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新世代のPCIe Gen 5への道！NVMe SSDパフォーマンス編

Allion Labs   性能を求めるために、通常はより速いプロセッサや、高い周波数、大容量のメモリ、およびより高度なグラフィックスカードを搭載する必要があると考えられますが、ストレージの重要性が見落とされがちです。他の要素と同様にストレージの帯域幅が向上しない場合、全体的なシステムの性能は上がらず、有効な改善が得られません。PCIe 5.0（Gen 5）の登場に伴い、インテル、AMDなどの主要チップメーカーが続々と対応し、PCIe Gen 5は高性能システムにおいて重要な役割を果たすことが期待されます。   PCIe Gen 5が注目される理由 PCIe Gen 5の性能が前世代のPCIe [...]

パフォーマンスの優劣は口先だけでは測れません！実際のユーザーシナリオにおけるSSDの負荷パフォーマンスを実測

Allion Labs  性能データに加えて、SSD性能の安定性も同様に重要 SSDが普及している今、SSDを使ったことがある人であれば、従来のHDDとは異なるSSDの高速読み書きパフォーマンスを実感できていることでしょう。現在、SSDメーカーの多くは、主に固定され標準化されたパフォーマンステスト方法を利用して、その卓越したパフォーマンスを宣伝していますが、メーカーや消費者にとって、通常パフォーマンスデータの良し悪しだけでは、購入の際の参考情報としてしか使えません。 ユーザーにとって、パフォーマンスデータの良し悪しは間違いなく重要ですが、頻繁に使用するユーザーにとっては、SSDのパフォーマンスの安定性がもう一つの重要な指標となります。結局のところ、一般ユーザーの使用状況やサーバーの運用状況では、固定の連続/ランダムリードだけでなく、異なるデータサイズやホスト端末からのさまざまなシーケンス深度が発生することがよくあり、これらがSSDのパフォーマンスに大きな影響を与えるからです。つまり、固定形式のパフォーマンステスト結果では、単純なパフォーマンスデータを比較できますが、複雑で多様な使用環境でのパフォーマンス評価については、直接結論を導き出すことはできません。特に、今日の映像制作やゲーム競技ニーズが急増しているユーザーシナリオでは言うまでもなく、消費者がSSDのパフォーマンスの安定性をますます重視するようになっているため、メーカーはもはや従来の簡単な検証方法だけで答えを見つけることはできなくなっています。 実例紹介：実際のユーザーシナリオにおけるSSDの負荷パフォーマンス アリオンは、長年にわたって大手メーカーと協業してきた豊富な経験と専門能力に基づき、実際にシステムにインストールされたものに近いパフォーマンスデータを取得するには、よりユーザーシナリオに近いテスト方法である「実際の負荷パフォーマンステスト」を考慮すべきだと考えています。 まず、特定の環境における実際の読み書き状況の分布を知る必要がありますが、IOトレースの方法で、特定の利用シナリオに対して実際の動作状況を記録し、その実際の負荷プロセスの内容を、データ分析を通じて読み書きの分布を解析します。このパフォーマンス分析プロセスを通じて、さまざまな使用環境におけるSSDの実際の読み書き状況を分析することができます。より一般向けの利用シナリオとして、通常オンラインビデオ編集、コンピューターゲームの実行、文書処理とオフィスワーク、IT担当によるプログラムの編集、ワークステーションでの大規模な画像編集処理、学生の日常的な使用などがありますが、ここからは、最も人気のある2つのユーザーシナリオを通じて、実際の事例を紹介します。  【シナリオ1】オンラインビデオクリエイター  テスト結果：SSDランダムライトのニーズが高い オンラインビデオおよびコンテンツクリエイターは、継続してファンを満足させ、コンテンツを定期的に更新するという目標を達成するために、いつでも大量のビデオを編集して出力する必要があるため、SSDの一部へ比較的頻繁にアクセスすることになります。次のグラフ全体から、書き込み比率が大部分を占め、約80％に達していることがわかります。 次に、最も高い割合を占めるランダムライトの詳細な割合データを見てみると、主に4KB〜128KBのブロックサイズの間に分布しており、その割合は約60％を占める一方で、128KB〜1024KBの分布は約30％で、これら2つの部分だけで約90％を占めています。したがって、ビデオクリエイターの利用ニーズは主に書き込みに重点を置かれており、特に中小ランダムライトのブロックの部分が特に重要視されていることがわかります。  【シナリオ2】eスポーツプレイヤー  テスト結果：SSDのランダムリードは必須 家庭用コンピュータの中には、コンピューターゲームのみをプレイする一部のユーザー、いわゆる「eスポーツプレイヤー」もいて、その多くはより高速なデータ読み取りや、よりリアルタイムな反応を求めます。実際にプレイヤーがゲームをプレイする様子を録画して、データを利用して実際の読み書き状況がeスポーツプレイヤーの想像するものと一致しているかどうかを観察することができます。 [...]

