Storage Magazine翻訳記事

NASシステム購入ガイド

著者:Jacob Gsoedl
Storage Magazine 2011年11月号より


巨大データへの対処や、あふれかえるデータの整理を行う際、技術革新や広範な製品群を持つNASは、魅力的な選択肢と考えられるようになった。

 

非構造化データの幾何学級数的な増加は、ファイル・ストレージの伸びとNAS導入に拍車を掛けてきた。マサチューセッツ州ミルフォードに本社を置くEnterprise Strategy Group(ESG)の調査によると、ユーザーの5分の1が、NAS容量が1年間で50%以上増加したと回答し、NASを導入している企業の54%が、自社のストレージ容量が少なくとも年間20%のスピードで増加している、と語っている。ほとんどの企業が、サーバー上でのファイル共有よりもNASストレージを選んでいるが、その理由として、NASの信頼性、パフォーマンス、拡張性、ストレージ管理の容易さの他に、レプリケーション、スナップショット、シン・プロビジョニング、効率的クローニング、などの機能があげられる。フロント・エンドのブロック型ストレージとしても、一個の完結したストレージ・システムとしても使う事の出来るNASシステムは、今や極めて小さな会社から大企業にいたるまで、広範な層に使われている。

 

 

NAS市場の分類

 

NAS市場の下層に位置するのは、ホームユーザー向けの製品である。この層の製品は、100ドル程の低価格で、2台から4台のディスクにRAID0または1のオプションつきで提供される。さらに、一つのギガビット・イーサポート、Webベースの管理機能、ユーザー作成およびファイル共有機能、ファイル共有のためのベーシック・クォータとバックアップ・アプリケーションのサポートが付いている。ほどほどのパフォーマンスを提供し、拡張機能を持たないこれらの製品は、「プロシューマー」*訳注1ユーザーやSOHO市場を対象にしている。これらエントリ・レベルのNAS製品には、D-Link ShareCenter、EMCのIomega StorCenter、Netgear Stora、Seagate BlackArmorファミリーなどがある。

 

 

比較的小さな会社でよく見られる、ロー・エンドからミッドレンジにかけてのNASアプライアンスは、前述の製品の一階層上に位置する。容量は数TBから100TB以上と幅広く、いくつかの製品はSATAディスク以外にSASもサポートしている。これらの製品は、通常、何種類かのハイエンド・プロトコルや様々なRAIDレベル、Microsoft Active Directory (AD)サポート、スナップショット、レプリケーション、専用バックアップ・インターフェースなどの諸機能を備えている。マルチコアCPU、十分なメモリー、SASディスクのオプション、ギガビットのマルチポートを適切にサイジングしたこれらの製品は、まっとうなパフォーマンスを提供してくれる。通常、2万5千ドルを下回る価格で販売されているこれらの製品は、大企業の支店や遠隔の営業所などのスタッフも予算も限られたところを対象にしている。使い勝手と、オプションで何がサポートされているかが、このセグメントの重要な要件になる。Microsoft Windows Storage ServerベースのNAS製品、Netgear ReadyNAS、Nexan E5000ファミリー、Overland Storage SnapServerファミリーなどが、このセグメントのNAS製品の例になる。NetAppのFAS2000ファミリーは、このセグメントの中でも上位に位置する製品になるが、この市場を対象にしている。

 

「ロー・エンドからミッドレンジにかけてのNAS製品のポイントとなるのは、使い勝手の良さと値ごろ感を両立させる事と、AD統合やレプリケーション、スナップショットなどをNASの機能として備えている事ですね。」ミネソタ州Stillwaterに本社を置くStorageIOグループ創設者兼シニア・アナリストのGreg Schulzは、こう語る。

 

