間が 9 ミリ秒から 10 ミリ秒であり 平均回転待ち時間の仕様が 4.1 ミリ秒であることから CLARiX SATA II ドライブは データベースや OLTP 環境などのランダム I/O 環境には適さない場合もあります 代わりに CLARiX SATA II ドライブはオフライン情報を EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 20

21 オンラインにする用途に適しています オフライン アプリケーションは 大きなシーケンシャル タイプのデータ アクセスおよびストレージ アクティビティを行います そのようなアプリケーションの一部について このホワイトペーパーで後ほど説明します ATA を使用した CLARiX の競争優位性 新規または既存の CLARiX インフラストラクチャに CLARiX SATA II ドライブを導入することの競争優位性の一部を以下に示します CLARiX SATA II ドライブは 以下の特徴を持っています 既存の第 6 および第 7 世代アーキテクチャにプラグ イン SATA II テクノロジーに対して CLARiX のソフトウェア機能すべてを使用可能 既存の CLARiX CX または CX3 シリーズ ストレージ システムに SATA II テクノロジーを追加することにより システムを停止することなく容量を拡大可能 各 SATA II ドライブにデュアル ポートを提供して高可用性を実現 すべての CLARiX ATA コンポーネントでホット プラグおよびホット スワップが使用可能 データ保全性のチェック機構やスクラビング (Sniffer) などの FLARE のメリットに対応 冗長高可用性コンポーネント ( 電源 冷却 LCC など ) を装備 ファイバ チャネル ドライブと同じ RAID サポート (0 1 1/ ) およびドライブ選択の柔軟性 CLARiX セクター データ保護機構を使用 チェックサム アーキテクチャによるエンド ツー エンドのデータ保護 CLARiX ディスク ドライブでの各種テクノロジーの実装 一般的なバインド処理では さまざまな RAID グループおよび LUN がバインドされ 論理ディスク ドライブとしてホストに提示されます このバインド / 割り当て処理では ハード ディスク ドライブが選択され ホスト アプリケーションで使用可能なストレージとしてグループ化されます CLARiX ストレージ システムで ユーザーの要件に基づいてドライブのタイプを混在させることは よく行われます 現在 CLARiX ハード ディスク ドライブには容量として 146 GB (10k rpm および 15k rpm) 300 GB(10k rpm および 15k rpm) 750 GB/1 TB(7,200 rpm) があるため 各自の動作環境内のさまざまなアプリケーションに合うように この多様な容量とパフォーマンスを持つドライブ / エンクロージャを適用することができます ディスク ドライブ混合使用の例 ディスク ドライブ混合使用の例を以下に示します CAD/CAM 環境におけるハード ディスク ドライブの合理的な選択肢は 図面の保管と設計の変更という観点から スピンドルあたりの容量が小さいストレージではなく ドライブあたりの容量が大きいストレージです 価格が重視される環境では 初期所有コストの低さから この種のアプリケーションのストレージで容量の小さいハード ディスク ドライブが適切な選択肢になる場合もあります OLTP のように I/O が多くブロック サイズが小さいアプリケーションでは パフォーマンスの観点から 15k rpm ドライブが適切です EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 21

22 CLARiX のモジュラー設計を考慮すると 次のインストールにより 1 つの CLARiX ストレージ システムで 4 つのシナリオすべてに対応できます ニアラインのディスク バックアップ ベースのアプリケーション用に 750 GB/1 TB 7,200 rpm ドライブの DAE または RAID グループ エンジニアリング グループのアプリケーション用に 300/400 GB 10k rpm ドライブの DAE または RAID グループ OLTP およびランダム データベース アプリケーション用に 高パフォーマンスの 146 または 300 GB 15k rpm ドライブの DAE または RAID グループ コスト / パフォーマンス効果のバランスが取れたソリューション用に 300 GB 10k rpm ディスク ドライブの DAE または RAID グループ CLARiX ディスク ドライブの電源ソリューション CLARiX の先進的なストレージ テクノロジーにより システム全体のパフォーマンスが向上し ストレージのエネルギー消費が最適化されています この後のセクションでは エネルギー消費の基礎と CLARiX でエネルギー効率を高めるためのベスト プラクティスについて説明します 