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ストレッジ インターフェースの転送速度調査 備忘録

2014/10/05 (日) 00時06分 360 views

参照 http://www.putise.com/storage-disk-iroha/disk-interface

インターフェイスの速度は規格仕様どおりの制限になる。
たとえば、FCとSASをインターフェイス速度を比較した場合、FC(4GB/s)とSAS(1GB/s)でSASの方が劣るが、実際インターフェイスの速度にボトルネックが発生することはほとんどないといえる。
とても大規模なストレージSAN環境(FCケーブルを複数で共有する場合)や、1GB/s以上のスパークが起きた場合くらいといえる。

各インターフェイスの最大転送速度

 インターフェイス  最大転送速度 (Mbps)  最大転送速度 (MB/s)  備考
 SCSI  2560Mbit/s
(Uitra320SCSI)
 320MB/s  内蔵/外付インターフェース
 SAS  6Gbit/s  750MB/s  内蔵/外付インターフェース
 IDE, ATA  1064Mbit/s
(ATA)
 133MB/s  内蔵/外付インターフェース
 SATA  3Gbit/s  375MB/s  内蔵/外付インターフェース
 eSATA  2.4Gbit/s  300MB/s  内蔵/外付インターフェース
 FC
(Fibre Channel)
 8Gbit/s  1000MB/s  ネットワークに特化したインターフェース
 iSCSI  1Gbit/s
(使用するネットワーク次第)
 128MB/s
(使用するネットワーク次第)
 ネットワークに特化したインターフェース
 FCoE (使用するネットワーク次第) (使用するネットワーク次第)  ネットワークに特化したインターフェース
 NAS  1Gbit/s
(使用するネットワーク次第)
 128MB/s
(使用するネットワーク次第)
 ネットワークに特化したインターフェース(共有)
内臓/外付インターフェイス(FCも含む)で考えると、
ディスクインターフェイス的に考えると、SAS・SATA・FCならば現時点(2010/02)ディスクの単体パフォーマンス性能より高くまず問題ない。
逆を言えば、どのディスクインターフェイスでもディスク・ストレージパフォーマンス性能に違いはほぼ無いといえる。
PCIの転送速度がネックになるかどうかは、RAID構成やストレージ構成に依存する。
  • PCI(64bit/66MHz) 、533MB/s
  • PCI(32bit/33MHz) 、133MB/s
  • PCI-Express1.1×1 250、250MB/s
  • PCI-Express1.1×8 、2000MB/s
  • PCI-Express1.1×16、4000MB/s
  • PCI-Express2.0×1 500、500MB/s
  • PCI-Express2.0×16、8000MB/s

CIの最大転送速度はRAIDアレイによるストレージの転送速度以上に必要なため、RAID5の読み取りストレージパフォーマンス性能を考えると、300MB/s以上はあった方がよい。(RAID構成や要件に依存するが。)

FCとSASのディスクインターフェイスによるパフォーマンス性能の違い

ストレージメーカーと話す機会があり聞いてみたところ、ディスク性能的には違いはないとのこと。
違う部分は、インターフェイス部分(FCかSASか)とプロトコル規格のみ。
では何故ストレージメーカーは高価なストレージはFCを採用するのか?
それは歴史的な部分で昔からFCを採用してきたため、信頼性と今までの規格維持のためにまだハイエンドのストレージではFCのみでSAS対応はしていないとのこと。
ローエンドでSAS対応はしている。

仮想環境のストレージ http://thinkit.co.jp/story/2011/02/09/1997

iSCSIについて

GS9の時には、「これからはiSCSIだ」と考えて、思い切ってFCからiSCSIに切り替えました。しかし、実際には以下のような課題があったため、本命とはなりませんでした。

  • iSCSIドライバの出来が悪い(OS側、ストレージ側)
    - 高負荷で障害になったり、頻ぱんなバージョンアップがあったりする
  • 10GbEのスイッチやケーブルが高価
    - 性能や安定性を考えるとFCの方が割安になることもある
  • アーキテクチャの問題
    - TCP/IPの上位で動作するため性能上のロスが大きい
  • ベンダーのマーケット戦略
    - FCとのすみ分けなどによりストレージの高性能化が進まない

このような問題が原因となり、iSCSIが唯一の本流となることはありませんでした。ただし、iSCSIは手軽であるため(既存ネットワーク機器を流用できるため)、小規模なシステム構成においては、かなり実用的に使えるでしょう。

FCoEについて

FCoE(Fibre Channel over Ethernet)は、まだITコアでは使用していません。FCoEとiSCSIとの関係を、以下に整理しておきます。

  • iSCSIと同様にイーサネット・スイッチを使用するので、ストレージ接続とネットワーク接続の機器を統合できる。
  • TCP/IP層を使わないので、FCと同じレベルの性能・品質が出せる(DCBによるロスレス)。
  • 米Cisco Systemsと米Brocade Communications Systemsが強力に推進している。

上 記の通り、FCoEは技術的には優れた規格です。しかし、ベンダーが少ないことと、コスト・パフォーマンスが既存の技術に比べて大して良くないことから、 広い普及は難しいのではないか、と思っています。なお、iSCSIは現状のイーサネット規格の上で利用できますが、FCoEは、イーサネットを機能拡張し たDCB規格のイーサネットが前提となります。

FCについて

FCは、一時期は高コストのために廃れそうになった規格ですが、以下の理由から、まだまだ主流で使われています。

  • 新規開発コストがなくなり、価格が安くなってきた。
  • 技術的にシンプルであり、安定してぎりぎりの高性能を出せる。
  • 高性能ストレージが、事実上FCしかサポートしていない(iSCSIインターフェースは、あっても性能が出ない)。

FCの性能は、現在は8Gbになっています。この性能は、コネクションとしてはかなり高性能であり、これを使い切ることは、なかなか難しい状況です(サーバーやストレージ側がボトルネックになる)。

SASについて

最近はSAS(6Gb)で接続して使うストレージも出始めています。ただし、SASインターフェースは、安くて帯域幅が広いというメリットがある一 方、複数のサーバーから共有するアーキテクチャには向いていません。1つのサーバーに増設するストレージとしては、良い選択になると思います。

NASについて

NAS(NFS/CIFS)は遅い、というイメージがありますが、それは古き良き時代の話です。現在のNASは、決して遅くありません。

同 じストレージを使ってiSCSIとNFSを比較した場合、NFSの方が速いということも珍しくありません。第一感としてはブロック・デバイスのiSCSI の方が速いように思われますが、長い歴史の中でチューニングされてきたNFSの方が、隅々まで安定して性能が出るということでしょう。また、多くのサー バーからの「小パケット、多量トランザクション」のアクセスに強いという点も、クラウドでは大きな利点となります。

ITコアでは、NFSを、今後のコア技術の1つとして位置付けています。特に、ゲストOSがNASストレージをNFSで直接マウントして利用しています。

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カテゴリー:システム備忘録

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