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Storage-AOC-White-Paper
Supermicro ストレージ追加カード 序論 S upermicroはこれまで最新のストレージ技術を採用・供給しており、今後 もその供給をし続けていきます。Supermicro追加カード(AOC)製品はこの一例 です。製品ラインは以下の3カテゴリーに分散しています: ソースの 拡張 性を持ったストレージ 製品を利用し提 供します。本カードに キャッシュは不 要な 為、キャッシュ保 護(例: BBU)は搭 載されません。 ・ ソフトウェアRAID (IRモード) - ・ HBA - ホストバスアダプターはOSにより認識される個別物理デバイス です。二つの物理デバイスが接続されている際、OSからは二つの異なるデバイス 本追 加カードは最 低 限 のR AID機能(例:R AID0/1/10)の 提 供を行い、 仮 想デバイスとしてOSへ引き渡します。各 仮 想デバイスは複 数の 物理デ バイスより構成されます。例えば、仮 想デバイスは3つの 物理デバイスを として見られます。 R AID0 構成にて作成可能です。これは、8デバイスをサポートするDirect ・ ソフトウェアRAID - これら追加カードはHBAのアーキテクチャーに類似して いますが、通常最低限のRAIDレベル(例0/1/10)のサポートとなり Attachedバックプレーンへ直 接 接 続されている場合、8つのデバイスを サポートします。ユーザーは、各 仮 想デバイスに最 大8つの 物理デバイスを ます。追加カード、またマザーボードの両方のリソースがデータ処理に使われま す。一つ以上の物理デバイスを仮想デバイスとして構成可能です。OSはこの仮想 デバイスを1デバイスとして扱います。 含める事ができ、最 大 2つの 仮 想デバイスの 作成が 許 可されています。しか し、エキスパンダーを利用するバックプレーンに接 続した場合は63以 上の 物理デバイスまでサポートしているため、上 記制限 の限りではありません。 ・ オンボードハードウェアRAID (ROC) - これらのカードは豊富なRAID機能を この場合、各 仮 想デバイスに14台までの 物理デバイスを含める事が出来、 持っています。通常はRAIDレベル0/1/5/6/10/50/60をサポートします。この 最 大 2つの 仮 想デバイスが 作成可能です。多デバイスサポートはバックプ 追加カードにはキャッシュメモリーやキャッシュ保護のバッテリーユニットあるい レーンエキスパンダーのロジックを利用し、バックプレーンエキスパンダー はCachevault(Supercap+TFM)等を備えています。 ファームウェアおよび 追 加カードにて実 現しています。より多くの 仮 想デバ イスを構成する必 要がある場合は、デバイスグル ープおよびエキスパン ダー ベースの JBOD筐体 の利用が必 要となります。Supermicroは外部 接 特長 続のストレージ 筐体という意味で使 用しています。本カードにキャッ シュは不 要な 為、キャッシュ保 護(例: BBU)は搭 載されません。ユーザーガ ・ HBA (ITモード) 本追 加カードは物理デバイスに1対1のマッピングを行い、それらをOSに引 き渡します。これにはR AID機能の 提 供 がありません。HBAは、8デバイス をサポートするDirect Attachedバックプレーンへ直 接 接 続されている場 合、8つのデバイスをサポートします。しかし、エキスパンダーを利用するバ イドは以下のf tpサイトより入手可能です ( f tp://f tp.supermicro.com/ driver/SAS/LSI/LSI _SAS_ EmbMR AID_SWUG.pdf )。 訳 注 * 専用チップを搭 載しても、計算自体をCPUに依 存するタイプをソフトウェ アR AIDに分 類します。 ックプレーンに接 続した場合は122以 上の 物理デバイスまでサポートしてい るため、上 記制限 の限りではありません。多デバイスサポートはバックプレー ンエキスパンダーのロジックを利用し実 現しています。この追 加カードはOS にたいして、すべての異なる見つけられたデバイスを引き渡します。OSはそ れらを単体デバイスとしてあるいはOSレベル の 仮 想ディスクをソフトウェア R AIDにより必 要なR AIDレベルを 作成して利用可能とします。より多くのデ バイスを利用するには、JBODという手法もあります(Supermicroは外部 接 続のストレージ 筐体という意味で使 用しています)。これらJBODは チェーン 接 続による拡張 性を、エンタープライズソフトウェアであり、即時 拡 ・ ハードウェアRAID 本追 加カードは、チップ上にて計算まで行う完 全なR AID機能(例: R AID0/1/5/6/10/50/60)の 提 供を行い、仮 想デバイスとしてOSへ引 き渡します。