Presentation title (on one or two lines)ƒ»HP社（3PAR StoreServ 7450,8450等）・NetApp社（EF series等）フラッシュキャッシュカスタムモジュール型記憶媒体としてフラッシュメモリのみを用いたネットワーク接続可能な外付け型

© 2016 Toshiba Corporation

オールフラッシュストレージの高性能の秘密を解説

2016年7月

© 2016 Toshiba Corporation 2

フラッシュストレージの適用先

高負荷なデータベースやブートストーム問題を抱えるVDI（仮想デスクトップ環境）導入が先行今後は特定用途のみならずプライマリストレージとしてフラッシュストレージの導入が見込まれます。

データベース

仮想デスクトップ環境ビッグデータ（分析）

プライベートクラウド基盤

仮想化基盤


フラッシュストレージには、さまざまな種類があります

ns

μs

ms

sec

レイテンシ（応答時間）

DRAM

サーバ内蔵フラッシュ

SSD搭載型

SSD/HDD混在

（ハイブリッド）アレイ

HDDアレイ

◆カスタムモジュール型オールフラッシュアレイ記憶媒体として独自開発の専用フラッシュメモリモジュールおよび制御ファームウェアを用い、ストレージ装置として最適化を図ったオールフラッシュアレイ一般的に下記の特長を持つ・専用モジュールによる高密度実装・専用モジュールとファームウェアによるフラッシュメモリ最適化技術

（ガベージコレクション、ウェアレベリング、オーバープロビジョニング）による安定した高性能、耐久性等主な提供ベンダ・フラッシュアレイストレージFL6000/7000シリーズ（Violin Memory社）・IBM社（Flashsystem）・EMC社（DSSD）

◆SSD（Solid State Drive）搭載型オールフラッシュアレイ記憶媒体としてHDDと同等のインターフェース（SASやSATA）を持つ汎用SSDを用いたオールフラッシュアレイ。SSD専用の制御ファームウェアを持つものが多い一般的に下記の特長をもつ・汎用SSD使用によるコスト優位性・独自のデータ削減技術により汎用SSDの耐久性向上・スケールアップによる増設の容易性主な提供ベンダ・EMC社（XtremIO）・PureStorage社（FlashArray//m series）・HP社（3PAR StoreServ 7450,8450等）・NetApp社（EF series等）

フラッシュキャッシュ

カスタムモジュール型

オールフラッシュアレイ記憶媒体としてフラッシュメモリのみを用いたネットワーク接続可能な外付け型ストレージ。従来のHDDアレイと比較し高速な読み書きと低レイテンシが特徴。


オールフラッシュストレージで実現する「低レイテンシ」の重要性

サーバ側のI/O待ち時間を削減することで CPU使用率を改善し、サーバインフラコストを削減可能です。

サーバのCPUサイクル

I/O待ち I/O待ち

20% 処理

80% 待ち

サーバのCPUサイクル

5% 待ち

95% 処理

オールフラッシュストレージの低レイテンシにより、ストレージからは短い時間でサーバに応答が返ってくる CPUのI/O待ち時間が大幅に減り、その分本来の処理に使用できるため、CPU使用率が大きく改善するその結果少ないCPUで効率的に処理が可能となり、いままで必要としていたCPU、DRAM、サーバ数を削減できれば、

サーバインフラコストの削減に加え、ミドルウェアのライセンス費用も抑制が可能に

※レイテンシ(遅延)：本資料では応答時間/データアクセスのことを示します

HDDストレージの場合

オールフラッシュストレージの場合

ハードディスクストレージからの応答時間が遅く、その間I/O待ちに多くのCPU時間を浪費 CPUの処理性能を上げるために、CPUやメモリを増設増設したCPU数に応じてミドルウェアライセンス費用増加


