NVMe をわかりやすく解説します

  • キー ポイント
  • NVMeとは、フラッシュストレージの高速化性を活かすための新しい仕組み(プロトコル)
  • NVMeストレージとは、フラッシュを搭載しNVMe対応の高速ストレージ
  • NVMeの利用形態はいくつかあります
  • NVMeの技術革新は続きます

このところ NVMe が、エンタプライズ向けストレージ業界で注目されています。ご存知の通り、ストレージではデータを保存するメディアとしてハードディスクからフラッシュへと利用が進んでいますが、このフラッシュの高速性を活かすために新しい仕組み(プロトコル)が必要となってきました。それが、NVMe(エヌ・ヴィ・エム・イーと読みます、Non-Volatile Memory Expressの略)です。

NVMeとは、フラッシュの高速性を活かすための新しい仕組み(プロトコル)

NVMe (Non-Volatile Memory Express) は、例えばコマンドを処理するためのキューを6万5,536個ものキューを持るなどIO の並列処理性能が大幅に向上することができるように設計された、フラッシュの高速性を活かすための仕組み・プロトコルです。IntelやSeagateなどが参加する推進団体によって2011年に策定されました。
また、フラッシュの高速性を活かすためには、従来のSAS や SATA というストレージ インターフェイスでは不十分で、高速ストレージ デバイスに最適化されたインターフェイスが必要となります。そのため、NVMeではPCIe(PCI Express)と組み合わせ利用されます。

NVMeストレージという言葉もよく目にするようになりましたが、これはフラッシュを搭載したNVMe対応の高速ストレージとご理解ください。

NVMeの利用形態

NVMe はストレージ システムの一部としてさまざまな形で利用することができます。

書き込みキャッシュとしての NVMe

一部のストレージ ベンダーは、書き込みキャッシュとして NVMe 接続のデバイスを使用しています。アーキテクチャー上ではもともと、高速 SSD が書き込みキャッシュとして実装されていましたが、近年では NVMe 接続の DRAM デバイスへの切り替えが進んでいます。

これに対してTintri by DDNでは、書き込みのキャッシュに NVDIMM カードを使用しています。NVDIMM カードは DDR スロットを直接経由して接続されるため、ローカルの PCIe バス経由の NVMe よりも速度が桁違いに速くなります。これが書き込みパフォーマンスの向上に大きく影響しています。

DRAM への書き込みは、通常の動作中は他のメモリ操作とまったく変わりありません。もし電源が遮断されても、スーパーキャパシタが作動し、保護された DRAM のデータはフラッシュに転送されデータの整合性が確保されます。

読み取りキャッシュとしての NVMe

別のストレージ アーキテクチャーでは、NVMe が読み取りキャッシュとして使用されていたり、使用が意図されています。この使い方は、HDD を搭載したハイブリッド アーキテクチャー向けとして理にかなっていると言えます。一部のオール フラッシュ設計は、メタデータをキャッシュするために、SATA SSD に加えて NVMe SSD を超高速ストレージ層として実装しています。

永続ストレージとしての NVMe 

長期的な観点から興味深いのは、オール フラッシュ アレイで今最も使用されている SATA SSD ではなく、NVMe SSD を永続ストレージとして使用することです。今、ほとんどのアーキテクチャーで回復力を提供するために必要とされているのはデュアル ポート NVMe SSD です。このため、デュアル ポート NVMe SSD の価格が抑えられればこの利用方法がさらに進むと考えています。

NVMeの技術革新

フラッシュを活かす、NVMeを活かすために、次に求めらえてきたのが、サーバとストレージの間の接続の高速化です。そのため、NVMe over Fabrics という規格が生まれました。NVMe over Fabrics はストレージ システムとサーバー間の NVMe 接続を拡張するもので、NVMe の速度でサーバーからストレージにアクセスできるようになります。2016 年 6 月に標準仕様のバージョン 1 が発表されましたが、そのテクノロジはさらに進化しているところです。

最後に少し、Tintri, またTintriの親会社であるDDNのNVMeへの取り組みをご紹介したします。

DDNでは、他社に先駆けてNVMeストレージをリリースしすでにもっとも厳しい性能が要求されるHPCの分野など数多くの実績を持っています。この技術をTintri製品に活用したNVMeストレージをすでにTintriではリリースしています。

Tintriの目標は、皆様のニーズにとってベストなソリューションを提供することであり、仮想化環境やクラウド環境の要件に合った最適なストレージ ハードウェアとストレージ ソフトウェアを組み合わせてご提供することを目指していきます。