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ハードウェア処理で高速なI/Oを最優先

技ありのオールフラッシュストレージ「IBM FlashSystem」

2013年04月15日 09時00分更新

文● 大谷イビサ/TECH.ASCII.jp

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4月12日、日本IBMはオールフラッシュストレージ「IBM FlashSystem」を発表した。HDDやソフトウェア処理前提の汎用ストレージと異なり、フラッシュのパフォーマンスを最大限に発揮すべく設計された製品。RAID技術の組み合わせで高い可用性も実現する。

パフォーマンスの常識を覆す新製品

 IBM FlashSystemは、1Uラックマウント筐体を採用したオールフラッシュのストレージ。IBMが2012年に買収した米TMS(Taxas Memory Systems)の製品をベースとしており、今回はエントリモデルの「IBM FlashSystem 710/810」、HAモデルの同720/820の全4モデルが投入される。

IBM FlashSystem 710

 発表会で登壇した日本IBM システム製品事業 ストレージ事業部 事業部長 波多野敦氏は、1980~2010年の30年間にCPUは年率60%で向上してきたのに対し、ディスク装置は5%向上にとどまり、システムの大きなボトルネックになってきたと説明。このボトルネックを解消するのが新開発のIBM FlashSystem。「パフォーマンスの常識を覆す技術で、今までのストレージ製品の延長ではない。大きなITを左右する大きな発表」(波多野氏)と、意気込みを述べた。

日本IBM システム製品事業 ストレージ事業部 事業部長 波多野 敦氏

 波多野氏は、2200万IOPS/ラックのパフォーマンス、100マイクロ秒という応答速度、1PB/ラックという集積率を実現しつつ、耐久性も既存のMLCフラッシュに比べ30倍高いとそのメリットをアピール。IBM FlashSystem 1台をOracle DBのシステムに追加するだけでパフォーマンスが約12倍に拡大した事例や、データベースのライセンスや保守コストが約40%安価になった事例などを紹介した。レイテンシーの低減やパフォーマンスの向上はもちろんのこと、ソフトウェアやサーバーのライセンスコスト削減や、フロアスペースやエネルギー節減にも効果を発揮するわけだ。

IBM FlashSystemの概要

 適用エリアも、データベースのトランザクションやビッグデータでの分析・解析用途を中心に、科学演算、メディア、医療など幅広い分野で活用できるとした。今後3年でフラッシュシステムの研究開発で1000億円の投資を行なうこともあわせて発表した。

フラッシュ前提にしたハードウェア設計

 製品概要について説明した日本IBM システムズ&テクノロジー・エバンジェリストの佐野正和氏は、フラッシュはあくまでメモリなのにもかかわらず、ディスクとして制御されている点をSSDの課題として挙げた。

 たとえば、ハードディスクの場合、活動できるヘッドが1つなので、同時に1つのデータにしかアクセスできない。またディスクの場合、部分的に壊れても、ディスク全体が壊れてしまうことになる。さらにディスクのセクター配置やアームの動きによって、アクセスの最適化が阻害されてしまう。この結果、メモリがメモリとしての能力を発揮できていないと指摘した。

日本IBM システムズ&テクノロジー・エバンジェリスト 佐野正和氏

 これに対してIBM FlashSystemはディスクをシミュレートするSSDとは異なり、フラッシュをあくまで“メモリ”として扱い、アクセス性能の向上や可用性の確保を目指す設計になっている。

 まずフラッシュに関しては、汎用MLCフラッシュではなく、耐久性の高いeMLCやSLCを採用。40個のフラッシュチップを1つのモジュールに搭載し、これらを筐体内のメモリスロットのようなインターフェイスに装着する。物理的な装着方法からして、フラッシュをディスクではなく、メモリとして扱っているわけだ。既存のSSDと異なるこうした実装設計により、通常のSSD搭載ストレージに比べ、約5倍の収容効率を実現できるという。

フラッシュをメモリのようにモジュールで装着フラッシュメモリの特徴を活かした高集積設計

 さらに、アクセスの高速化のため、従来汎用CPUとソフトウェアで実行していたデータの入出力を、専用のFPGA(Field Programmable Gate Array)でハードウェア処理する。ソフトウェア制御による割り込みや同一処理のループを、事前に配線された並列処理用の回路でまわすことで、パフォーマンスを最大化。さらにFPGAをモジュール上に複数実装することで、分散処理できるようにした。また、バックプレーンとの接続も、PowerPCベースのゲートウェイコントローラーを介して行なわれる。全般を通して、可能な限りソフトウェア処理を排除しているため、高速な処理速度と低遅延が実現されるわけだ。

汎用CPU+ソフトウェア処理を排除し、FPGAでハードウェア処理

(次ページ、メモリならではの「2D RAID」で可用性を確保)


 

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