HDD/SSDストレージとのレイテンシ（応答時間）比較（1）

HDD／SSDストレージと比較し、大幅な低遅延を実現サーバ側のI/O待ち時間を短縮できます。

８ミリ秒レイテンシ

数ミリ秒レイテンシ

数100マイクロ秒レイテンシ

サーバ総遅延時間＝シークタイム＋回転待ち時間＋データ転送時間

サーバ

サーバ

HDDストレージ

カスタムモジュール型オールフラッシュアレイ

SSDストレージ

同じ時間内にHDDストレージの約16倍のI/O処理が可能 SSDストレージと比較しても

数倍のI/O処理が可能

I/O

待

ち時

間

I/O

待

ち時

間


HDD/SSDストレージとのレイテンシ（応答時間）比較（2）

カスタムモジュール型オールフラッシュアレイはリアルタイムデータの格納に最適です。

参照データ

容量に最適化 GB当たりのコストを最小化 I/O当たりのコストは高い

10 TB

1 PB

1 TB

100 TB

1ms 5ms 10ms

容量

レイテンシー最大約40倍の性能差

500 TB

リアルタイムデータ

性能に最適化維持された高性能レイテンシの最小化

I/O当たりのコストを最小化

250 - 500µs 1µs レイテンシー

DRAM カスタムモジュール

型

SSD ストレージ

HDD （15K）ストレージ

ニアライン SATA HDD

ストレージ


データから見たレイテンシ性能比較 HDD vs カスタムモジュール型フラッシュ

平均レイテンシで5～10倍のパフォーマンス改善さらに安定したスパイク・フリーレイテンシを実現します。

HDDディスクアレイ

同一アプリケーション配下でのI/O性能（レイテンシ）改善例

I/Oスパイクが多発

安定した低レイテンシ

カスタムモジュール型オールフラッシュアレイ（FL6000モデル6616）


データから見たレイテンシ性能比較 SSD vs カスタムモジュール型フラッシュ

ライト負荷が増加（10%→90%）すると、SSDストレージのレイテンシは大きく劣化。カスタムモジュール型オールフラッシュアレイは安定した低遅延を維持できます。

10% ライト時 90% ライト時

カスタムモジュール型オールフラッシュアレイ (FL6000モデル6616)

SSD x 4 (RAID0)

SSD (Non-RAID)

SSD x 4 (RAID0)

SSD (Non-RAID)

SSD内部のイレース処理による遅延

SSD内部のイレース処理による

遅延多発


オールフラッシュアレイ導入によるサーバCPU使用率改善の実例

オールフラッシュアレイにより、I/O待ち時間が大幅に削減され、CPU使用率が約50％改善サーバインフラコストのみならず、ミドルウェアライセンスコストも削減可能です。

