キンバリー・ロビンソン（LSIコーポレーションパフォーマンスエンジニア）
ソリッド ステート ディスク テクノロジの出現、高速揮発性メモリのコスト削減、SATA の低コスト、SAS の信頼性により、新しいストレージ テクノロジの最適な構成と統合はますます困難になっています。頻繁にアクセスされる「ホット」データを低遅延、高速メディアに配置し、めったにアクセスされないデータは高遅延、低コストのメディアに残す機会が存在します。
IT ストレージの専門家はこれらすべての選択肢を利用できるため、コスト、パフォーマンス、および容量のメトリクスを革新的に使用して、ユーザー データの理想的な場所を決定する大きな機会が得られます。この記事では、ストレージ階層化によって、コストを最適化しながら、ホスト オペレーティング システムのキャッシュを補完および強化し、混合ストレージ環境でパフォーマンスと信頼性を大幅に向上させる方法について説明します。
今日のサーバーはさまざまな機能を提供しており、一般化することはできますが、各アプリケーションは独自の固有のワークロード特性を生み出します。さらに、パフォーマンスのニーズは現在の負荷と QOS 要件によって異なります。ストレージ環境にはこれまで以上に多くのオプションがあり、より適切なカスタマイズが可能になりますが、同時に複雑さが増し、ストレージ パフォーマンスの容量計画がより困難になります。パフォーマンス容量計画には、アプリケーションの I/O 特性、容量とパフォーマンスの拡張要件、ディスクとストレージのパフォーマンス特性、データ保護のニーズ、および会社の予算に関する知識が必要です。
オプションが増える = コントロールが増える
最新のストレージ コントローラーには、新しい複合 RAID タイプ、プレミアム機能、高度なキャッシュ オプション、あらゆる予算に合わせたハードウェア オフロードのバリエーションなど、豊富なオプションがあります。今日の高度な組み込みプロセッサにより、インテリジェント ストレージ コントローラの機能がさらに向上し、新しいテクノロジの出現に合わせて機能を拡張し、変革できるようになりました。
ディスク テクノロジも、新しいオプションのブームの例外ではありません。 Serial Attached SCSI (SAS) は、SATA と SAS の両方を統合するように設計されているため、両方のインターフェイスを組み合わせて、個々のコストとパフォーマンスのニーズに基づいてカスタム ストレージ バックエンドを作成できます。 SATA の人気の主な理由は、その優れた容量あたりのコストですが、パフォーマンスの観点から見ると、全体的なパフォーマンスは最も低くなります。 SAS はパフォーマンスが大幅に向上し、信頼性が向上しますが、コストは高くなります。もう 1 つのオプションは、SATA インターフェイスと SAS インターフェイスの両方を備えたソリッド ステート ディスク (SSD) テクノロジーです。 SSD は回転メディアよりも驚くほど高いランダム パフォーマンスを提供しますが、価格は高くなります。
さまざまな RAID タイプのパフォーマンス結果がさらに複雑になります。ワークロードに合わせて最適化するには、特定の I/O 特性を理解し、可用性のニーズに基づいてそれを理想的な RAID タイプにマッピングする方法を知る必要があります。
RAID 10 に焦点を当てると、一部のディスク タイプがさまざまなアプリケーションに適していることが明確にわかります。SSD のコストは平均して 6.5 RPM 15Gb SAS ドライブの約 6 倍です。ただし、すべてのアプリケーションで実際のパフォーマンスが 6.5 倍向上するわけではありません。
IT プロフェッショナルなら誰でも、一度は「高性能 SSD と同じパフォーマンスを実現するには回転ディスクが何枚必要か?」という疑問を抱いたことがあるでしょう。これは素晴らしい思考プロセスですが、現実の世界では、一度に実際のストレージ容量の一部しかアクセスされない可能性が高くなります。キャッシュ アーキテクチャは、何十年にもわたってこの前提に基づいて設計されてきました。コストとパフォーマンスの特性が異なるさまざまなストレージ メディアからストレージを構築できたらどうなるでしょうか?
