SSDのメリットを最大限に生かすストレージインフラとは？

SSDに寿命があることは事実
しかし使い方次第で実質寿命は延ばせる

SSDに書き込み回数の上限があることに変わりはないが、改良が続けられている。記憶媒体に磁性体を使うHDDの書き換え可能回数を超えることはないと考えられているものの、使い方を工夫することでSSDの実質的な寿命を延ばすことは可能だ。

SSDの寿命を延ばす工夫の一つとして、同一場所への書き込み回数を減らす技術がある。その典型的な手法であるウェアレベリングは、データブロックのアドレスを間接アドレス方式で指定したり、ファイルを構成するブロックを割り当てる場所を次々と変えたりすることで、同一場所への書き込みを回避する。

4Kアラインメントと呼ばれる方法では、SSDの物理セクター（4KB長）とクラスタ（ディスク割り当て単位）の境界を一致させることで、隣接する2セクターへのアクセスを極力避けられるようにしている。SSDをRAID 5以上で運用することでも、同一場所への書き込み確率は下げられる。

「データ容量を小さくすることでも、SSDの実質的な寿命は延ばすことができます」と説明するのは、富士通株式会社のストレージ製品「Fujitsu Storage ETERNUS」（以下、ETERNUS）の拡販などを担当する山口晃右氏（インフラストラクチャシステム事業本部・データシステム事業部・第一データインフラ部）。同氏は次のように付け加える。「『Fujitsu Storage ETERNUS AX series』は、ストレージOS『ONTAP』を利用しています。ONTAPの重複排除と圧縮機能を使えば、データ容量を削減することが可能です。それに伴いSSDへの書き込み回数も減らせます」と付け加える。 富士通　山口晃右氏

ETERNUSの商品化に携わる秋山仁美氏（インフラストラクチャシステム事業本部・データシステム事業部・第一データインフラ部）は次のように話す。「SSDの容量は増加傾向にあり、予備領域の容量も増えています」。書き込みできなくなった場所の代替として使われる予備領域が大きくなることによって、SSDが使える期間は長くなっているという。 富士通　秋山仁美氏

SSDの最大の特徴は高速性、
必要な本数もその分削減可能

SSDにはHDDにはない特徴がある。SSDには、HDDが搭載している回転するディスクや、読み書き用のヘッドを目的の位置に移動させるための機械的な機構などがない。SSDはこうした可動式の部品を使用しない代わりに、フラッシュメモリを搭載することでHDDよりも高速な処理を可能にしている。それに加えてSSDはモーターを利用しないことから、同じ容量のHDDよりも消費電力を抑えられる。

SSDは、高速な処理が求められるシステムのストレージに向く。その代表格が、金融機関の勘定系システムに代表されるミッションクリティカルシステムだ（図1）。こうしたシステムはトランザクションの発生頻度が毎秒数千トランザクションに上り、短時間に応答を返さなければならないため、HDDよりも高速なSSDが適している。

高速である分、SSDはドライブの本数がHDDと比較して少なくて済む。システムに必要となるドライブの本数は、データ容量や1秒当たりの入出力回数（IOPS: Input/Output Per Second）、データ転送速度などによって決まる。

システムに必要なドライブの本数を求めるにはまず、データベースなどのアプリケーションが必要とする総容量をドライブの容量で割って最低限必要な本数を算出する。それに並行して、アプリケーションのトランザクションが応えられるかどうかを検討する。ドライブ側の能力が低い場合は、ドライブの本数を増やして複数を同時並行に稼働させることで、必要なIOPSを確保する必要がある。コントローラーやインタフェース、スイッチといったネットワークやサーバ、ストレージの能力でデータ転送速度が制限される場合はデータをやりとりするための伝送路の並列化が必要になり、その結果ドライブ本数がさらに増えることもある。

こうしたシステム設計上の条件を考慮すると、HDDよりもSSDの方がより少ない本数でIOPSなど性能面での要件を満たしやすいと言える。富士通によると、SSDはHDDに比べて、特にランダムアクセス（アドレス指定によって任意のデータに直接アクセスする方式）のIOPSが高くなる。同社製品でSSDと15000rpmのHDDを比較した場合、SSDのIOPSはHDDに比べて14倍改善する場合があるという。