これは、8デバイスをサポートするDirect Attachedバックプ レーンへ直 接 接 続されている場合、8つのデバイスをサポートします。ユー ザーは、各 仮 想デバイスに最 大8つの 物理デバイスを含める事ができ、最 大 8つの 仮 想デバイスの 作成が 許 可されています。 張可能なHadoop (http://en.wikipedia.org /wiki/Hadoop) あるいは しかし、エキスパンダーを利用するバックプレーンに接 続した場合は24 0 Swif t ( http://en.wikipedia.org/wiki/OpenStack ) などオープン 以 上の 物理デバイスまでサポートしているため、上 記制限 の限りではあり Page 1 ©2014 Super Micro Computer, Inc. August 2014 Supermicro Storage AOC ません。この場合、各 仮 想デバイスに24 0台までの 物理デバイスを含め Read/ Write性 能のスペックを確 認しますと ( http://w w w.cdw.com/ る事が出来、最 大6 4 の 仮 想デバイスが 作成可能です。より多くの 仮 想 shop/products/ Toshiba- PX02SMF020 -solid-state - drive -200 - デバイスを構成する必 要がある場合は、デバイスグル ープおよびエキス GB- SAS -3/3203414.aspx#TS ) シーケンシャルよみこみが900MB/ パンダー ベースの JBOD筐体 の利用が必 要となります。本カードは、高 sで書き込 み速 度は4 00MB/sとあります。 性 能 実 現のためキャッシュメモリーをサポートしています。キャッシュ メモリーは電 源 喪 失 時にも保 持されます。この 技 術は従 来 からのBBU と呼ばれるもの、あるいはCachevault(Supercap+TFM)が 利用さ れます。カードは他の 多くのR AID機能をサポートするので、詳 細につい てはユーザーガイドを参照してください。 ( http://central- db/cds/ sites/default /files/download/user_ guide/aoc/54385 - 00_ RevD_12Gbs_ MegaR AID_SAS_SW_UserGd_v1- 0.pdf ) すべての 機能の設 定ON/OFFはBIOSあるいはOS(コマンドラインまた はGUI)から可能です。Supermicroは最 新版のこれらツールを以下の 次に必 要なSSD 数を求めるため計算すると、5GB/s ÷ 900MB/s = 5.5 SSDとなります。このため、必 要なSSDは6台となります。Supermicroの HBA 追 加カード(ITモード)では最 大8つの直 結デバイスに対応しています。 ここではエキスパンダー ベースの筐体は不 要となります。エキスパンダーは 8つ以 上のデバイス接 続に際し必 要となってきます。この場合はダイレクトア タッチベースの筐体で構いません。HBA自身は約5GB/sの実 行 性 能が 提 供可能です。5GB/sを得る為に必 要なハードウェア構成は以下の 通りとな ります: f tpサイトにて公 開しております( f tp://f tp.supermicro.com/driver/ • 4 SAS3/Gen3 RAIDカード(必要なカード数は必要な筐体数を元に算出) SAS/LSI/ )。 (AOC-S3108L-H8iR) • 167 日立製 HUS726060ALS640 SAS2-6Gbps PX02SMF020 SSD • 4 Supermicro 847シリーズエキスパンダーバックプレーン型JBOD筐体 性能および容量 (最大45台) 167 HDD ÷ 45 = 4 JBOD (847E1C-R1K28JBOD) 少し古いLSI 2008あるいは2108チップ 搭 載のPCI - E Gen2の • ケーブル -以下の”ケーブルタイプ”参照 SAS2追 加カードについて見てみます。本例では、最 大 理 論 性 能の計 算をおこないます。PCI - E Gen2側には8レーンの500MB/s帯域が あるため、合 計すると4GB/sの 性 能があります。SAS2側は8レーンを 6Gbpsで使 用するため、4.8GB/sとなります。この場合、最高I/O 性 能 はPCI - E 側のボトルネックで上 限値は4GB/sになります。 Supermicroラボの上記計測構成による結果はWindowsの iometerにて確認してください: 次は異なるインターフェイスによる帯域 速 度を見ていきます。 8レーンのSAS2は4.8GB/s、PCI - E Gen2は4GB/s、SAS3は 9.6GB/s、PCI - E Gen3は6.4GB/sです。上 記 数値をもとに、以下の 追 加カードとその達 成可能な最 大 理 論 性 能を、各インターフェイストレ ンドとともに見ていきましょう。