AI用途の狂騒が続く中で、PCIe 5.0 SSDはパフォーマンスの課題に対応できるか

Allion Labs  データセンターやクラウドストレージの新たな戦力 – PCIe 5.0 SSD 人工知能（AI）や機械学習（Machine Learning, ML）の爆発的な利用に伴い、データセンターやストレージサーバーに、より高性能で低遅延の高速データ転送が求められており、膨大なデータの計算とアクセスに対応するため、ストレージの容量と性能に対するニーズが前例のないほど高まっています。市場では、PCIe 5.0インターフェースがシステムやサーバーに実装・利用される状況も徐々に見られ、インターフェースの仕様データから見ると、PCIe 5.0の転送速度は前世代のPCIe 4.0の2倍であることが分かります。こうした利点を踏まえ、市場ではPCIe 5.0プロトコルに基づくSSDを発表しているメーカーもすでに存在しており、端末適用メーカーやサーバーメーカーにとって、信頼性の高い安定した高性能SSDをいかに選択するかが大きな課題となっています。 PCIe [...]

ストレージサーバーの性能不足、SSDの互換性評価が鍵

Allion Labs    クラウドサービスの世代交代で、主要なストレージメディアが変化 テクノロジーの発展に伴いストレージメディアも絶えず進化を続けており、ソリッドステートドライブ（SSD）が新世代ストレージメディアの代表格となっています。 サーバー業界において、初期はSASハードディスク（HDD）が主流でしたが、特に近年はNVMe SSDの台頭により、このタイプのSSDがストレージサーバーに多く導入されるようになりました。こうしたトレンドを受けて、業界は関連するフォームファクターを策定してこれをサポートし、サーバー業界で最も代表的なものはU.2/U.3およびEDSFF E1/E3となっています。NVMe SSDの最大のメリットは標準のPCIeを採用していることで、そのスループットはPCIeの仕様に従い向上し続けています。現在のサーバー業界ではPCIe 4.0 x4が主流で、その理論上のスループットは最大7.88GB/sに達しており、次世代のPCIe 5.0 x4では15.75GB/sに達するとされており、これは他の規格では実現できません。   SSD規格を調達する際の重要なポイント：互換性/ファームウェア/テスト方法 [...]

なぜThunderbolt SSDの転送性能がこれほど低い？アイパターンテストで解明

Allion Labs  まず本題に入る前に、以下の使用シーンを想像してみてください。おそらく皆さんもよく経験された状況だと思います。 あるユーザーはストレージ体験を向上させるため、自身が持つノートブックがThunderbolt 3/4をサポートしていたことから、市販されているThunderbolt 3のNVMe SSDを購入しました。使用してみたところ、SSDの読み書き速度がUSB3.2 Gen2程度止まりで、Thunderbolt 3のスペックに達していないことが判明しました。これはユーザーの期待に応えられていないばかりか、「使える」とすら言えない状態でした。 これは単にそのユーザーの運が悪く、問題のある商品を購入してしまったからというだけという話ではなく、率直に言えば、このようなケースは珍しいものではありません。一般論として、ソフトウェアなどの要因（たとえば特定のドライバーをインストールしないとThunderbolt 3/4の転送速度に到達できない場合など）を除けば、多くのユーザーが似たような経験をしています。では、自分のコンピュータがUSB3.2 Gen1で、購入したSSDのスペックも同様にUSB3.2 Gen1であるにもかかわらず、なぜ転送速度がUSB3.2 Gen1の速度に達しないのでしょうか？また本案のように、コンピュータとSSDの両方ともThunderbolt 3およびThunderbolt [...]

