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ETERNUS トピックス

2012年10月29日

多様化するストレージネットワークを支えるスイッチ
ストレージネットワーク機器(スイッチ)の変遷と役割

企業活動を支えるICTシステムの中で最も重要なのが、ストレージに格納されたデータです。増え続けるデータを確実に保全し、効率よく管理できるストレージシステムの有無が、企業活動の成否を分けると言っても過言ではありません。そして、サーバとストレージをつなぐ環境は、事業規模や事業所の数、またビジネススタイルによって変化・発展を続けています。昨今、多様化するストレージネットワーク環境に柔軟に対応するために、スイッチと呼ばれる中継機器が必要不可欠であり、重要な役割を担っています。接続方式の変遷とともに、スイッチの必要性と役割を見ていきましょう。

接続方式の変遷

1990年代までは、企業のストレージはサーバに直接接続するDAS(Direct Attached Storage)と呼ばれる接続方式が主に利用されてきました。DASはネットワークを介さず、サーバとストレージが直接接続するため、スキルや知識がなくても簡単に導入できるメリットを持ちます。その一方、データ共有ならびに増設や新旧入替などが難しいため、ストレージ利用効率が悪い、サーバ仮想化環境やストレージのライフサイクル管理には不向きです。また、接続距離が短く設置場所が制限されるため、離れたシステム間のデータ共有や集中バックアップが難しいといった課題もありました。そのため、昨今ではこうした課題を解消する方式として、ネットワーク経由でストレージにアクセスするSAN(Storage Area Network)という接続方式が主流となっています。データの共有、利用効率の向上、拡張性の向上、管理コストの削減、距離制約の解消といった、柔軟なストレージシステム運用ができるようになっています。

スイッチの必要性

こうした市場背景により、重要になってきたのが、サーバとストレージを繋ぐスイッチです。複雑化するネットワーク環境において、確実かつ安全なデータ送信を実現するスイッチを導入することにより、拡張性や可用性を向上させるだけでなく、データのバックアップや災害対策に備えた運用効率性も提供します。
以下、スイッチの必要性をそのはたらきから見てみましょう。

スイッチなしの場合は、ストレージが有するポート数分(I/Fの数)が接続可能なサーバ数。スイッチありの場合は、サーバおよびストレージ接続台数を容易に拡張。また、サーバおよびストレージを共用できる柔軟なシステム構成。

スイッチなしの場合、通信経路上での障害発生時、サーバ、もしくはストレージのどちらのインターフェースで障害が起きているのか判別するのが困難。また、リンク障害発生時、サーバにアクセス不可(ストレージのポート利用で接続の場合)。スイッチありの場合は、スイッチのログ解析により、サーバ、ストレージ両方の状況把握が可能。原因の切り分けが容易。また、リンク障害時、代替経路が確保されるため、可用性を高めることが可能。さらに、パフォーマンスモニタ機能や障害通知機能の搭載されているため、性能障害時、迅速に対応が可能。

スイッチなしの場合、テープバックアップやストレージの移行時、LAN経由でのバックアップとなるため、バックアップに時間を要する。スイッチありの場合は、高速なディスクtoディスク、ディスクtoテープの経路を確保できるため、高速かつ確実なサーバレスバックアップが可能(データ保護)。また、長距離区間での高速データ転送が可能なため、万一の災害時にも遠隔地にある複数ストレージ間のデータ複製が可能(データ復旧)。最後に、スイッチのデータ圧縮機能や帯域保証機能などにより、遠隔地への効率的かつ確実なデータ転送が可能。

スイッチのさまざまな役割

高性能、高可用性、高い運用効率性を提供するSAN環境を構築するためには、サーバとストレージ群の最適な接続環境を実現することが重要です。サーバとストレージ群との親和性を保つスイッチング技術が必要不可欠なのです。
以下、代表的なスイッチについてそれぞれの役割と適用シーンをご紹介します。

