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Technical Validation - Dell PowerStore
この情報は、ESG が公開している情報の和訳です。
※原文はこちら。
- はじめに
このレポートは、ソフトウェアのみのアップデートに焦点を当てたDell PowerStoreOS v2.1に関するESGの検証をまとめたものです。ESGは、PowerStoreOS v2.1が、ソフトウェアパフォーマンスの向上、NVMe-TCP、クラスタースケールアウトにより、データインフラの将来性を確保し、Data Resiliency Engine with dual parity（DRE-DP）によりデータの回復力を高めるのに役立つことを確認しました。
背景
データ量が増加し続ける今日、企業にはこのデータへの対応と管理が求められています。データの保存、保護、分析など、絶え間ない流入があります。最近のESGリサーチでは、企業は次のような調査を行っています。データをサポートする技術の導入を検討する際に、最も重要な機能と属性は何かという質問です。の取り組みがあります。回答者は、信頼性（44%）とパフォーマンス（43%）を最重要視していることが明らかになりました。を優先しています（図1参照）。
データ活用を支援する技術の導入を検討する場合 組織で最も重要な機能/属性は何ですか？(回答者の割合、N=338、5つまで回答可、上位5つまでの回答）
コスト効率よくパフォーマンスを向上させることを目的に、多くの企業がNVMe（nonvolatile memory express）に注目しています。オンプレミスのNVMeストレージで実現した効果について質問したところ、次のような答えが返ってきました。回答者のほぼ3分の2（62%）が、既存アプリケーションのパフォーマンスを向上させたと回答しています。また、半数以上（59%）は、ストレージインフラストラクチャの性能向上により、環境の「将来性」、つまり は、より要求の厳しい新しいワークロードをサポートします。
デルテクノロジーズは、最新のハードウェア（たとえばインテル Xeon スケーラブル・プロセッサー、デュアルポートのインテル® Core™ プロセッサー、Optane Storage Class Memory、エンドツーエンドのNVMeテクノロジーなどを組み合わせて利用しています）と、将来を見据えたコンテナベースのソフトウェアにより構成されています。PowerStoreエンタープライズストレージソリューションは、データセントリック、インテリジェント、アダプティブな設計となっています。
- データセントリックであらゆるワークロードを最適化
PowerStoreは、幅広いワークロードに対応し、ITインフラを簡素化します。ブロック、ファイル、VMware vVolsに対応したスケールアップ、スケールアウトアーキテクチャ、および 4:1のデータ削減を保証する常時データ削減機能。 - タスクを簡素化し、ITを緩和するインテリジェント
PowerStoreは、ストレージのプロビジョニングを自動化することで、IT部門に負担をかけません。VMwareおよび主要なDevOpsフレームワークと統合されたPowerStoreは、自動的に新しい クラスタリソースとインテリジェントなデータ配置の推奨を提供します。 - 適応性のあるデプロイメント、アプリのモビリティ、そして消費
PowerStoreは、柔軟性とセキュリティを最大化するため、以下のような機能を備えています。コンテナベースのマイクロサービスアーキテクチャで、PowerStore OSはアプライアンス上または仮想環境上にインストールされます。VMware vSphereを内蔵し、アプライアンス上で直接アプリを実行する機能（AppsON）を搭載しています。アプリケーションをアプライアンス上で直接実行することができ、効率性と機動性を高めることができます。
本レポートの残りの部分では、PowerStoreOSで利用可能な特定のソフトウェア機能を探ります。
- パフォーマンスの向上
ソフトウェアのみでの性能向上（PowerStoreOS v2.1での新機能）。 - NVMe over TCP
業界標準のEthernetインフラを活用した新しいエンドツーエンドのNVMeプロトコルのサポート (PowerStoreOS v2.1での新機能）。 - クラスタースケールアウト
最大4台のアプライアンスをクラスタリングすることで、より高いパフォーマンスと柔軟性を実現（PowerStoreOS v1.0 で導入済み）。 - DRE-DP
デュアルパリティによるDynamic Resiliency Engine (DRE)でデータの回復力を強化 (PowerStoreOS v2.0で導入済み)。
■ESG Technical Validation
マサチューセッツ州ホプキントンにあるデルテクノロジーズの施設において、PowerStoreストレージプラットフォームのESG検証テストが実施されました。このテストは、PowerStoreOS v2.1ソフトウェアの将来的な価値を実証するために設計されており、最新の パフォーマンス、スケーラビリティ、レジリエンシーの改善がされています。
