本投稿では、ftScalable™ ストレージアレイ （以下、ftScalable と略称）のパフォーマンスを最適化する設定方法についてアドバイスを提供します。I/O ワークロードとパターンを理解し、いくつかの簡単なガイドラインに従うことで、可用性とパフォーマンス要件を満たすように ftScalable を設定できます。
用語
「論理ディスク」とは、1つ以上のメンバーディスクで構成されるVOS論理ディスクを指します。VOSは全メンバーディスクにデータをストライピングします。ftScalable導入前は、各メンバーディスクは物理ディスクドライブのペアでした。 ftScalableの登場により、各メンバーディスクは単一のLUNに関連付けられるようになりました。LUN（論理ユニット）とは、ftScalable上の仮想ディスク（「VDISK」）の分割単位です。
VDISKとは、1つ以上の物理ディスクドライブを特定のRAIDタイプを用いて仮想ディスクとして構成した集合体である。
「劣化モード」とは、VDISKの物理ディスクドライブの1つが故障した後、回復操作が開始される前のVDISKの動作状態を指します。
「リカバリモード」とは、ドライブ障害発生後にVDISKが再構築中に行われる操作を指します。
RAIDの種類
ftScalableがサポートするRAIDタイプは多数ありますが、ここでは一般的に使用されるもののみを説明します。
RAID-0: RAID-0 VDISKは、セット内のすべての物理ディスクドライブにデータをストライピングします。最高のI/Oパフォーマンスを提供しますが、耐障害性は一切ありません。いずれかの物理ディスクドライブが故障すると、データが完全に失われます。さらに、ftScalableは、動作不良の物理ドライブを自動的にサービスから除外し、スペアドライブを使用してデータを事前に再構築することはできません。このRAIDタイプは、ミッションクリティカルな環境では決して使用すべきではありません。
RAID-1: RAID-1 VDISKは、単純なミラーリングされた物理ディスクドライブのペアです。優れた読み取りおよび書き込み性能を提供し、単一のドライブの損失に耐えることができます。読み取りはどちらの物理ドライブでも処理できますが、書き込みは両方のドライブに書き込まれる必要があります。故障したドライブからの復旧は容易で、生存しているパートナーからの再ミラーリングのみが必要です。通常、劣化モードまたは復旧モードで動作している間、性能への影響は最小限です。
RAID-10: RAID-10 VDISKは複数のRAID-1ディスクセットで構成され、データをすべてのRAID-1ペアにストライピングできます。RAID-10 VDISKは高いパフォーマンスを提供し、複数の物理ドライブ障害が発生してもデータを失うことなく耐障害性を発揮する可能性があります。劣化状態または回復モードでの動作時のパフォーマンスへの影響は、RAID-1 VDISKと同様です。
RAID-5/RAID-6: これらのRAIDタイプは、パリティベースのアルゴリズムとストライピングを使用し、ミラーリングと比較して低コストで高可用性を提供します。RAID-5 VDISKはパリティ用に物理ディスクドライブ1台分の容量に相当する領域を使用し、RAID-6は2台分の領域を使用します。 RAID-5 VDISKは単一ディスクドライブの故障をデータ損失なく耐えられますが、RAID-6 VDISKは2台のドライブ故障に耐えられます。 両タイプとも優れた読み取り性能を提供しますが、書き込み性能はデータブロックの書き込みだけでなく、パリティブロックに必要な読み取り/変更/再書き込み操作によって影響を受けます。ドライブ障害（劣化モード）はスループットに中程度の影響を与え、回復モードはスループットに大きな影響を与えます。
RAIDタイプの選択
各RAIDタイプには固有の利点と欠点があります。それらを理解することで、ご自身の環境に最適なRAIDタイプを選択できます。
書き込み速度が重要でないデータやアプリケーション、あるいはアクセス速度の極限追求が不要な場合には、RAID-5が適しています。書き込みスループット性能の低下とレイテンシの増加を受け入れる代わりに、所定の容量に対してより少ないディスク数で運用でき、なおかつ高い耐障害性を実現できます。 ただし、障害発生時（つまりディスクドライブの故障）にRAIDセットが劣化状態（degraded）で動作することによるアプリケーションへの影響も考慮する必要があります。パリティベースのRAIDタイプでは、ミラーリングベースのRAIDタイプと比較して、劣化モードおよび回復モード中にI/Oパフォーマンスとレイテンシがより大きく低下します。