NAS製品の階段をさらに上がっていくと、次はSMBおよびエンタープライズ向けのセグメントである。このセグメントでは、EMCとNetAppが2強でBlueARC(現在はHitachi Data Systemsの一部門)や新興のスケールアウトNASベンダーがその後を追っている。「エンタープライズ案件では、いつもNetAppかEMCのどちらか、あるいは両方が出てくる。その他のプレーヤーも、時々見かけるね。」Schulzは語る。EMCによるIsilon Systems買収と、NetAppのData Ontap 8におけるスケールアウト構成のサポートは、このセグメントにおける両社の優位性を高めることにつながった。

 

高いパフォーマンス、数百テラバイトから数ペタバイトの容量のサポート、高可用性(HA)、エンタープライズ・レベルのサポート、常に増え続けるNAS機能のリスト、これらがこのセグメントの特徴だ。エンタープライズNAS製品は、機能要件を拡張すべく常に新技術の開発に努めてきた。例えば、ブロック・ベースとファイル・ベースのプロトコルのサポート、水平拡張の機能 、重複排除などの機能は、「あればよい」機能から「なくてはならない」機能へと変わりつつある。エンタープライズNAS製品は、通常、従来の会社のアプリのために最適化される。最適化とは、小さいファイルが数多くある環境で高速のサービスを提供することや、Microsoft SharePoint、Exchange、SQL Serverといったバックオフィス・アプリと連携して高いパフォーマンスを出すことだ。とはいえ、これらのアプリケーションが現状を打破するために、最初の選択肢としてエンタープライズNAS製品を選ぶのかというと必ずしもそうではない。

 

多数の小さなファイルではなく非常に大きなファイルが使われている、メディア・エンターテイメント業界、ガス・オイル探査など、特定のアプリケーションや業界では、極めて高いパフォーマンスと巨大な拡張性が求められている。この市場こそが、EMC Isilon、Hewlett-Packard(HP) Storage Works X9000 Network Storage Systems、 IBM Scale Out Network Attached Storage (SONAS)、 Panasas、などのスケールアウト&高パフォーマンスNAS製品にとってのスイート・スポットである。

 

 

NAS機能徹底解説

 

あなたの会社の規模やファイル・ストレージの必要度に関係なく、NASの主要な特性や機能を把握しておく事は、後々後悔しない購買判断をするために必須である。以下が、NAS製品を評価する際の重要項目だ。

 

  ・デュアル・コントローラー vs. スケールアウトNASアーキテクチャー
  ・ストレージ効率
  ・ユニファイド・ストレージ
  ・仮想化



デュアル・コントローラー vs. スケールアウトNASアーキテクチャー

 

完全冗長化デュアル・コントローラーのNAS製品は、製品が最初に登場した1990年代からエンタープライズ市場において主流の座を占めてきた。拡張はディスク・スピンドルの追加によって垂直方向に行われ、全てのコンポーネントは緊密に結合しており、ひとつのリソース・プールを共有する。パフォーマンスが頭打ちになった場合、OSも別で独立しているNASシステムを新たに追加するしか方法がない。拡張がスピンドルの追加によって行われるため、データセンターの負荷形態としては主流である、小さなファイルからのランダム・アクセスから生成される負荷に対しては、良いパフォーマンスを出す。

 

これに対して、スケールアウトNASは、最小2ノードからなる緩やかな結合によって構成されており、並列に動作し、拡張はノードの追加によって水平方向に行われる。スケールアウト製品毎に並列動作の度合いは異なるが、一般的に、ファイルを届けるために各ノードは協調して処理を行う。ノードが追加されるのに比例して、システム全体のパフォーマンスは増加する。スケールアウトNASの仕組みからして、ほとんどの場合、高価な既存システムの総入れ替えの必要がない。それどころか、既存の単体のNASを数ペタバイトのシステムに拡張することを可能にしてくれる。スケールアウトNASの利点はとても魅力的だ。I/Oとスループットの両方が改善されたパフォーマンス、改善された拡張性、コストの低減、一つの大きなシステムの管理だけで済むシンプルな管理、向上した可用性。「2015年までには、NASおよびブロック・ベースのストレージ・システムの80%がスケールアウト設計に基づいて作られるだろうと、我々は予測しています。」ESGのシニア・アナリスト、Terri McClureはこう語る。