パフォーマンスの向上
PowerStoreOS v2.1では、ソフトウェアのみによる強力な性能向上が盛り込まれています。これらの改善を定量化する目的で、ESGは業界標準のVdbench3ワークロードジェネレータを使用した性能テストを指示しました。
Vdbench のワークロードは、ベアメタルの Linux サーバー上で実行され、同じ PowerStore 5000T アプライアンス上で PowerStoreOS v1.0 と v2.1 を使ってテストされました。8KB の Vdbench ランダムブロックワークロードが、このテストと、このレポートの後半に記載されているすべてのパフォーマンステストに使用されました。
図3に示すように、PowerStoreOS v2.1へのアップグレードにより、Write パフォーマンスは 55% 向上し、Read/Writeの混在で 30% 改善されました。ESGは、書き込み性能の向上が、PowerStore を使用して展開される一般的な統合アプリケーションの組み合わせにプラスの効果をもたらすと確信しています。
図３.ソフトウェアアップデートでPowerStoreのパフォーマンスを向上させる
PowerStore 5000T、36ボリューム、FCホストアクセスプロトコル、Vdbench 8KBランダム
次にESGは、ファイバーチャネル、iSCSI、新しいNVMe-TCPプロトコルの性能を比較するテストを実施しました。各ホストアクセスプロトコルは、同じPowerStoreアプライアンスとサーバ構成でテストされました。
図 4 に示すように、最近追加された NVMe-TCP ホストアクセスプロトコルは、汎用イーサネットスイッチや アダプタはファイバーチャネルとほぼ同じ性能（±1%）を維持し、iSCSIより16～23%優れた性能を発揮しました。図中の 点線は、3つのプロトコルの応答時間がほぼ同じ（±10％）であることを示しています。
図４.PowerStoreOS v2.1 NVMe-TCPとFCおよびiSCSIの性能比較
PowerStore 5000T、Vdbench 8KBランダム
Why This Matters
ストレージの性能低下は、売上、生産性、競争力、顧客満足度に悪影響を及ぼす可能性があるため、企業はストレージハードウェアを追加するコストを回避しながら、データインフラの性能を最大限に維持することが不可欠です。これらの課題に対処するため、多くの組織がNVMeテクノロジーに注目しています。ESGの最近の調査では、回答者の70％が今後12か月間にNVMe over Fabricをすでに導入しているか、導入する予定であることを明らかにし、さらに24％がいずれNVMe over Fabricを導入することに関心を示しています。
ESGは、デルテクノロジーズがPowerStore NVMeベース・ストレージの性能を向上させたことを検証しました。PowerStoreOS v2.1では、ソフトウェアのみの性能向上（バージョン1.0と比較して最大55％高速化）により と、最近追加されたNVMe-TCPファブリックのサポート（FCとほぼ同等、iSCSIより最大23％高速化）です。これに基づき これらの結果から、企業はNVMe-TCPのサポートにより、既存のiSCSIインフラを最適化することができるとESGは指摘しています。FCなどの他のプロトコルを導入する場合と比較して、追加コストをかけずに導入することができます。
スケールアウトパフォーマンス
PowerStoreは、ストレージ容量と処理能力を独立して拡張し、企業の成長に対応することを可能にします。図5に示すように、1台のPowerStoreアプライアンスは、以下の方法で有効容量を最大2.8PBまで拡張することが可能です。ストレージデバイスとエンクロージャを追加 PowerStore Tでは、最初のPowerStoreからスケールアウトに対応しています。v1.0リリース、およびv2.0以降のPowerStore Xモデルでは、クラスタリングテクノロジを使用して、以下のようにパフォーマンスを向上させます。PowerStoreソリューションでは、1クラスタあたり最大4台のアプライアンス（8アクティブ/アクティブノード）をサポートしています。
PowerStoreスケールアウトクラスターは、初期設定時または既存の PowerStoreソリューション PowerStoreクラスタに追加される各アプライアンスには、処理能力、メモリが追加されます。と帯域幅を改善し、パフォーマンスとスケーラビリティを向上させます。PowerStoreアプライアンスのモデルが異なっても、同じ は、同じクラスタ内に異なるドライブタイプや容量のものを構成することができます。
図５. PowerStoreによるスケールアップとスケールアウト
■ESG Testing
ESGは、構成されたPowerStoreアプライアンスが2ノードクラスタに拡張検証を行いました。ウィザードによる直感的な操作で、10分足らずの間に12回のマウスクリックで、2ノードクラスタが作成されました。