: • 第一波 - SAS2/PCI-E Gen2 (LSI 2008/LSI 2108) = 4GB/S (PCI-E GEN2にボトルネック) • 第二波 - SAS2/PCI-E Gen3 (LSI 2308/LSI 2208) = 4.8GB/S (SAS2にボトルネック) • 第三波 - SAS3/PCI-Gen3 (LSI 3008/LSI3108) = 6.4GB/s (PCI-E Gen3にボトルネック) • 第四波 - PCI-E Gen4が2016年以降利用可能 注 意事 項として、実 際 の 性 能は常に理 論 性 能より30% 程 低くなります。これ はファームウェアで利 用されるロジック、ドライバーおよびOS起 因によるも のです。 次は、実際 の用法による容量と性 能 計 測です。 例1 (ローエンド構成): ここでは容量については問題 視せず、また、R AID機能も不 要として、 例2 (ハイエンド構成): 単 純に5GB/sの読 込 み性 能の達 成のみを念 頭におきます。最初に ここではR AID機能をフルに活用したい 場合、ストレージ 容量1PBと最 5GB/sを達 成するのに必 要なHDD/SSDの合 計 数 量を計算する必 大のシーケンシャル 読み込 み速 度の 性 能が15GB/s必 要な 場合を 想 定 要があります。例えば 東 芝 製のSAS3 -12Gbps PX02SMF020の します。 Page 2 ©2014 Super Micro Computer, Inc. August 2014 Supermicro Storage AOC 最初に1PBを6TBで割ると、合 計167台のHDDが必 要と判明します。 そして15GB/sの 性 能を達 成するためですが、日立 製のSAS2- 6Gbps HUS726060ALS6 4 0の 性 能は http://w w w.ser versupply. com/HARD%20DRIVES/SAS - 6GBITS/6TB-7200RPM/ HITACHI%20/HUS726060ALS640.htm によると読み 書きとも に180MB/sと分かります。 15GB/sを得る為に必 要なHDD 数を求めますが、計算式は15GB/s ÷ 180MB/sとします。得られた 結 果は8 4 HDDとなります。1PBの 容量 ケーブルタイプ を達 成する為には167 HDDが必 要となるので、この時点で15GB/sの 性 能要求も同時に達 成する事が出来る事が 確 認できました。ここでは8デ バイス以 上の 採 用が必須となるため、エキスパンダー ベースの筐体が必 要 追加カードおよびバックプレーンはそれぞれの様々な構成に接続されていき ます。ここではそれぞれの側での正しいケーブルタイプへの理解と選択について となります。SupermicroのハードウェアR AIDカードはエキスパン 説明します（例: 追加カードが片側に、反対側はバックプレーン)。最初にバックプ ダーの利用で最 低でも24 0デバイスには対応しています。再 確 認をしま レーン側を解説します。ここには3種類あり、”TQ”および”A”がダイレクト すが、8デバイス以 上 接 続する際にはエキスパンダーは必須となります。 アタッチ型に、”E”がエキスパンダー型型番として利用されます:: 本追 加カードは最 低でも5GB/sの 性 能を出すことができます。15GB/s を得る為に必 要なハードウェア構成は以下の 通りとなります: 1. TQバックプレーン(ダイレクトアタッチ) - 個々のSATAコネクター利用 • 4 SAS3/Gen3 R AIDカード(必 要なカード 数は必 要な 筐体 数を元に算 出) (AOC - S3108L- H8iR) • 167 日立 製 HUS726060ALS6 4 0 SAS2- 6Gbps PX02SMF020 SSD • 4 Supermicro 8 47シリーズエキスパンダーバックプレーン型JBOD 筐体(最 大4 5台) 167 HDD ÷ 4 5 = 4 JBOD (8 47E1C R1K 28 JBOD) • ケーブル -以下の”ケーブルタイプ ”参 照 2. SAS2“A”バックプレーン(ダイレクトアタッチ) mini SAS ipassコネクター(SFF-8087) Supermicroのラボレポートによると、R AID0において現 実的な数値として 4GB/sの読み 書き性 能が上 がって来ました。