高速性を最優先する用途にはSSD、
容量当たり単価で選ぶのならHDD

書き込み回数に不安はあるが読み書きは速いというSSDの特徴を理解すれば、HDDと使い分けるための方針を立てやすくなる。

可動部品がないSSDは信頼性や可用性を確保することがHDDと比較して容易だ。秋山氏は次のように話す。「HDDには複数の可動部品があり、それによって故障率がSSDよりも高まる傾向にあります。SSDは可動部品がないので、故障率が下がります」。山口氏は「地震の際も、SSDはHDDと比べて揺れに強いと考えられます」と付け加える。最近のHDDは耐震性に配慮した設計になってはいるものの、急激な揺れによって読み書きヘッドがディスク表面に衝突してしまう可能性があるからだ。

それでも秋山氏は、HDDが全てSSDに置き換わることはないと考えている。その最大の理由は、HDDの容量当たりの単価がSSDと比較した際に低いことにある。容量も継続的に増加しているため、コスト重視のシステムにはHDDが今後も良い選択肢になる。

HDDは、アクセス頻度がそれほど多くないと想定されるアーカイブデータやバックアップデータなどを格納するストレージといった、大容量のデータを低コストで処理することが必要なシステムに適している（図1）。

SSDの寿命を延ばすONTAPの機能とは

最後に、富士通のSSD搭載ストレージ製品の全体像を紹介する。現在のラインアップは、SSDのみ搭載のオールフラッシュアレイETERNUS AX seriesとETERNUSAB series。そして、SSDとHDDを混載したハイブリッドアレイのETERNUS HX seriesとETERNUS HB seriesの4系統。このうち、ETERNUS AX series（図2）とETERNUS HX series（図3）は、動作を制御するためのストレージOSとして「ONTAP」を採用している。ETERNUS AB seriesとETERNUS HB seriesはストレージOS「SANtricity」が組み込まれている。

ONTAPとSANtricityの主な違いの一つが、重複排除と圧縮機能の有無だ。ONTAPは、重複排除と圧縮機能により書き込み回数を減らし、SSDの寿命を延ばすことが可能だ。

ONTAPのファイルシステムであるWrite Anywhere File Layout（WAFL）は、書き込むデータを一時的に不揮発性メモリ（NVRAM）に並べて保管し、まとめ書きする。こうすることで、SSDへの書き込み回数を減らす。

SSD搭載ストレージは、寿命が迫ったSSDを早期に交換する予防保守も重要になる。富士通のETERNUS AX/HX seriesとETERNUS AB/HB seriesは、CLIコマンドまたは専用のストレージ管理ツールを使うことで、SSDの寿命確認が可能だ。秋山氏は「当社は交換時期が近づいたSSDを無償で交換する保守サービスを提供しています」とアピールする。富士通のSSDの標準保証期間は3年で、保守サービスの提供期間は7年だ。

SSDは、消費電力を抑えながらデータを高速に処理できるというメリットがある。そうしたSSDのメリットをデータセンターに取り入れることで、企業は自社の競争力を確保しつつサステナビリティに貢献する、真に“事業継続”に適したインフラを目指せるようになる。

さまざまな機能と高可用性を備えたONTAP搭載のETERNUS AX/HX seriesや、コストメリットに優れたブロックストレージのETERNUS AB/HB seriesなど、富士通はSSDを搭載可能なストレージ製品を幾つか提供している。ユーザーの課題やコスト感に応じて、さまざまなモデルや構成を選択することが可能だ。

さらに、富士通はETERNUS HX seriesのハイブリッドアレイであるETERNUS HX2100／HX2200を、2024年3月29日まで標準価格から30％オフするキャンペーンを実施中だ。その他にもETERNUS AB/HB series、ETERNUS AX/HX seriesとデータ保護ソフトウェア「Veeam Data Platform」の「Advanced」または「Foundation」エディションを同時購入した場合、Veeam Data Platformの価格を20％割り引くセールを2024年3月14日まで実施している。

「今回ご紹介したETERNUSだけでなく、インテル Xeon スケーラブル・プロセッサー・ファミリー搭載のPCサーバ 『Fujitsu Server PRIMERGY』（図4）など、システム全体でお客さまのデジタルイノベーションを支える幅広いソリューションをご提案します」と秋山氏はアピールする。