OCP Cloud SSD 1.0aと2.0規格との違いについて

前の記事では、OCP関連の原因やテスト項目について紹介しました。読者の皆さんは、OCP関連の検証項目について大まかに理解されたと思います。OCP 1.0aコンプライアンステストは、「OCP Cloud/Datacenter SSD Specification 1.0a」に基づいています。サーバーの需要増加に伴い、需要に応じて標準化規格がバージョンアップし、当然ハードウェアの交換入れ替えも行われたことで、元々の1.0aバージョンが徐々に使用できなくなってきたため、2.0バージョンがリリースされました。 前述した通り、2.0バージョンは市場ニーズを満たすことと、将来のイノベーションに向けた準備を目的としているため、OCP 2.0はOCP 1.0aを基礎として改善修正されています。では、2.0バージョンと従来の1.0aバージョンにはどのような違いや変更があるのでしょうか？以下では、仕様書で言及されたいくつかの重要項目を、順を追って比較分析します。   NVM Express要件（NVM Express Requirements） ここでは主にNVMe仕様に焦点を当てます。OCP [...]

外付けHDDの接続性問題についてどこまで知っているか？

Allion Labs   電化製品(3C)が普及したこの世の中における外付けハードディスク（以下HDD）の需要は一般的で且つ頻繁です。初期の外付けHDDはデータの拡張バックアップとしてPCに接続するために使用されていました。ですがUSB Type-CとUSB 3.2、さらにThunderbolt 3の仕様が進化するにつれて、データ転送速度も急速になってきました。現在の外付けHDDの伝送速度は、映像系の仕事をしている人にとっても4 K画質のビデオ/億万画素写真などを即座に編集することができ、次世代ゲーム機を持っているプレイヤーも外付けHDDで直接ゲームを実行することができるレベルです。現在ではUSB Type-Cインタフェースを通じて携帯電話に接続して携帯電話のビデオ写真を迅速にバックアップすることもできます。   外付けHDDの市場現状 まずは主流の外付けHDDの仕様の違いを理解しておきましょう。従来の外付けHDDはHDDサイズで2種類のサイズに分けられていました： 2.5インチ外付けHDD 3.5インチ外付けHDD   [...]

OCP Cloud SSD 1.0aコンプライアンステストとは？

クラウドコンピューティングとクラウドストレージの急速な発展に伴い、ネットワークサービスプロバイダーのサーバーに対するニーズも高まっており、クラウドサービスプロバイダーは、大規模な情報へのアクセスが可能なハードウェア仕様要件を満たすために、さらに多くのデータセンターを作り続ける必要があります。一般的に、データセンターは通常共通のアーキテクチャを持つサーバーを使用するか、比較的大規模なデータセンターの中には、多くの時間を費やしてサーバーの仕様を独自に設計・計画するケースもあります。   OCP (Open Compute Project)とは？ これを踏まえて、Facebook（Metaの前身）は2011年4月にデータセンターを設立し、開設と同時にOpen Compute Project（OCP）を立ち上げ、データセンターやサーバーを含む一連のハードウェア設計がオープンソース化しています。その後、Google、Microsoft、Intel、Dellなどの大手企業や、台湾の一部現地サーバーメーカーも相次いで参加し、現在では、国際的なITテクノロジー企業が共同で運営するデータセンターオープンアーキテクチャ技術の開発組織となっています。また日本市場に向けて「オープンコンピュートプロジェクトジャパン」 (Open Compute Project Japan)を設立しました。 Facebookがこのプロジェクトを立ち上げた目的は、データセンターのソフトウェアとハ​​ードウェアの設計方法を公開して、より多くのメーカーと共同でデータセンターを開発・設計・メンテナンスを進めることで、データセンターの効率を向上させ、サーバー全体の電力消費を効果的に削減し、サーバーのパフォーマンスを向上させてエネルギー消費を削減すること、また同時に、大規模データセンターの技術仕様と基準を策定し、クラウドサービス業界内で高効率・省エネ技術が交換できるプラットフォームを提供することでした。   [...]