以下参照: Page 3 ©2014 Super Micro Computer, Inc. August 2014 Supermicro Storage AOC 3. SAS3“A”バックプレーン(ダイレクトアタッチ) mini HDコネクター(SFF-8643) CBL-SAST-0531 内蔵 Mini SAS HD - Mini SAS HD 80cm, 30AWG, 12Gbps CBL-SAST-0532 内蔵 Mini SAS HD - Mini SAS HD 50cm, 30AWB, 12Gbps CBL-SAST-0550 内蔵 Mini SAS HD - Mini SAS HD 25cm, 30AWB, HF, RoHS/REACH SKUおよびモデル名 4. SAS2 エキスパンダーバックプレーン - mini SAS ipassコネクター (SFF-8087) # 型番 ポート 追加カードタイプ 1 AOC-S3008L-L8e 内蔵8ポート, LP, 12Gbps, Gen3, 1024 HDD HBA (ITモード) 2 AOC-S3008L-L8i 内蔵8ポート, LP, 12Gbps, Gen3, 512 HDD ソフトウェアRAID (IRモー ド) RAID 0/1/1E 3 AOC-S3108L-H8iR 内蔵8ポート, LP, 12Gbps, Gen3, 240 HDD ハードウェアRAID RAID 4 AOC-S2308L-L8e 内蔵8ポート, LP, 6Gbps, Gen3, 122 HDD HBA (ITモード) 5 AOC-S2308L-L8i 内蔵8ポート, LP, 6Gbps, Gen3, 63 HDDD ソフトウェアRAID (IRモー 6 AOC-S2208L-H8iR 内蔵8ポート, LP, 6Gbps, Gen3, 240 HDD ハードウェアRAID RAID 7 AOC-SAS2LP-MV8 内蔵8ポート, LP, 6Gbps, Gen2 HBA (ITモード) 8 AOC-SAS2LP-H4iR 内蔵4ポート, 外部4ポート, LP, 6Gbps, Gen2, 240 HDD ハードウェアRAID RAID 5. SAS3 エキスパンダー - mini HDコネクター(SFF-8643) 以下は追 加カードのケーブルタイプの説 明です: 1. SAS2ストレージ追 加カード - mini SAS ipassコネクター (SFF - 8087 ) 0/1/5/6/10/50/60 ド) RAID 0/1/1E 0/1/5/6/10/50/60 0/1/5/6/10/50/60 2. SAS3ストレージ追 加カード - mini SAS HDコネクター 9 AOC-SAS2LP-H8iR 内蔵8ポート, LP, 6Gbps, Gen2, 240 HDD ハードウェアRAID RAID (SFF - 86 4 3) 10 AOC-USAS2LP-H8iR 内蔵8ポート, LP, 6Gbps, Gen2, 240 HDD ハードウェアRAID RAID 注 意事 項として、本白書で触れた上 記コネクター以 外にも存 在します。 11 AOC-USAS2-L8X 内蔵8ポート, LP, 6Gbps, Gen2 X=i (RAID0/1/1E) - IR 適切なケーブルタイプについては、どの追 加カードがどのバックプレーンに 0/1/5/6/10/50/60 0/1/5/6/10/50/60 X=e (HBA) - IT X=iR (RAID0/1/5/10) -SR 接 続されるかの 把 握が必 要です。上 記を確 認することで正しいケーブルタイ プの 選 定 が出来るようになります。以下に、2例 程の 確 認例を紹 介します: 結論 例1 伝 統 的にSupermicroは、高品質、新技 術へ の早 期取 組み、仕 様制定 から短 SAS3追加カードをSAS2 “A”タイプのダイレクトアタッチバックプレーンへ接 期間での製品供 給に誇りを持っています。Supermicroは、製品が 製 造され 続する望ましい接続構成です。これはカード側にSFF-8643、バックプレーン側に る前に、いくつもの厳 格なISO承 認された一 連の 処 理に則って製品開発に取 SFF-8087を接続するタイプです。Supermicroでは以下のタイプのケーブル長を 組 んでいます。厳 格な 承 認 方法は、製品リリースに先 立って必 要とされてい 販売しています: ます。このプロセスはコンセプト前段階より始まり、プロセスの 終了は製品 CBL-SAST-0507-01 CBL-SAST-0508-01 EOL 完了後となります。ピアレビュー、強靭なテスト手順、および早 期の製 内蔵 Mini SAS - Mini SAS HD 80cm, 28AWG 品 在 庫は、SupermicroのWebサイト上に製品詳 細が公 開される前の段階 内蔵 Mini SAS - Mini SAS HD 50cm, ですでに行われている手順です。さらなる高品質を 保 証するために、最 終 的 30AWG なパイロットプロセスを製品出荷 前にSupermicroの製 造 部門にて実 行し ます。私たちは、最高の製品品質およびタイムリーな 製品投 入を、最 新技 術 例2 の 採 用および 製品のすべてにおいて厳しい品質ガイドラインに準 拠すること SAS3追加カードをSAS2“A”タイプのダイレクトアタッチバックプレーンへ接続 と併せて誇りに思っております。 する望ましい接続構成です。これはカード側にSFF-8643、バックプレーン側に SFF-8087を接続するタイプです。Supermicroでは以下のタイプのケーブル長を 販売しています: Page 4 ©2014 Super Micro Computer, Inc. August 2014