次に、同じように構成された2台のPowerStoreモデル500Tアプライアンスを使用して、単一アプライアンスのパフォーマンスを比較しました。アプライアンスと2つのアプライアンスクラスターの比較 Vdbench ユーティリティを使用し、100%I/O の最大パフォーマンスを測定しました。I/Oアクティビティを 2 つのレベル（8スレッド、16スレッド）に分けて増加させた場合の読み取りワークロード。
図 6 のスクリーンショットは、2 台のアプライアンス/4 ノードで第 2 セットのテストを実行した後にキャプチャしたものです。クラスタ 右下の性能グラフは、2 台のアプライアンスからなるクラスタの性能が 1 台のアプライアンスと比較して、2 倍の IOPS と同程度のレイテンシを実現しました。
図６. シングルアプライアンスから2台のアプライアンスクラスターへのスケールアウト
次にESGは、3つのI/Oワークロード（100%リード、100%ライト、50%リード/50%ライト）の Vdbench テストセットを指示し、I/O 活動がピークレベル（32スレッド）まで増加した場合の PowerStore スケールアウト性能メリットを定量化することを目標にしました。
I/O 活動のピーク時の性能テストの結果は図7に示すとおりです。前の低レベルのテストと同様 2 台のアプライアンス・クラスターは、1 台のアプライアンスと比較して、1 秒あたり約 2 倍の I/O 数を維持しました。(2.01倍から2.12倍の間）。ESGは、このテストのI/Oレスポンスタイムが約2倍速かったことに注目しています。2 台のアプライアンスクラスターは、I/O 活動とホストキューイングのレベルが低い前回のテストと比較して この原因は 2ノードクラスタの処理能力向上によるものです。
図７. PowerStoreOS v2.1によるスケールアウト
PowerStore 500T、24ボリューム、Vdbench 8KBランダム
PowerStoreの新しいスケールアウトアーキテクチャのレビューと上記の結果に基づき、ESGは以下のことを確信しています。同様に構成されたPowerStoreアプライアンスをクラスタに追加することで、ほぼ直線的なパフォーマンスのスケーラビリティを最大で実現することができます。現在サポートされているのは、1クラスタあたり4アプライアンス/8ノードまでです。
Why This Matters
データは急速に増加していますが、その増加のスピードや量は必ずしも予測できるものではありません。そのため、企業は、ある時点でどれだけのストレージ容量や性能が必要になるのか、正確に把握できない場合があります。このため、組織は、進化するビジネスニーズに合わせて拡張できるストレージソリューションを求めています。ESGの最近の調査では、新しいデータセンター・インフラの購入に最も影響を与える要因の優先順位を尋ねたところ、回答者の57%が拡張性を重要または重要な検討事項としました。
ESGは、Dell PowerStoreOS v2.1のクラスタースケールサポートにより、企業はビジネスニーズに合わせてデータインフラを拡張できることを検証しています。1台のPowerStore 500Tアプライアンスと2台のアプライアンスクラスタのパフォーマンスを比較したスケールアウトテストでは、同等の応答時間を維持したままIOPSが2倍になったことが証明されています。これにより、ユーザはオーバープロビジョニングされたストレージサイロの管理に伴う複雑さとコストを回避しながら、ビジネスにおけるアプリケーションパフォーマンスのニーズを満たすことができます。またESGは、パフォーマンス機能を追加することなく、容量を拡張するオプションがあることにも注目しています。
データをよりスマートに保護する方法
PowerStore Dynamic Resiliency Engine（DRE）は、従来のRAID（Redundant Array of Independent Drives）よりも分散化、自動化、効率化を目指して設計された、ソフトウェアベースのインテリジェントなドライブ障害冗長化手法である。デュアルパリティのサポートは、ビジネスクリティカルなアプリケーションの回復力を高めることを目的として、PowerStoreOS v2.0 で導入されました。
パリティとスペアリングのためにドライブ全体を消費する従来のRAIDアルゴリズムと比較すると、パリティとスペア容量は データを書き込む際に、DREレジリエンシーグループ内でインテリジェントに分散されます。この例では（図 8 参照）、データおよびパリティ ボリューム1（緑色で表示）への書き込みは、レジリエンシーグループ内の複数のドライブに分散されます。デュアルパリティの使用 PowerStoreOS v2.0で導入されたオプションにより、PowerStoreアプライアンスは2台のドライブの同時故障をサポートすることができます。同じレジリエンスグループ内で（赤い×印で表示）。
図８. PowerStore DRE-DPのサポート
従来のRAIDとPowerStore DREの違いを表1にまとめました。