サーバーの振動が機械駆動式HDDのパフォーマンスに与える影響

今日ソリッドステートドライブ（SSD）が市場の主流になりつつあり、内蔵ストレージデバイスを選ぶ場合、一般ユーザーは従来の機械駆動式HDD（HDD）を優先して選ばなくなりました。本当にHDDは段階的に淘汰されてしまうのでしょうか? HDDは市場から消えておらず、依然として一定のシェアを占めています。SSDに比べてストレージ容量が大きいだけでなく、価格も比較的安く、サーバーなど多くのストレージスペースを必要とするデバイスの場合、コールドデータを保存するストレージの最初の選択肢です。   ハードディスク（HDD）の構造について このトピックに入る前に、HDDのアーキテクチャについて簡単に紹介しましょう。HDDは、主に磁気ディスク、磁気ヘッド、ランプ、モーター、制御回路基板、SATA/SAS接続インターフェースなどの部品で構成されています。磁気ヘッドは、ディスクの半径方向に沿って水平に移動します。毎分数千回転というディスクの高速回転で、指定された位置にディスク上の磁気ヘッドを位置決めして、データの書き込み/読み取りを行います。   上記から明らかなように、機械駆動式HDDは、回転するディスクと、データの読み取り＆書き込みのために、ディスクにほぼ貼り付けられている磁気ヘッドに依存しています。そのため、HDDの動作中に、外部の振動や移動及び落下などの予期せぬ干渉が加わると、HDDに予期せぬ問題が発生し、最悪の場合ヘッド/ディスクが損傷し、HDDの破損につながります。HDDがサーバー環境に設置されている場合、移動や落下に遭遇する可能性は低くなりますが、発熱が大きいことを考慮し、サーバーには通常、放熱を補助する高効率の冷却ファンが装備されています。高効率ファンの高速回転による筐体の振動は避けられません。ハイエンドのエンタープライズクラスのHDDは主にサーバーで使用され、高い信頼性が謳われるHDDが本当に信頼に足るものかどうか、サーバーの動作中、高周波振動の環境下で、通常の伝送性能を維持できるのでしょうか？   検証事例から実測値を比較してみた アリオンは、サーバー関連コンポーネントの専門的なテストラボとして、関連する問題の検証に対応する検証ノウハウを有しており、実際のアプリケーション環境を通じて、HDDがテストに合格できるかどうかを確認しました。次の図2は、検証を実行する準備が整ったサーバーの概略図です。実際のテストでは、サーバー内のすべてのHDDスロットにHDDが設置され、カスタマイズされたソフトウェアに従いファンの速度が制御されています。ファンの速度をさまざまなパーセンテージに設定した上で、同時にHDDでパフォーマンステストを実行し、テスト結果を記録しました。また、テスト実施前に、他の設備の振動による干渉を避けるため、テスト用HDDを安定したプラットフォームに置いた上でパフォーマンステストを実行し、結果を基準値として収集しました。パフォーマンステストの方法は、書き込みテストを行い、4K/256Kのブロックサイズと一致させることです。さまざまなブランドのHDDの違いを比較するために、メインブランドが製造するエンタープライズクラスのHDDを3つ選び、テストを実施しました。   ファンの速度は、最高速度の半分の速度、即ち50%の速度設定から始まり、その後10%ずつ徐々に高めていき、最終的にファンの最大速度に達しました。異なる速度範囲で、性能が基準値と大きく異なるかどうかを比較します。   A. 256KB [...]

3D NAND, NVMe…SSDは次世代へ！Computex Taipei 2017

SSD（Solid State Drive）は現在のストレージ市場の主流製品です。台北で開催されたITトレードショー『Computex Taipei 2017』から、3D NAND Flashを搭載したNVMe接続のSSD商品が増加してきました。今やSSDは高性能であるだけでなく、高容量、低価格という利点も兼ね備えた製品となりつつあります。 SSD製品の豊富な検証実績を持つアリオンは、SSD Alliance（SSDA）のメンバーとしても活動しており、今年のComputex Taipei 2017ではSSDAブース内に展示しました。今回の記事では、3D NAND Flashの最新技術と、PCIe/NVMeインターフェイスを採用し始めた後のSSD市場への影響についてお話します。   3D [...]