高速データ転送をSAN環境で実現  ―  ファイバチャネルスイッチ

SAN環境において、現時点でのストレージネットワーク上で最も信頼のおける通信方式が、ファイバチャネルスイッチ。
個々のサーバとストレージがダイレクトに繋がるDAS環境からSAN環境への移行に欠かせないスイッチです。これまで全世界で最も多く導入され続けており、エントリーシステムからデータセンター向けまで幅広く利用されています。例えば、PCサーバや高速ワークステーション、メインフレーム、スーパーコンピュータなどの複数のサーバと複数のストレージ間での高速データ転送を可能にしています。
ファイバチャネルスイッチ「Brocade 6505/6510」を導入することにより、最大16Gbpsの転送速度で複数サーバでのストレージ共用(ストレージ・コンソリデーション)、複数ストレージを同一サーバで使用(サーバ・コンソリデーション)、データの集中バックアップ、システムの集中管理を実現します。
また、富士通のファイバチャネルスイッチは初期のころから、難しい設定をせずにスイッチやケーブルを追加することで帯域を拡張できる「ファブリック技術」を持っているため、拡張性の点でも優れています。

SAN環境において幅広く利用されているファイバチャネルスイッチのシステム構成例と、その対象製品「Brocade 6505/6510」。

大規模SAN環境のより確実なデータ保全を実現  ―  エクステンションスイッチ

対象製品のエクステンションスイッチ「Brocade 7800」と、SANバックボーン「Brocade DCX series」。SAN環境においてストレージ間における高速データ転送機能をさらに高めているのが、エクステンションスイッチ。
ファイバチャネルよりも転送可能距離が長く、万一の災害やさまざまなシステムトラブル時においても確実なデータ保全をめざす、複数の主要都市に事業所を置く企業やデータセンターなどに適しています。
こうした大規模なストレージネットワークを構築する上で注目されているのが、かつてない高速性と長距離接続により、遠隔地間でのデータバックアップ、データベースのミラーリングを実現したエクステンションスイッチ「Brocade 7800」です。
さらに、SANバックボーン「Brocade DCX 8510-4/DCX8510-8」とエクステンションブレード(FX8-24)の組み合わせでは、必要に応じて筐体にエクステンション(拡張)ブレードを追加することができるので、ディザスタリカバリーシステム構築のためのネットワーク環境を、迅速にしかも最小の工数で増強できる点でたいへん有利です。

さらに遠隔地への高速データ転送環境も提供するエクステンションスイッチのシステム構成例。
(注)遠隔地へのデータ転送にはストレージが持つハードウェア/ソフトウェア機能が必要です。

SANとLANを統合し、卓越した運用性と拡張性を実現  ―  コンバージドスイッチ

既存のLAN環境とSAN環境の融合を実現したのが、コンバージドスイッチ。
FCoE(Fibre Channel over Ethernet)のプロトコルを使用することにより、これまで分離して構築する必要があったLAN とSANといった異なるトラフィックを単一ネットワーク上で転送することが可能となっています。運用性と柔軟な拡張性を両立させ、ハードウェア点数の削減や省スペース化、導入/運用コストの削減を実現します。
コンバージドスイッチ「Brocade VDX series」では、例えば、ストレージ統合環境において、優先的に処理を行いたい業務に対し、処理能力を確保するQoS(Quality of Service)機能をサポート。流動的なデータトラフィックに対し、指定した帯域保証値の容易な変更が可能なため、システムに影響を与えることなく柔軟な運用が可能となります。また、ファイバチャネル技術で培ったファブリック技術を「イーサネットファブリック技術」として実現した画期的な製品です。多種多様かつ膨大なデータ量に対し求められるストレージ要件、「業務を止めない」「投資の最適化」「簡単導入・運用」などに柔軟に応えるためのスイッチとして提供しています。
今後さらなる技術の進化とともに、普及が進んでいくと予想されるスイッチです。

多様化する環境に網羅的に対応できるコンバージドスイッチのシステム構成例と、その対象製品「Brocade VDX series」。

このほか、富士通では高信頼性が求められるメインフレームとストレージの統合を実現する、「FCLINK Switch」を提供しています。

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