表１. 従来のRAIDとPowerStore DREの比較
ESGは、Vdbenchユーティリティを使用して、DREのデュアルパリティとシングルパリティの性能を比較する一連のテストを指示しました。両方のテストに、21台のNVMeソリッドステートドライブを搭載した同じPowerStore 5000Tアプライアンスが使用されました。図9に示すように、デュアルパリティの性能は、シングルパリティの性能とほぼ同じでした（±4%）。ESGは、この一連のテストにおいて、以下の点に注目しました。PowerStoreの管理コンソールでは、シングルパリティとデュアルパリティで同じ量の使用可能容量が表示されました。
図９. PowerStore DREのデュアルパリティとシングルパリティの性能比較
PowerStore DRE デュアルパリティとシングルパリティの性能比較
PowerStore 5000T、FCホストアタッチ、32ボリューム、Vdbench 8KBランダム
Why This Matters
ダウンタイムはビジネスの様々な側面に悪影響を及ぼすため、企業はダウンタイムに対して寛容ではありません。ESGリサーチの調査によると、アプリケーションのダウンタイムやデータの損失が組織に与える影響として、従業員の生産性の低下（46％）、長期プロジェクトやビジネスに不可欠なプロジェクトからのITリソースの転用（45％）が最も多く報告されているとのことです。
ESGは、PowerStoreのDRE-DPサポートが、より高いレベルのレジリエンスとリカバリを提供することを確認しています。シングルパリティと比較して、パフォーマンスや容量のオーバーヘッドがありません。デュアルパリティによるデータ消失の確率は低いものの 最近のソリッドステートドライブの故障は非常に少なくなっていますが、ESGではデュアルパリティの使用を推奨しています。シングルパリティと比較して、パフォーマンスや容量のオーバーヘッドがほぼゼロになります。
■The Bigger Truth
ESGリサーチの最近の調査によると、ストレージ購入の意思決定者の27%が、オンプレミスのプライマリ/アクティブデータの容量は今後3年間で毎年50%以上増加すると考えていることが明らかになりました。そして、この成長はすぐには減速しないようです。このような企業は、容量と性能のニーズの増大に合わせてコスト効率よく拡張・縮小できる、将来性のあるストレージ・ソリューションを必要としています。
ストレージ業界で40年以上の経験を持つデルテクノロジーズ（EMCの買収に伴い）は、何十ものストレージソリューションを構築してきました。2020年に提供が開始されたデルのフラッグシップエンタープライズストレージソリューションである PowerStore は すでに 1.5 エクサバイトを超える有効容量をサポートするまでに成長しています。
データセントリックでインテリジェント、かつ適応性に優れた PowerStore のアーキテクチャは、IT 部門に提供することを目的に設計されました。このインフラは、変化する要件にコスト効率よく対応することができ、将来を見据えたデータインフラとなります。PowerStore の Future-proof Program には、3年間の満足度保証、4:1のデータ削減保証、オンデマンド消費モデル、フォークリフトによる移行が不要な Anytime Upgrade、継続的に提供される包括的なソフトウェアなどを提供しています。
ESGは、PowerStoreOS v2.1に含まれるソフトウェア機能により、パフォーマンス、スケーラビリティ、およびデータ 耐障害性：
- PowerStoreOS v1.0からPowerStoreOS v2.1へのソフトウェアのみのアップグレードにより、書き込み性能が55%向上し、書き込み性能も向上しました。リード/ライトの混合性能30%向上
- 最近追加されたNVMe-TCPプロトコルのサポートは、コモディティイーサネットインフラストラクチャを活用することで、ほぼ同等のパフォーマンスを実現します。ファイバーチャネルと同等の性能、iSCSIと比較して最大23%の性能向上を実現
- 2台のアプライアンスからなるスケールアウトPowerStore 500Tクラスタは、1台のPowerStoreアプライアンスの2倍のパフォーマンスを実現
- DRE-DPは、22台のドライブからなる回復力グループにおいて、DREシングルパリティと同じ性能と容量のオーバーヘッドで、回復力と可用性を向上
従来のストレージソリューションや競合他社のストレージソリューションの限界を克服し、ソフトウェアのみのアップグレードでより高いパフォーマンス、拡張性、および耐障害性を実現できるエンタープライズストレージソリューションでデータインフラの将来性を確保したいと考えている場合、Dell PowerStoreを深く検討することをESGでは推奨しています。
■Appendix
表２. PowerStoreOS v1.0とv2.1の性能比較
表３. NVMe-TCP、FC、iSCSIの性能比較
表４. 1アプライアンスと2アプライアンスによる性能比較
表５. DREシングルパリティとデュアルパリティの性能比較