CPU 使用率が

約50％改善

I/O待ち時間は平均で55%から

15％に改善

HDDストレージ使用時の CPU使用率の推移

オールフラッシュフラッシュアレイ使用時の CPU使用率の推移

HDDストレージ使用時の I/O待ち時間の推移

オールフラッシュアレイ使用時の

I/O待ち時間の推移


カスタムモジュール型オールフラッシュアレイ FL6000/FL7000シリーズのご紹介

本資料における、フラッシュアレイストレージの容量については、

1kByte=1,024Byteで計算した数値をTiB（テビバイト）

1kByte=1,000Byteとして計算した数値をTB（テラバイト）として併記しています。


東芝フラッシュアレイストレージ「FL6000/FL7000シリーズ」

• カスタム型フラッシュモジュールを搭載汎用SSDを使用したフラッシュアレイを凌駕する安定した高速性能

– HDD約5000台分の性能に相当する最大100万IOPSを実現

– フラッシュに最適化されたアルゴリズムにより安定的な低レイテンシを実現

• エンタープライズ用途に適した高信頼性

– 主要モジュールが冗長化され、単一障害点を無くした高可用設計

– 稼働中の保守作業およびファームウェアアップグレード可能

• 省スペース、オンラインでの容量拡張可能

– 3Uの筐体に最大64TiB（70TB）の容量をサポート

– 一部モデルについては、導入後のオンラインでの容量拡張に対応

• 国内でも多数の導入実績

東芝製NANDフラッシュメモリを搭載、フラッシュに特化した独自アーキテクチャを採用 NANDフラッシュの性能を最大限引き出したオールフラッシュアレイ


FL6000/FL7000シリーズの構造的利点

FL6000/FL7000シリーズの独自アーキテクチャによりフラッシュメモリのチップレベルで制御し、システムとして最適化

NANDフラッシュ

✖

SSD

ストレージ制御ソフト

デバイスレイヤ

HDD

HDDストレージ


デバイスレイヤ

SSDストレージ FL6000/7000


✖

HDD/SSDストレージの場合、デバイスレベルの制御は不可能

（デバイス内部処理はブラックボックス）

FL6000/7000シリーズの独自アーキテクチャにより

チップレベルの制御を可能にし、システムとして最適化

HDD/SSDストレージの場合、デバイスレベルの制御は不可能

（デバイス内部処理はブラックボックス）


FL6000/FL7000シリーズ内蔵メモリモジュール（VIMM）の特長

• VIMMの構成

– 256GiB SLCフラッシュ / 1TiB MLCフラッシュ

– 3GB / 6GB DRAM （メタデータのみ格納）

– 各VIMMに専用コントローラを搭載

• フラッシュメモリの寿命を大幅に伸ばす独自機能

– 装置レベルおよびモジュールレベルでのウェアレベリング

– 定期的なデータスクラビング

– ハードウェアベースのECC/CRCによるデータ補正

– フラッシュ・ダイの自己修復機能

• 活性交換可能

• vRAIDコントローラ間のマルチパス接続

汎用SSDと比較し、大きな性能優位性をもった独自開発のメモリモジュール


FL6000/FL7000シリーズ内部アーキテクチャ

• キャッシュを使用しない安定した高性能を実現

– フラッシュに最適化されたvRAIDアルゴリズム

– 複数のvRAIDセットとフラッシュ・ダイにまたがるストライピングI/Oによる高速化

– I/Oのホットスポットができないアーキテクチャ

• 完全に自動化されたバックグラウンド・ガベージコレクション機能によりアプリケーション性能への影響を排除

• 装置全体でのウェアレベリングにより、フラッシュメモリの寿命を最大化

NANDフラッシュメモリの性能を最大限活かすため、装置全体でオーバヘッドを最小にする独自アーキテクチャを採用

アレイ・コントローラ（ACM)

アレイ・コントローラ（ACM)

01

01

10

01

01

10

01

01

10

01

01

10

vRAID コントローラ(VCM)




