データの流入は、ビジネス分析、ソーシャルメディア、ビデオ放送、グリッドコンピューティングなどの要求の厳しいアプリケーションに支えられて、収まるとは考えていません。 この無慈悲なデータの増加は、システム設計者にとって多くの課題をもたらします。 このような膨大な量の情報を価格で効率的に処理する方法は？ そして、おそらく、主な質問は、同じレベルでストレージパフォーマンスをどのように維持（または改善）するかです。
実際、データの流入の影響を受けないIT業界の人々を見つけることは困難です。 自宅のユーザーでさえ、量と質の両方で素材の写真とビデオをより多く生成するため、PCとスマートフォンのストレージのサイズを増やす必要があります。 これが、Facebookなどのソーシャルネットワークがますます多くの情報を取得している理由です。 Facebookが2012年に公開した資料によると、日中にFacebookが受信したデータの量は0.5ペタバイトに達しました。
データの量が増えると、データにアクセスするのに必要な時間が長くなります。 これがストレージテクノロジーの継続的な改善の背後にあるものです。この記事では、第3世代のSASがストレージシステムのさまざまなボトルネックを克服する方法を説明します。
高性能に最適化されたデータウェアハウスを設計する場合、潜在的なボトルネックを慎重に検討する必要があります。 ストレージテクノロジーが更新されるたびにこれらの「ボトルネック」が変わるため、これは特に困難です。 パフォーマンスに影響を与える3つの最も重要な要素があります。サーバーのPCIeバス（Peripheral Component Interconnect Express）、ホストバスアダプター（HBA）に実装されたSASソリューション、およびシリアル接続SCSiインターフェイスを介して接続されたドライブまたはSerial Advanced Technology Attachment（それぞれSASおよびSATA）。
SASは現在、第3世代の開発段階にあり、各世代のパフォーマンス特性は、元の3 Gb / sから6 Gb / s、そして現在は12 Gb / sに倍増しています。 SASはPCIeと同様にレーンを使用し、高性能ストレージシステムは通常、高データレートをサポートするために多くのSASラインを使用します。 現在、通常のHDDとソリッドステートSSDの両方がSASまたはSATAインターフェイスをサポートしています。
ストレージ性能
高性能のために設計されたストレージシステムを開発する場合、システムの各要素のスループットを考慮する必要があります。 この記事で説明した重要な要素のさまざまな世代のこの量の典型的な特性を表1に示します。
表1は、さまざまなタイプのドライブのおおよそのスループットと、SASおよびPCIe世代を示しています。
表2には、最大ディスク制限（通常はシステムの最も遅いコンポーネント）に達したときにボトルネックを示す構成の例が含まれています。
表2は、ボトルネックを示し、ピークパフォーマンスで最大数のドライブを使用するストレージ構成の例です。
表からわかるように、容量を増やすためにより多くのドライブを使用する必要があるため、より新しい世代のSASやPCIe、またはより多くのSASレーンを使用する必要があります。 一方、ディスクの数が少ないシステムでは、それらの総スループットが比較的低いことがボトルネックであるため、最新のテクノロジーやチャネルを増やして構成を「リダイレクト」する必要はありません。 たとえば、示されているドライブのインターフェースは6 Gb / sであり、スループットは15 K RPM HDDおよび230 Mb / sおよび55 Mb / sであり、それぞれSSDです。
表2は、すべてのドライブが同時に最大負荷で動作することを意味することに注意してください。これは実際には常に発生するとは限りません。 また、ほとんどの最新システムでの1秒あたりの入出力操作（IOP）の数は、多くの場合、合計スループットよりも重要な特性であることに留意する必要があります。 したがって、実際には、ほとんどの構成は、以下の表よりも多くのディスクをサポートできます。
最大12 Gb / s SAS
第3世代のSASへの移行における主な問題は、多くの人によく知られている投資保護です。 多くの組織はすでにSASディスクに非常に顕著な金額を投資しており、移行中もこれらの投資を維持したいと考えています。 問題の主なポイントは、下位互換性のために、SAS規格の第3世代では、システム内のすべてのデバイスの中で最も遅いデータ転送速度まで減速できることです。
小規模なポイントツーポイント構成では、移行にはイニシエーターとターゲットデバイスの両方を更新する必要があるため、この問題は必ずしも顕著ではありません。 しかし、ほとんどの企業では、このような構成は非常にまれです。 このため、ポイントツーポイント構成を使用しないと、「最も遅いシステムノードへの」制限により、すべてのディスクが新しい標準をサポートするディスクに交換されるまで、最高速度に到達できません。
幸いなことに、この制限を克服する方法があります。 始めるために、SASエクスパンダーの仕組みについて説明します。 SASエクスパンダーでは、図1に示すように、1つ（または複数）のイニシエーターが複数のターゲットデバイスと一度に通信できます。エクステンダーはそれぞれが複数のディスクをサポートできるため、SASのスケーリングに役立ちます。
図1-2つの48ポートSASエクステンダー。それぞれが12のイニシエーターと36のターゲットデバイスに接続されています。
この図は、48ポートエクスパンダが2つのRAIDコントローラとディスクストレージに接続されている冗長回路を示しています。 追加のリポジトリをデイジーチェーン構成で接続できます。 一部のSASエクスパンダーは、このモードで最大2000台のドライブの接続をサポートしています。
第3世代のSAS規格によれば、SATAまたはSASドライブのいずれかが6 Gb / sで実行されている場合、RAIDコントローラーインターフェイスもその速度で動作します。 しかし、PCIeで複数のチャネルを集約できるように、2つの6 Gb / sドライブの帯域幅を1つの12 Gb / sチャネルに結合できるとしたらどうでしょうか。
ターゲットデバイス（ディスク）のこの帯域幅集約は、アバゴテクノロジー社のLSIがDataBoltと呼ぶ帯域集約技術の背後にあります。 このテクノロジーにより、第1世代および第2世代のSASデバイスへの投資を維持しながら、1秒あたりのI / O操作数と合計スループットを即座に増やすことができます。 集約により、12 Gb / s SASは既存の6 Gb / sデバイスと2倍の速度で動作できます。 実際、帯域幅集約では、最大のシステムパフォーマンスを実現するために12 Gb / s SASディスクを使用する必要はありません。
各ポートで12 Gb / sバッファーを使用することにより、帯域幅集約が機能します。これにより、SASおよびSATAの両方の速度のドライブで12 Gb / sの速度で通信を使用できます。 このテクノロジーはプロプライエタリであるにもかかわらず、エキスパンダーの内部で完全に機能するため、すべてのインターフェースが標準と完全に互換性があります。 したがって、6 Gb / s SASディスクに接続された12 Gb / s SASポートは、6 Gb / sで下位互換性のあるSASポートとしてディスクで動作しますが、システムは12 Gb / sの速度で動作します
おわりに
ストレージのボトルネックは、さまざまな世代のテクノロジーの移行中に常に発生します。 たとえば、第3世代のPCIeの登場により、第2世代のSASはこのようなボトルネックになりました。 LSIテクノロジーはこのボトルネックを解消し、PCIeを12 Gb / s SASを使用するシステムのボトルネックにします。