多層構造 CLARiX には 同一システム内のストレージ容量の多層構造を効率的に使用するために 独自の機能があります CLARiX UltraScale アーキテクチャにより さまざまなディスク ドライブ テクノロジーを同一アレイ内で使用できます 1 つの UltraPoint DAE( ディスク アレイ エンクロージャ ) で 複数のドライブ (SATA ファイバ チャネル 低価格ファイバ チャネルなど ) および複数のインタフェース速度 (2 Gb/ 秒 4 Gb/ 秒 ) をサポートできます UltraPoint テクノロジーの使用によってもたらされる柔軟性と構成オプションを仮想 LUN と組み合わせることで これらのドライブ テクノロジーの間を簡単に移動できます CLARiX ストレージ システムで ユーザーの要件に基づいてドライブのタイプを混在させることは よく行われます その際に 750 GB ドライブと 1 TB ドライブをデータ容量 / パフォーマンスの組み合わせに組み入れることが考えられます 現在 CLARiX ハード ディスク ドライブには容量として 73 GB(10k rpm および 15k rpm) 146 GB(10k rpm および 15k rpm) 300 GB (10k rpm および 15k rpm) 750 GB/1 TB(7,200 rpm) があるため ユーザーの環境内の各アプリケーションの容量およびパフォーマンス要件に合う最適なドライブを選択することができます 異なるストレージ階層では電源プロファイルが異なるため CLARiX ストレージ アレイの 1 つの層から別の層にデータを動的に移動できることから大きな電力削減が得られます たとえば 表 6 に示すように 7,200 rpm ドライブの電力削減量は 15k rpm ドライブに比べてかなり少量です 表 6: 動作中およびアイドル ドライブの電源使用量 回転スピード動作時の電源使用量アイドル時の電源使用量アイドル時と動作時の電源使用量の差 15k rpm ワット 13.7 ワット 30% 7,200 rpm 13 ワット 9.3 ワット 28% ある環境におけるパフォーマンス 容量 電力の要件について計画を作成する際には いくつかの要素を考慮することが不可欠です 各アプリケーションが必要とするストレージ容量 価格ポイント 電源消費量 パフォーマンスの要件を満たす適切なディスク ドライブを選択してください 表 7 に 標準的な CLARiX 環境における各種のディスク ドライブ テクノロジーを比較した一般的な電源消費量と そのコストを示します これらは選択したドライブ テクノロジー EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 22

23 を比較しているだけであり 容量あたりの相対的な電力消費の比較ではないことに注意してください 表 7: ドライブ テクノロジーごとの年間電力コスト ドライブのタイプ ドライブの数 電流 電力消費量 年間電力コス ト 発熱量 7,200 rpm SATA II A.29k VA $1, Btu/ 時 10k rpm A.31k VA $1, ,000 Btu/ 時 15k rpm A.32k VA $1, ,100 Btu/ 時 エンクロージャの電源消費量の計算には ある地域の電力料金 $/kw 時を使用 あるストレージ システム内のすべての負荷タイプに 1 種類のディスク ドライブ タイプを使用することは お勧めできません ただし 一部のベンダーはこの方法を提案することがあります 各ストレージ階層には そのライフサイクル全体にわたってそれぞれ異なる情報と電力の要件があります したがって データを保管および管理するためのシステムの構成やレイアウトを決定するときは ストレージ階層の違いが主な考慮点になります 再構築時間 再構築時間は 再構築の速度 (ASAP High Medium Low) 適切なホット スペアの有無 / 場所 ディスク タイプ ディスク サイズ バス速度 アプリケーション負荷 RAID グループ テクノロジーなどの多くの要素によって決まります 再構築にホット スペアが使用される場合は 障害のあるドライブが置き換えられてホット スペアがそれにコピーされる イコライズ 処理が追加発生します 表 8 に 基準になる ASAP 再構築 / イコライズ速度を示します これは 1 つの 4 Gb/ 秒ループ上で 15k rpm ファイバ チャネル ドライブを使用した いくつかの一般的な RAID グループ構成におけるもので アプリケーション負荷がない状態です 表 8: 基準になる再構築速度 ASAP FC 負荷なし 4 Gb/ 秒ループ 4+1 R5 8+1 R5 4+4 R10 再構築速度 ( ホット スペアへの書き込み ) イコライズ速度 ( 新しいドライブへのホット スペアからのコピー ) 2.5 GB/ 分 1.6 GB/ 分 3 GB/ 分 3.75 GB/ 分 3.75 GB/ 分 3 GB/ 分 再構築のドライブ帯域幅 42 MB/ 秒 28 MB/ 秒 50 