x64 Flash Modules（VIMM）


新製品FL7000シリーズの特長


東芝フラッシュアレイストレージ「FL7000シリーズ」

• LUN毎に選択可能なデータ削減（重複排除/圧縮）機能 – 重複排除が有効なアプリケーションと、フラッシュメモリの処理性能を最大限に活かす

アプリケーションを同じ筐体で対応可能

• エンタープライズ用途に求められる各種データ管理機能 – 帯域最適化機能を備えた非同期レプリケーション機能

– 標準のスナップショット機能に加え、 Oracle DB等のアプリケーションと連携可能なスナップショット機能*

– シンプロビジョニング、クローン、オンラインLUN拡張

• 「運用管理ソフト」ライセンスをバンドル – シンプルな画面操作で装置の稼働状況、使用容量、性能等の監視、分析、レポート作成が可能

FL6000シリーズのアーキテクチャを継承エンタープライズ向けストレージに求められるデータ管理機能を大幅強化

FL7000シリーズの新機能

*アプリケーション連携スナップショットはホストエージェントオプションが別途必要となります。


FL7000シリーズ新機能：データ削減機能

LUN作成時にデータ削減LUN（DedupLUN)を選択することでデータ削減機能を利用可能通常LUNと共存可能でアプリケーションに応じて使い分け可能

インライン重複排除 + 圧縮

• インライン重複排除処理後に圧縮

• 4kチャンクサイズ（固定）での効率の高い重複排除処理

• 仮想化環境において特に効果的

• 同一装置内で通常LUN（性能重視）とDedupLUN（容量重視）の共存可能

• 通常LUN、DedupLUN間のデータの移動やコピーが可能

*データ削減機能の効果はデータの種類により異なります。


FL7000シリーズ新機能：スナップショット

スナップショットで複数世代の静止イメージを作成しデータ管理 ThinClone機能で仮想的なクローンを即座に作成し利用可能

DB LOG

LUN

DB LOG 10:00AM

DB LOG 9:00AM

DB LOG 8:00AM

スナップショット（LUNビュー）

アプリケーションサーバ

FL7000

DB LOG

9.00 AM LUNビュー

Thin Clone

別サーバ

SRA SRA

SRA*

*スナップショットリソースエリア：スナップショット利用時に該当LUN毎に作成が必要なスナップショット用の領域

I/O マウント可能

スナップショットが作成された直後より、元LUNの領域（LBA)に対する最初の書き込み時に元のデータがSRA内のタイムセグメントにコピーされる（Copy on First Write）

参照

取得したスナップショットを参照する場合は、SRAのタイムセグメントに保管されたデータと元LUNのデータを動的にマージした LUNビューが作成される

スナップショットタイムセグメントと関係づけされた仮想LUN(Thin Clone）を作成することで、別サーバにマウント可能となり使用できます。


FL7000シリーズ新機能：アプリケーション連携スナップショット

ホストエージェントオプションにより、データベース（OracleDB）のバックアップを自動化

DB LOG

LUN DB LOG 10:00AM

DB LOG 9:00AM

DB LOG 8:00AM

スナップショット

連携

DB LOG

スナップショットグループ

スナップショットエージェント

データベースサーバ

FL7000

• データベースサーバ上のスナップショットエージェントと連携して、データベースの静止点を確保し、バックアップを自動的に採取

• リストア時は取得済みのスナップショットを利用し、即座に復旧

*アプリケーション連携スナップショットはホストエージェントオプション（2016年上期リリース予定）が別途必要となります。


FL7000シリーズ新機能：非同期レプリケーション

IPネットワークを利用しFL7000装置間でバックアップ帯域最適化機能で使用帯域を最小限に

DB LOG

LUN

LAN, WAN

DB LOG

複製 LUN

リモートサイト

圧縮暗号化

帯域最適化処理

アプリケーションサーバ

本番サイト

定期／差分レプリケーション

FL7000 FL7000

• 帯域最適化機能

1

5

9 10

2

6

3

7

4

8

11

13 14 15 16

12

2 11 13

差分ブロック

2

a b c d

11

a b c d

13

a b c d 2

a

2 11 13

複製されたブロック

11

c

13

d 本番サイトのLUNで差分トラッキング

通常

帯域最適化機能適用時

複製されたブロック


東芝フラッシュアレイストレージ導入メリット


導入事例から見るフラッシュアレイストレージの導入効果

バッチ処理時間の大幅な短縮

導入事例(1) : バッチ処理時間を1/60に短縮 (5時間 → 5分) 導入事例(2) : 分析処理を1/10に短縮 (2時間→12分)

サーバI/O待ち改善によるサーバCPUコア数削減、それに伴う、ソフトウェア・ライセンス数の削減

導入事例(1) : ORACLEライセンスを1/3に削減 (▲1,680百万円) 導入事例(2) : SQL Serverライセンスを1/7に削減 (▲ 24.8百万円)