 

スケールアウト構成をサポートする機能は、エンタープライズ向けNAS製品ではますます必要不可欠の条件になってきている。一方で、従来のスケールアップ製品は、徐々にSMBの領域に追いやられている。しかし、SMBの領域においてもスケールアップ製品は、スケールアウトの脅威に直面することになる。NetAppによるData Ontap 8上でのスケールアウト構成サポートは、その最たるものだ。スケールアウトが導入期を脱して成長期に入ったことを、おそらく最もよく示しているのは 、大手のNASベンダー全てがスケールアウトのパラダイムに参入の意志を表明した事だろう。DellによるExanet買収とそれをベースにした最初のゲートウェイ製品のリリース(PowerVault iSCSIアレイ用NASゲートウェイNX3500、EqualLogicファミリー用NASゲートウェイNX7500)、EMCによるIsilonの買収、HPのStorageWorks X9000、IBMのSONAS、そしてNetAppの製品がそれを示している。

 

 

NFSの現状

 

Network File System (NFS)プロトコルは、当初Sun Microsystemsによって開発され、その後急速な進化を経て、UnixやLinuxベースOSの標準となるに至った。Server Message Block/Common Internet File System (Microsoft Windowsシステムで使われているSMB/CIFS)以外のプロトコルとして大部分のNAS製品でサポートされているNFSは、最近の技術開発によってさらに重要な意味を持ち始めている。現在のところ、NFS Version 3が普及版としてほとんどの企業で使われている。「現時点でNFS Version 4を使っているお客さんは、非常に少数です。」とEMCのVNXプロダクト・マネジメント部門ディレクターのDrew Sclusselは語る。

 

NFSv4がリリースされて数年になるが、先進的なセキュリティ機能やパフォーマンスは際だっている。 2010年に批准されたNFSv4.1は、クラスター・システムと、追加仕様のパラレルNFS(pNFS)経由で複数ノードに分散したファイルへのパラレル・アクセスを提供する機能をサポートしている。スケールアウトNASアーキテクチャーが主流になるにつれて、NFSv4.1でのpNFSの導入も加速していくことだろう。VMwareによるNFSストレージのサポートと連携強化 は、NFSをさらに広めるのに一役買っている。「我々は、NFSがブロック型ストレージ(iSCSI/FC)よりもVMwareとの組み合わせで、より多く使われるようになると見ています。」前述のSclusselは言う。

 

 

ストレージの効率性

 

物理ディスクにより多くのデータを保存させることを可能にする機能や特長は、ストレージ装置を評価する上で、中心の位置を占めるものだ。物理ストレージの追加購入費用を低く抑えることは重要であり、購買時のコストを簡単に相殺することができる。別な言い方をすると、シン・プロビジョニング、効率の良いスナップショット、シン・クローン、重複排除、圧縮、などの優れた機能を持ったNAS製品は、購入時の金額が高くても製品寿命の期間で考えれば、これらの機能が劣った、より安価な製品よりトータルのコストでは安くつく、ということだ。これらの機能の実装や有効性は、NAS製品毎に異なる。差別化のポイントのひとつが、これらの機能が動作する粒度だ。大多数のNAS製品では、これらの機能はボリュームに適用される。しかし、いくつかの製品では、ディレクトリ、さらにはファイルにまで適用することが可能だ。「EMCのIsilonは、ファイルレベル、ディレクトリ・レベルでのスナップショット、レプリケーション、クォータの管理をサポートしています。」EMC Isilonのマーケティング部門バイス・プレジデント、Sam Grocottはこう語る。

 

以下にあげるNASストレージの効率化機能は、物理ストレージの要件を最小化するために検討しなければならない項目である。

 

 

シン・プロビジョニング

 