MB/ 秒 イコライズのドライブ帯域幅 65 MB/ 秒 65 MB/ 秒 50 MB/ 秒 SP CPU の利用率 15% 17% 4% 注意 : 再構築速度は ドライブに対するものであり LUN 容量に対するものではありません ユーザー容量にして約 530 GB となる 146 GB ドライブで構成される 4+1 RAID 5 グループの再構築にかかる時間は 約 1 時間です この表に示した速度は FC 15k rpm 4 Gb/ 秒の GB ドライブでは同じです RAID 5 でのイコライズ速度は 稼働中のドライブが 2 台だけ ( ホット スペアおよび新しいドライブ ) であり 他のドライブからパリティやデータを再計算する必要がないため 再構築そのものよりも速くなっています RAID 1/0 でのイコライズは 再構築の方向を逆にしたものです EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 23

24 アプリケーションのパフォーマンス低下に対する ASAP 再構築の効果は ワークロードの内容に依存します 表 9 に 典型的な 3 つのプロファイルと パフォーマンス低下の特性を示します 表 9: アプリケーション負荷に対する ASAP 再構築の効果 トポロジー ワークロードのプロファイル 4+1 R5 64 KB シーケンシャル読み取り 1 スレッド 4+1 R5 64 KB シーケンシャル書き込み 1 スレッド 4+1 R5 2:1 読み取り / 書き込み 8 KB ランダム 16 スレッド 100% ディスク使用率 4+1 R5 2:1 読み取り / 書き込み 8 KB ランダム 70% ディスク使用率 4+4 R10 64 KB シーケンシャル読み取り 1 スレッド 4+4 R10 64 KB シーケンシャル書き込み 1 スレッド 4+4 R10 2:1 読み取り / 書き込み 8 KB ランダム 16 スレッド 100% ディスク使用率 4+4 R10 2:1 読み取り / 書き込み 8 KB ランダム 70% ディスク使用率 通常の LUN パフォーマンスが低下した LUN 145 MB/ 秒 8 MB/ 秒 ドライブ再構築速度 40 MB/ 秒 110 MB/ 秒 95 MB/ 秒 38 MB/ 秒 800 IOPS 400 IOPS 21 MB/ 秒 500 IOPS 250 IOPS 21 MB/ 秒 190 MB/ 秒 60 MB/ 秒 30 MB/ 秒 120 MB/ 秒 90 MB/ 秒 27 MB/ 秒 1,400 IOPS 1,100 IOPS 8 MB/ 秒 1,150 IOPS 850 IOPS 14 MB/ 秒 アプリケーションの状況から ASAP 再構築が許されない場合は 再構築時間の設定を High Medium または Low に調整することができます 再構築速度は ASAP よりも大きく低下しますが High 設定でも実作業のワークロードと再構築の競合は時間にして 10% のみです 表 10 に詳細を示します 表 10:High Medium Low 再構築の特性 * 特性 トポロジー High Medium Low 再構築速度 *( ドライブ ) R5 14 GB/ 時 7 GB/ 時 3.5 GB/ 時 R10 18 GB/ 時 11 GB/ 時 7 GB/ 時 再構築の稼働率 (%) R5 10% 5% 2.5% R10 10% 6% 4% * ドライブのアクティビティにより 速度はこれよりも速くなる可能性があります 再構築中に RAID グループに対して他のディスクのアクティビティがないという極端なケースでは High Medium Low のいずれも ASAP と同様に動作します また SATA II ドライブのシーケンシャル動作は 表 10 の再構築速度に 0.75 を掛けると 負荷のない状態での ASAP の値が得られることを除き FC ドライブとほぼ同じです (500 GB SATA II ドライブの再構築時間は約 4.5 時間です ) アプリケーションの負荷がある状況では この係数を 0.5 にしてください CX300/500/700 ATA RAID 3 および RAID GB 7,200 rpm ドライブの再構築時間は 約 6 時間です アプリケーションの負荷がある状況では この係数を 0.33 にしてください 10k rpm FC ドライブは 15k rpm ドライブの再構築速度の約半分で実行されま EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 24