ラックの省スペース化・省電力化

導入事例(1) : ラックスペースを1/5、消費電力を1/4に削減導入事例(2) : ラックスペース(サーバー)を1/7に削減 (ストレージを含めればそれ以上)

ビジネススピード大幅向上によるビジネス機会増

システム運用費用の大幅削減により TCOの改善


フラッシュアレイストレージの導入効果実例

同容量の一般的なHDDストレージと比較し、約30倍の性能向上約95％の省スペース、約60％の電力削減を実現し、運用コストを大幅改善

一般的なHDDストレージ

4,500W 高さ66U （ラック2本分）

300GB/15,000rpm HDD 268本 1,500W

高さ3U

約30倍のIOPS向上

44TB（実効） 30,000 IOPS

東芝フラッシュアレイストレージ FL6000モデル6264

44TB（実効） 750,000 IOPS

約95%の省スペース約65%の電力削減


フラッシュアレイストレージ導入効果国内お客様事例(1)

フラッシュアレイストレージ導入によりバッチ処理時間の大幅短縮に加えサーバ数、ミドルウェアライセンスを大幅に削減

HDD ストレージ

（2ラック）

【フラッシュアレイストレージ導入前】【フラッシュアレイストレージ導入後】

UNIXサーバ 10台

フラッシュストレージ

2台

IAサーバ 6台

ラックスペース（ストレージ）

約1/5

消費電力（ストレージ）

約1/4

MWライセンス

約1/3 224CPUライセンス

削減

バッチ処理時間

約1/60 5時間→5分に短縮

システムコスト（ストレージ）

約1/3


社内システム共有基盤システム構成導入成果

性能向上ストレージレイヤの応答性能は既存のSSDストレージとの比較で約10倍に向上

アプリケーションの応答性能が約2.5倍に向上、繁忙期のバッチ処理遅延を解消

運用性向上 FL6000の運用管理ソフトによりリアルタイムの性能モニタリングが可能になり、ストレージの運用性が向上

ハイエンドストレージで実現していたシステムを、フラッシュアレイストレージでリプレースパフォーマンス・運用性が大幅改善

ラックスペース、消費電力を大幅削減

【ストレージ部のハードウェア構成】

運用管理ソフトによるリアルタイム性能モニタリングおよびレポーティング

他社製ハイエンドストレージ (SSD＋HDD) ３ラック

フラッシュアレイストレージ FL6000 3U×2式

ユーザ数2万人規模の基幹システム (物流、受発注、顧客管理等)

ラックスペース（ストレージ）

1/24

消費電力（ストレージ）

約1/4

アプリ応答性能

約2.5倍既存SSD

ストレージとの比較

ストレージ応答性能

約10倍既存SSD

ストレージとの比較

フラッシュアレイストレージ導入効果国内お客様事例(2)