物理的に使える以上のストレージを割り当てる機能は、高いストレージ使用率を達成するのに欠かせない。これは、ファイル・ベース、ブロック・ベース両方のプロトコルをサポートする製品では特に重要な機能である。シン・プロビジョニングでは、実際の物理ストレージとは別にボリュームやNASプールが割り当てられ、物理ストレージは必要に応じて共有ストレージ・プールから割り当てられる。シン・プロビジョニングが無い場合、各ボリュームやストレージ・プールには前もって十分な物理ストレージが割り当てられていなければならない。シン・プロビジョニングがサポートされている製品では、物理ストレージは必要なときに動的に割り当てられる。

 

 

効率的スナップショット

 

NAS製品におけるスナップショットは、データ保護をする上で非常に貴重である。スナップショットは定期的に取られるようにスケジュール化されるが、オプションとして災害復旧(DR)や他のデータ保護の目的で他のNASシステムにレプリケートすることも出来る。現在のほとんどのNAS製品でサポートされている効率的スナップショットは、データの変更部分をコピーし、最初にとったフルのスナップショットを参照するのにポインター・システムを使う。効率的スナップショットは、貴重なディスク・スペースを節約するだけでなく、スナップショット取得時のパフォーマンス影響度を最小限に抑え、完了までの時間を短縮してくれる。

 

 

シン・クローン

 

ブロック・ベースのプロトコルをサポートしているNAS製品に関連する機能のシン・クローンは、作成時ほとんど、あるいは全くストレージを必要としない。効率的スナップショットと同じように、シン・クローンされた ボリュームは、ポインター経由でオリジナルのボリュームを参照する。クローン・ボリュームで変更があったデータだけを保存すれば良い。NetAppのFlexCloneが、シン・クローンとして最初に出た製品だが、今やNASベンダーが続々とサポートを始めている。

 

 

重複排除と圧縮

 

バックアップおよびアーカイブ製品では標準になっている、データ重複排除と圧縮はプライマリー・ストレージにおいても普及し始めている。NASストレージにおける重複排除のサポートはまだ少ないが、スケジュール化された後処理のタスク、またはリアルタイムのタスクとして実装することが出来る。例えば、NetAppファイラーでの重複排除は、ボリューム毎に実行することが出来、4KBブロック単位のデータの重複排除処理が、通常は業務時間外にスケジュールされ実行される。対照的に、Oracle Sun ZFS Storage 7000シリーズは、データがディスクに書き込まれている時に、リアルタイムで重複排除を実行する。

 

 

自動ストレージティアリング

 

動きが活発なデータを高速で高価なストレージに置き、動きの不活発なデータをより安価で低速なストレージに移す機能は、パフォーマンスにそれほど大きな影響を与えずに高価なティア1ストレージの容量を抑えることができる便利な機能である。あなたがどのようなNAS製品を検討するにせよ、異なるティア(半導体ストレージ、高速SAS、低速大容量SATA)間でのデータ移動は、移動するデータの粒度がボリューム単位ではなく、ブロックまたはバイト単位で、しかも自動で行われることが望ましい。データの粒度は小さければ小さいほど良い。EMCのFully Automated Storage Tiering (FAST)などいくつかの製品は、移動のタイミングを定義したポリシーに従ってデータを移動する。他方、NetAppやOracle(Sun ZFS Storage 7000シリーズ)は、ストレージ・システムは、ユーザーが定義したポリシーに頼ることなく、自動的にデータを適正なティアに配置する位賢くあるべきだ、と主張している。

 

 

ユニファイド・ストレージ

 

NASの2大ベンダー(EMCはVNXファミリーで、NetAppは全製品で)が、ファイルシステム・プロトコル(NFSおよびCIFS)とブロック・ベース・プロトコル(FCおよびiSCSI)を一つのストレージ筐体のなかでサポートしていることで、ユニファイド・ストレージというアプローチはだんだん人気が出てきた。全てのストレージのニーズを満たす単体のストレージを探しているSMBでは、ユニファイド・ストレージの人気が特に高い。そのニーズというのは、ファイル共有、ファイルサービスを提供するだけでなく、仮想サーバーおよびMicrosoft SQL ServerやSharePointなどのデータベースのためのストレージとしてもサービスを提供する、というものだ。