難しくなりすぎています
ストレージ ベンダーは、不均一なメディア アーキテクチャが蔓延する中で、階層化がすべての利点を提供することを認識しています。ストレージ階層化は単純な概念です。最も頻繁に使用されるデータを利用可能な最速のメディアに配置し、コールド データを低速のメディアに残します。階層化は、参加しているすべての論理ディスクの容量をユーザー データ ストレージに使用できるという点でキャッシュとは異なります。これは新しい概念ではありませんが、伝統的にストレージ インテリジェンスの一部ではありませんでしたが、SSD の破壊的テクノロジーは新たな機会をもたらしました。
ストレージ階層化がデータベース環境でどのように役立つかの例を見てみましょう。 ACME 社は新しい SQL Server を設計しており、過去の経験に基づいて次の情報を知っています。
- 4 テラバイトのストレージ
- 3% がホット (約 125GB) で、時間の 65% がアクセスされます。
- 6% が断続的にアクセスされます (約 250 GB)。 25% の確率でアクセスされます。
- 合計残りは、10% の確率でアクセスされるコールド データです。
- データベースは 8KB サイズでアクセスされ、読み取りと書き込みの比率は約 2:1 です。
- ディスクには 8 つのスロットが使用可能です。
4TB を達成するためのコスト重視の理想的なソリューションは、XNUMX 秒あたりの I/O と応答時間の両方の観点から、データの各層に必要なパフォーマンス ソリューションを提供する論理デバイスを作成することです。
同種ディスクの代替手段を検討してみましょう。
以下は、3 つのストレージ インフラストラクチャ オプションの概要比較です。明らかに、階層型オプションはデータベース トランザクションあたりのコストが低いだけでなく、SATA のみのソリューションの 6 倍以上、純粋な SAS ソリューションの 3 倍以上の IOP 能力を生み出し、他の提案よりも多くの容量を実現します。
多くのソリューションは、パフォーマンス、コスト、容量、または不動産の制限に基づいて構築できます。これは、階層型ソリューションのコスト上の利点を明確に示す一例にすぎません。もちろん、これは手動で行うこともできます。どのファイルが頻繁に使用されるかをすでに正確に知っていることが前提です。それらを異なるメディアに物理的に分離する機能があります。また、ホット データは一時的でも動的でもありません。
ストレージ階層化の長所と短所
ストレージ階層化はあらゆる利点を提供します。複数の種類のメディアを活用することで、コストとパフォーマンスを最適化し、以前のサーバー不動産を節約できます。これを考慮してください。階層化の例で可能な同じ数のデータベース IOP を達成するには、50 台を超える SATA ドライブが必要となり、電力とラック スペースの要件が大幅に増加します。インテリジェントな階層化により、頻繁にアクセスされるデータが継続的かつ自動的に最速のメディアに配置される動的な環境が可能になります。最も重要なデータを高可用性ボリュームに配置したり、地理的に離れたサイトからアクセスされるデータをローカルのストレージ施設にコピーしたりできる可能性もあります。
階層化には利点がありますが、考慮すべき欠点がいくつかあります。ホット データを識別して適切に保存する作業は自動的に行われますが、現在および増大する要件を満たす適切なストレージ サブシステムの構築は、やはりストレージの専門家によってカスタム設計される必要があります。もう 1 つの潜在的な欠点は、ストレージ階層化モデルでは、論理ボリュームが単一のディスクのように見えても、ボリュームが複数の物理ディスク グループに分かれている可能性があることです。ハードウェア RAID 保護を使用すると、データ損失の可能性を軽減できます。
私たちはテクノロジーの完璧な嵐の時代にいます。ストレージ容量のニーズが劇的に増加し、これまで以上に多くのディスクのオプションがあり、デジタル ビジネス トランザクションの人気の高まりによるより高いパフォーマンスの要求、処理密度の増加、そして最も重要なデータの保護の強化の必要性が高まっています。貴重な資産、データ。階層化により、低コストの SATA ストレージ コスト、エンタープライズ SAS のセキュリティと信頼性、および SSD の高性能をすべて 1 つのバンドルで活用できます。
キンバリー・ロビンソンは、LSIコーポレーションのEngenioストレージ部門でパフォーマンスエンジニアとして勤務しています。彼女は10年以上にわたり、大手OEM企業向けエンタープライズストレージソリューションの最適化に取り組んできました。
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