ストレージ技術基礎(2)

ディスク性能の指標

HDDなどのディスクの性能は以下の指標で表されます。

  • 応答時間
  • IOPS
  • スループット

応答時間

1回の読み書き処理に発生する時間で、単位はms(ミリ秒)で表されます。

IOPS

IOPS(Input Output per Second)は、1秒間に何回のデータ書き込み/読み出しが可能かを表す指標です。
データベースへの読み書きなど、特にトランザクションが多く発生するサービスで重要視されます。

IOPSは以下のいづれかの式で算出可能です。

  • IOPS = 1/ 1回のIOにかかる平均時間(秒)
  • IOPS = 1/ ディスク読み出し時間(秒)
  • IOPS = 1/ (平均待ち時間(秒) + データ転送時間(秒))
  • IOPS = 1/ (平均シーク時間(秒) + 平均回転待ち時間(秒) + データ転送時間(秒))

スループット

1秒間にどれだけどデータを書き込み/読み出し可能かを表す指標です。
動画配信などの特にストリーミング系のサービスで重要視されます。

スループットは以下の式で算出可能です。

  • IOPS × 1回に読み出すデータ量

IOPSとスループットの算出

毎分6,000回転,平均位置決め時間20ミリ秒で,1トラック当たりの記憶容量20kバイトの磁気ディスク装置がある。1ブロック4kバイトのデータを1ブロック転送するのに要する時間は何ミリ秒か。ここで,磁気ディスクコントローラーのオーバーヘッドは無視できるものとし,1kバイト=1,000バイトとする。 (基本情報技術者 平成17年春期 問22)

上記問題からIOPSとスループットを算出してみます。ストレージ技術基礎(1)でディスクの読み出し時間は27msと算出していますのでIOPSは、

1s / 0.027 = 37 IOPS

となります。

スループットは、

37 * 4 = 148KB/s

となります。

HDDのインターフェース

HDDのインターフェースにはいくつか種類があり、それぞれに特徴があります。

種類 接続方式 パフォーマンス 信頼性 価格 特徴 用途
SCSI 内蔵/外付インターフェース 2560Mbps (Ultra320SCSI) SCSI(Small Computer System Interface)は、ストレージのインターフェースとしては最も代表的なインターフェースで、すでに多くの実績あり。信頼性が高いことが特徴。 中小型サーバーが中心
FC(Fibre channel) ネットワークインターフェース 16Gbps 光ファイバーで接続され、高信頼と高パフォーマンスが特徴。ただし価格も高価。 大規模SAN向けインターフェース
SAS 内蔵/外付インターフェース 6Gbps SAS(Serial Attached SCSI)は、パフォーマンスもコストも中位に位置しているインターフェース。SATAを意識して標準化されているため、SASとSATAで共通の接続ができるのが特徴。 小型サーバが中心
SATA 内蔵/外付インターフェース 6Gbps SATA(Serial Advanced Technology Attachment)は、低価格で高速転送を実現。ただし信頼性は低い。 一般PCやバックアップ用アーカイブが中心
iSCSI ネットワークインターフェース 1Gbps/10Gbps IPネットワークを利用して接続するインターフェース。専用機器やケーブルを不要にすることで、低コストを実現。 中小型SAN向けインターフェース
FCoE ネットワークインターフェース 1Gbps/10Gbps FCをイーサネットを利用して実現するインターフェース。FCをイーサネットに統合することで、コストを削減することが可能。 大規模サーバー向け
InfiniBand ネットワークインターフェース 100Gbps (EDR) イーサネットよりも低遅延/高信頼性が特徴のインターフェース。最近は機械学習などの低遅延が必要なサービスで注目されている。 エンタープライズやHPC(High Performance Computing)向け

それぞれのインターフェースを系列でまとめると以下のような図になります。

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