 

「中小の会社では、いつも管理が簡単で価格も手ごろなオールマイティのストレージを探しています。」EMCのVNXプロダクト・マネジメント部門ディレクターのDrew Sclusselはこう語る。

 

 

ストレージと仮想化

 

仮想化サーバーの導入が加速するにつれて、仮想化コンピューティング基盤と連携強化する機能は、ストレージを評価する上で重要な基準になってきた。評価はまず、ボリュームがいかに速くかつ効率的に仮想マシン(VM)に割り当て られるかというところから始まる。「FlexConeを使うと、ボタンをクリックするだけで、すぐにVMware VMDKイメージのクローンを作ることができます。」NetAppプロダクト・マーケティング部門マネージャーのJason Blosiはこう語る。

 

VMイメージが単体のNASに保存され、シン・クローンとして作成された場合は、同一の物理ストレージ・ブロックを多数共有する,仮想化サーバー構築のこの単純さは、ややもするとパフォーマンスの問題を引き起こしかねない。NAS製品が、仮想化サーバー特有の要件をサポートするために作り上げた様々な仕組みをきちんと理解しておくことは、VMの数が増えた時に起こるパフォーマンスの低下、という不愉快な不意打ちを食らわないために大事なことだ。いくつかのベンダーは、半導体ストレージとポリシー・ベースの自動ストレージティアリングの組み合わせや、最も高速なストレージ・ティアにホットスポットをキャッシュする、という方法でこの問題に対処している。

 

VMwareは、vSphereからストレージ・システムにストレージ関連の管理機能のオフロードを行うvStorage API for Array Integration (VAAI)を提供しているが、vSphere 5以前は、サポートされているのはほとんどがブロック・ベースのストレージだった。vSphere 5になって、VAAIはNFSおよびNASのシン・プロビジョニングやスナップショットなどのタスクもきちんとサポートするようになった。VAAIによるサポートは、ストレージとそれに付随する管理タスクを、ハイパーバイザからストレージ・システムに引き渡すことによって負荷を軽減し、ストレージのボトルネックを取り除く事に貢献している。

 

最後に、ストレージ管理とレポートをハイパーバイザコンソールから行えるVMware vCenter やMicrosoft System Center Virtual Machine Manager (SCVMM)などのハイパーバイザー・プラグインについてだが、これによって、ITのゼネラリスト(ストレージ専門のエンジニアでない人々) やサーバー管理者がストレージのタスクを行えるようになった。

 

 

進化するNASシステム

 

多くの長所を持っているNASシステムは、ブロック・ベースのストレージのゲートウェイとして、あるいは自分のストレージを持ったスタンドアローンのシステムとして、今日のデータセンターには欠かせないコンポーネントになってきた。スケールアウト・アーキテクチャ、ファイル・システムプロトコルに加えてブロック・ベース・プロトコル、仮想化環境やストレージ・クラウドとの緊密な連携、これらをサポートするベンダーの増加と拡張を続ける機能リストは、NASシステムがストレージ・システムの涅槃(ねはん)*訳注2に近づきつつあることを示している。一台で、高速かつ巨大な拡張性を持ちあらゆるアプリケーションとデータに適合する理想のストレージだ。

 

 

 

訳注1:「プロフェッショナル(専門家)」と「コンシューマー(消費者)」を組み合わせた造語で、専門的スキルを持った消費者を指す。もともとは、producer(生産者)とconsumerを組み合わせた造語だったが、現在はprofessionalとの組み合わせで使われるケースが多い。 訳注2:悩みの無い状態。パラダイス「天国」より静的なイメージがある。

 

著者略歴:Jacob Gsoedlはフリーのライター兼IT部門取締役。
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