オールフラッシュアレイのご提案は東芝にお任せください

現状ストレージにおけるパフォーマンス等の課題を診断します。ストレージによるボトルネックをフラッシュアレイストレージで解決提案、運用コスト含むリプレース効果試算

お問い合わせ先： www.toshiba.co.jp/cl/pro/ttsp/contact.htm

http://www.toshiba.co.jp/cl/pro/ttsp/contact.htm


Appendix FL6000/FL7000シリーズ仕様

本資料における、フラッシュアレイストレージの容量については、

1kByte=1,024Byteで計算した数値をTiB（テビバイト）

1kByte=1,000Byteとして計算した数値をTB（テラバイト）として併記しています。


FL6000シリーズ製品ラインアップ

モデル6616 モデル6117 モデル6126 モデル6135 モデル6248 モデル6264

SLC

16TiB/17TB 16TiB/17TB 24TiB/26TB 32TiB/35TB 48TiB/52TB 64TiB/70TB

7.8TiB/8.5TB 10TiB/11TB 15TiB/16TB 20TiB/22TB 30TiB/33TB 40TiB/44TB

Fibre Channel (8Gbps)ｘ8

iSCSI(10Gbps)x8

PCI Express (x8 Gen2) x4

IOPS 1,000,000

帯域 4GB/sec

60+4

1,700W

40.4kg

不可不可拡張可

（最大64TiB/70TB）不可

200V

420ｘ700ｘ134（3U）

1,500W1,150W

本体質量（最大） 37.3kg 41.7kg

容量拡張拡張可（最大32TiB/35TB）

電源

消費電力（FC接続）

外形寸法（WxDxH）mm

VIMM数（Data+Hotspare) 30+2 60+4

対応OS Linux, Windows, VMware, Solaris*3, AIX*3, HP-UX*3

ホスト接続インターフェースFibre Channel (8Gbps)ｘ8

iSCSI(10Gbps)x8

最大性能*2600,000 900,000

2.3GB/sec 4GB/sec

FL6000シリーズ

フラッシュタイプ MLC

物理容量

実効容量*1

*1：実効容量は当社推奨フォーマット時の数値です。 *2：最大性能値はFC接続時の数値です。 *3：FC接続のみサポートします


FL7000シリーズ製品ラインアップ

モデル7300E-10 モデル7300E-17 モデル7300E-26 モデル7300E-35 モデル7300-35 モデル7300-52 モデル7300-70

10TiB/10.9TB 16TiB/17TB 24TiB/26TB 32TiB/35TB 32TiB/35TB 48TiB/52TB 64TiB/70TB

6TiB/6.9TB 10TiB/11TB 15TiB/16TB 20TiB/22TB 20TiB/22TB 30TiB/33TB 40TiB/44TB

IOPS

帯域

不可不可

実効容量*1

FL7000シリーズ

フラッシュタイプ MLC

物理容量

電源 200V

ホスト接続インターフェース*2 Fibre Channel (16Gbps)ｘ8, iSCSI(10Gbps)x8

最大性能*3580,000 1,000,000

2.3GB/sec 4.4GB/sec

VIMM数（Data+Hotspare) 30+2 60+4

対応OS Linux, Windows, VMware, Solaris*4, AIX*4, HP-UX*4

容量拡張拡張可（32TiB/35TB）拡張可（64TiB/70TB）

消費電力（FC接続） 1,100W 1,600W

外形寸法（WxDxH）mm 445x711x134 (3U)

本体質量（最大） 37.4kg 42.4kg

*1：実効容量は当社推奨フォーマット時の数値です。 *2：iSCSI接続については2016年下期サポート予定です。 *3：最大性能値はFC接続時の数値です。 *4：FC接続のみサポートします


Violin Memory社（製品OEM供給元）と東芝の関係

2010年 Violin Memory社へNANDフラッシュメモリ供給を開始、Violin Memory社へ出資

2012年 Violin Memory社とフラッシュアレイストレージに関する販売／技術提携契約締結

フラッシュアレイストレージ「Violin 6000シリーズ」販売開始

2013年 Toshiba Total Storage Platform「FL6000」シリーズに採用

2016年 Toshiba Total Storage Platform「FL7000」シリーズに採用

東芝自社開発製品と同等の品質基準に基づいた事前社内評価

社内評価、フィールド不具合等のViolin Memory社との共有による、継続的な品質向上

国内ユーザ向けに日本語マニュアルを独自に作成し提供

東芝グループ保守会社による全国101拠点のサービスネットワーク

Violin Memory社との歩み

Violin Memory社製品に対する東芝の取り組み

NANDフラッシュメモリ供給

フラッシュアレイストレージ販売／サポート

2010年以来主要株主として技術・販売両面

で協力関係

東芝の品質評価基準の適用

およびサポート

[本資料について]

・本資料の内容は、2016年7月現在の情報に基づきます。

(個別に記載がある場合を除きます)

・本資料に記載の商品の名称はそれぞれ各社が商標として使用している場合があります。

・本資料の内容は、予告なく変更する場合があります。

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