書き込みの速度とレイテンシの最適化に依存するデータやアプリケーション、書き込みが読み取りよりも多いデータやアプリケーション、ドライブ障害時に性能劣化が生じてはならないデータやアプリケーションには、ミラーリングベースのRAIDタイプ（RAID-1またはRAID-10）がより優れた解決策を提供します。これらのRAIDタイプはいずれも、RAID-5やRAID-6に見られる書き込み前の読み取りによるペナルティを排除するため、データ書き込みは単純な操作となります。 RAID-10は一般的にRAID-1よりも優れた選択肢です。複数の物理ドライブにデータをストライピングできるため、全体的な読み取り・書き込みパフォーマンスを大幅に向上させられるからです（ただし、後述の「VOSマルチメンバー論理ディスクとftScalable RAID-10 VDISKの比較」セクションを参照してください）。
パリティベースとミラーベースのRAIDタイプで迷う場合は、ミラーベースのRAIDタイプを採用するのが最も安全な選択です。
LUNをVDISKに割り当てる
要約すると、1つ以上の物理ディスクがVDISKを構成します。VDISKは1つ以上のLUNに分割可能です。各LUNは特定のVOSメンバーディスクに割り当てられます。1つ以上のメンバーディスクが単一のVOS論理ディスクに結合されます。
VDISKには単一のLUNを割り当てることを強く推奨します。ftScalableはVDISKを複数のLUNに分割する機能をサポートしていますが、このオプションを使用すると、I/Oスループットとレイテンシの両方に影響する重大なパフォーマンスの低下を招く可能性があります。
これらのペナルティにはいくつかの理由がありますが、基本的なものは理解しやすいものです。ftScalableがVDISKあたり複数LUN構成のLUNのいずれかにアクセスするたびに、ディスクドライブのヘッドをシークする必要があります。VDISKを構成するLUNが多いほど、ヘッドの移動量が増加します。ヘッドの移動量が増えるほど、レイテンシは大きくなります。 覚えておいてほしいのは、すべてのI/Oは最終的にVDISKを構成する物理ドライブによって処理されなければならないという点だ。アレイのキャッシュメモリはこの物理的なI/Oを代替することはできない。
ストラタスはベンチマークを実施し、4-LUN VDISKの総合I/Oスループットが単一LUNとして構成された同一VDISKの約半分の性能である一方、レイテンシは4倍以上も大きくなることを実証しました！
VOS論理ディスクをLUNに割り当てる
最も単純な方法は、各LUNに1つのVOS論理ディスクを割り当てることです。単一のLUNよりも大きなVOS論理ディスクが必要な場合、またはストライピングのパフォーマンス上の利点を活用したい場合は、VOSマルチメンバー論理ディスクを作成できます。この場合、各メンバーディスクは単一のLUNとなります。
VOSマルチメンバー論理ディスク対 ftScalable RAID-10 VDISK
ストライピングは、VOSレベル（VOSマルチメンバー論理ディスクを作成）またはftScalableレベル（RAID-10 VDISKを作成）で実装できます。あるいは両方の方法を組み合わせることも可能です（例えば、それぞれがRAID-5 VDISKである複数のLUNを単一のVOSマルチメンバー論理ディスクに統合する）。 ストライピングを使用する場合は、VDISKにRAID-1またはRAID-5を採用し、VDISKごとに1つのLUNを割り当て、これらのLUNをVOSマルチメンバー論理ディスクに統合することを推奨します。VOSはLUNごとに独立したディスク要求キューを使用するため、LUN数を最大化することでスループットが最大化され、レイテンシが最小化されます。
ファイルをVOS論理ディスクに割り当てる
可能な限り、ランダムアクセスファイルとシーケンシャルアクセスファイルを別々の論理ディスクに割り当ててください。同一の論理ディスク上でこれら2種類のファイルアクセス方法を混在させると、ランダムアクセスファイルへのアクセスに要する最悪ケースの時間が長くなり、シーケンシャルファイルの最大スループットが低下します。
要約
これらの簡単なガイドラインに従うことで、信頼性が高く、スループットが高く、低遅延のディスクアクセスを実現できます。
当社が推奨する設定とは異なる構成の使用が適切であると判断される場合は、担当アカウントチームまでご連絡ください。既存のftScalable設定のレビューや、お客様固有の状況に応じたガイダンスの提供を随時承っております。
この情報が役立つことを願っています。ご質問やご意見がございましたら、この投稿にお返事ください。
謝辞
ジョー・サンツィオはこの投稿の執筆中に貴重な支援を提供しました。残っている誤りはすべて私の責任です。