25 す ( どちらも 2 Gb/ 秒のデバイス ) アプリケーションの負荷がある状況では この係数を 0.65 にしてください パフォーマンス プランニング パフォーマンスのプランニングまたは予測は 多くの知識を必要とする科学です ここで示す手順は 大まかな評価のみを目的としています 経験則パフォーマンス見積もりでは 最初に経験則を使用して ディスク ドライブあたり IOPS およびディスク ドライブあたり MB/ 秒を求めます ( 表 11 を参照 ) これは 実際よりは低めの値で 意図的に簡略化した基準です これは正確なパフォーマンス評価のための開始点に過ぎず 経験則に基づく評価は設計の規模を簡単に知るためのものであるという点に注意してください より正確な方法が EMC 担当者向けに用意されています 表 11 のメトリックでは 以下のことを前提にしています IOPS の値は 2 KB から 8 KB のランダム リクエストが前提 MB/ 秒 ( 帯域幅 ) の値は 128 KB 以上のシーケンシャル リクエストが前提 表 11: ディスク ドライブのデータ アクセス速度のガイドライン ドライブ速度 IOPS (8 KB ランダム 混合 ) 帯域幅 (256 KB シーケンシャル 混合 RAID 3) 7,200 rpm ATA CX300/500/ IOPS* 7 MB/ 秒 7,200 rpm SATA 80 IOPS 8 MB/ 秒 7,200 rpm LCFC 80 IOPS 8 MB/ 秒 10,000 rpm FC 140 IOPS 10 MB/ 秒 15,000 rpm FC 180 IOPS 12 MB/ 秒 *ATA ドライブは デューティ サイクルの制限のため これらの速度での継続的なランダム ワークロード下での使用は推奨されません 簡単なパフォーマンス見積もりのための手順は 次のとおりです ホスト IOPS または帯域幅の負荷を決定 ディスク IOPS または帯域幅の負荷を計算 ディスク IOPS または帯域幅の負荷で要求されるディスク ドライブの数を計算 ストレージ システムの数とタイプを計算 これらは経験則であることに注意してください シングル スレッド アプリケーション (10k rpm ドライブのすべてのアドレス領域に対する 8 KB のランダム読み取りに関して ディスクに対する有効な I/O リクエストを同時に 1 つだけ保持するアプリケーション ) は I/O あたり 8 ミリ秒で約 120 IOPS です 同じディスクで 8 KB のスレッドが同時に 12 存在すると I/O あたり 50 ミリ秒で 215 IOPS になります 表に示した経験則は ドライブあたり 140 IOPS となっていることに注意してください ほとんどの使用環境では複数のスレッドがアクティブになりますが 応答時間を 20 ミリ秒未満に抑えることが望まれます 応答時間が重要なアプリケーションでブロック サイズが 8 KB 以上の場合は 控えめな評価として 120( または 100)IOPS を使用することが考えられます 例外的な大きいブロック サイズ (256 KB を超えるもの ) のランダムの場合は 数個未満の IOPS ということもあります 適切に動作するシーケンシャル アクセスの場合 大きなブロック サイズであっても速度は 300 IOPS を十分に上回ります EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 25

26 EMC ハード ディスク ドライブの信頼性の認定 一般的に FC および SAS ハード ディスク ドライブの信頼性は エンタープライズ レベルです SATA ドライブは ニアラインの信頼性を持っています SAS などの新しいテクノロジーを適用する前に テクノロジーの互換性および特性に関する数多くのテストが行われます すべての場合において ドライブは極めて厳しい環境にさらされ 大量のパフォーマンス パラメータが収集されます 以下に EMC がディスク ドライブの定義から製造まで そして GA のためのカスタマー対応フェーズに移行させるまでのステップの概要を示します EMC は お客様に向けて最高の水準を確実に保ち続けるために 世界最高クラスのディスク認定および信頼性プロセスを確立しました テストの終了時には 結果に問題がなく EMC 管理チームが承認すれば そのドライブは EMC の製造プロセス管理ガイドラインの下で量産して出荷されることになります EMC は ディスク ドライブが製造を許可されるまでのテスト レベルの高さと深さに誇りを持っています これらの徹底したプロセスのすべてと認定プロセスを経て初めて ドライブは製造工程に進みます 結論 EMC は さまざまなアプリケーション 容量 導入 構築コスト 用途に合わせて 数種類のディスク ドライブ テクノロジーを用意しています どのような場合でも EMC はエンタープライズ アプリケーションで必要とされる耐久性と信頼性を確保するために 徹底した認定およびテストを行います 現在 CLARiX ストレージ システムでサポートされている容量およびパフォーマンス特性の多様性から EMC は 4 種類のアプリケーションをサポートして 1 つの CLARiX ストレージ システム プラットフォーム内における 4 種類の価格とパフォーマンスのトレードオフに対応しています EMC は システムの総合的なパフォーマンス スケーラビリティ 信頼性の点で お客様に最高の水準を提供します EMC CLARIX ハード ディスク ドライブ テクノロジーの紹介高度なテクノロジー 26