エンタープライズにおけるNVMeの利点

エンタープライズにおけるNVMeの利点

データセンターでNVMeが重要な理由

データを多用する企業環境は継続的にデジタル転換へ投資しており、ストレージのプロトコルが改善されつつあります。
これまではSATA(SSDと回転ディスクのハードドライブをサポート)が主流のプロトコルでしたが、不揮発性のメモリ・エクスプレスが台頭しており、新技術へのシフトが進みつつあります。


NVME LogoNVMeとして知られるこの新しいストレージプロトコルは、データセンターや企業の環境で高性能のフラッシュメモリを十分に活用できるようにします。
SATAインターフェイスはハードドライブ用に構築されているため、フラッシュメモリベースのSSDと組み合わせた場合、あまり効率的に動作しません。
SATAプロトコルはSSDとHDDの両方に対応していますが、NVMeはSSD向けに専用設計されています。
その結果、SATAとNVMeの性能差は目を見張るものがあります。

上の図1は、SATAとNVMeのIOPSと帯域幅の違いを示しています

SATA IIIは最大600メガバイト/秒の速度を誇りますが、このレベルの性能を一貫して維持することはできません。
SATA/SAS SSDのみをサポートするレガシーサーバーがまだ数多く稼働中のため、一部のデータセンターのワークロードにはSATAベースのSSDが適していますが、最終的には性能が制限され、限界に達します。


NVMeは同時に多数のI/O処理を行うため、企業がエンタープライズ環境でのデータアクセス、操作、処理を効率的に行うために必要なマルチコア処理を可能にします。
このQoS(サービス品質)は、多種多様なワークロードを管理するために、高い読み取り/書き込みのIOPSを備え、I/O配信が安定する優れたバランスを提供しています。


SATAよりもNVMeを選ぶ理由


NVMeに切り替える利点としては、CPUとGPUを最大限に活用し、高速化と複数の同時データストリームが得られることが挙げられます。
NVMeはまた、M.2、U.2、EDSFF接続を含む複数のフォームファクタをサポートしており、サーバーで多くのストレージプラットフォームに対応でき、すべてをフラッシュアレイに切り替えられます。


NVMeはデータを分割して一元化できるため、データが同時に書き込まれるようになります。
また、NVMeは6倍の帯域幅、1/3のレイテンシ、マルチコア対応、4K効率性を実現しています。
それだけでなく、NVMe規格にはNVMe SSDと通信するための複数のコマンドが含まれます。
その結果インターフェイスが高速化され、SSDにデータを書き込むルーチンが最適化されます。


エンタープライズ環境における企業や組織は、競争力を維持するために、データの作成、操作、分析、保存に多額の投資を行っています。
新しいPCIeとNVMeプロトコルは、過去のプロトコルに見られるボトルネックや制限を排除することで、パフォーマンスを犠牲にすることなく、データの保存、管理、アクセスを効率的に大幅に改善しました。

また、エンタープライズNVMe SSDではファームウェアとハードウェアの設計にQoSの強化を組み込むことも重要となります。
優れたQoSを実現するNVMe SSDは、エンドユーザーのインターフェイスにいたるダウンストリームのすべてで開発者が望むパフォーマンスを実現するために、予測可能なI/Oとレイテンシを達成し、安心してアプリケーションを扱えます。
NVMeはストレージ技術の最先端を走っており、業務データの運用を変革しつつあります。


エンタープライズにおけるNVMeのパフォーマンス

NVMeの性能向上は、リアルタイムのビッグデータ分析や高負荷のワークロードを伴うデータベース環境など、レイテンシに左右されやすいワークロードの領域にメリットをもたらします。
NVMe プロトコルは、業界標準のプロセッサアーキテクチャと類似の、並列で低レイテンシのデータパスを利用しています。
このため、レガシーSATAプロトコルと比較して、大幅な高パフォーマンスと低レイテンシを実現しています。
高速化が必要な既存のアプリケーションを加速しながら、データセンターやエッジでのリアルタイムのワークロード処理を行えるため、新たなアプリケーションと機能が利用できます。
  • 3GB/秒を超える高性能

  • 予測可能な低レイテンシとI/Oの高い安定性

  • アプリケーションのレイテンシ低減

上の図2は、SATAとNVMeのレイテンシの違いを示しています

ヘルスケア、金融、テレコムなどの産業はすべて、高性能で低遅延の超高速なコンピューターに依存しています。
ヘルスケア企業や通信企業は、ストレージからデータを読み込む際のプロセッサの待ち時間をほぼ解消できるため、高速で複雑なワークロードでNVMeの速度を活用しています。
金融業界では、NVMeを追加ストレージとして使用し、大量の取引をさらに高速化しています。


オンライントランザクション処理(OLTP)のデータベースやビッグデータは、高性能な読み取りのメリットも受けます。
データベースでは、企業はSSDのキャッシュを利用してデータやメタデータ、インデックスを固定し、読み込み速度を落とすことなく利用できます。
これによりクエリが高速化し、最終的にはデータベースのパフォーマンス向上につながります。
ビッグデータを多用するワークロードがボトルネックでなくなるため、ビジネスアナリストは素早くデータにアクセスし、リアルタイムで意思決定を行うことができます。
NVMeは他のアプリケーションでもパフォーマンスを向上させることができるため、特定の種類のワークロードに限定されるものではありません。

上記の図3は、OLTPテストの様子を示しています


NVMeは仮想ネットワークがサポートできる仮想マシンの数を増やせるため、管理者は仮想化環境を最適化できます。
通常、仮想環境ではワークロードやレイテンシ、IOPSなどに応じてネットワークを分割する必要があります。
そのため費用がかさみ、管理の手間が増える可能性があります。
NVMeは、クラスターを管理しワークロード全体でパフォーマンスを最適化することを意図して構築されているため、複雑に分割せずとも仮想環境でネットワーク速度とパフォーマンスを向上させられます。


SATAよりもNVMeを選ぶ理由


ビッグデータの台頭に伴い、エンタープライズシステムはこの新しいデータ領域の需要と課題に対応できる新しいソリューションを必要としています。
高性能SSDであっても、レガシーなプロトコルに接続される場合、ビッグデータを扱うとパフォーマンスが低下し、レイテンシが高まり、サービス品質(QoS)が低下する可能性があります。

NVMeの新技術は、ボトルネックを回避し、すべてのCPUとGPUコアをフルに活用できるため、従来のスケールアップ・データベース・アプリケーションや、新たな需要に対応するためにスケールアップが必要なエッジコンピューティング・アーキテクチャを扱えるようになります。


NVMeは高性能で不揮発性のストレージ・メディア専用に設計されており、ビッグデータの需要を満たし、クラウドストレージやエッジコンピューティング・エコシステムなど、データを大量に扱うエンタープライズ環境を満足させられる唯一のプロトコルです。パフォーマンス、信頼性、一貫性を向上させながら、企業がデータをより効率的に保存、管理、アクセスできる方法を開拓しています。

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