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EMC XtremIO の概要 - EMC Japan
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 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。 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。 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 「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 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。 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 （http://japan.emc.com）をご覧ください。 EMC2、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. 2013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。 http://japan.emc.com