DirectFlash™ ファブリック ― FlashArray で NVMe-oF を可能に

シニアシステムズエンジニアの澤藤です。今回ご紹介する記事は、ソフトウェアエンジニアリング Roland Dreier（ローランド・ドレイア）による「DirectFlash ファブリック ― FlashArray で NVMe-oF を可能に」です。

DirectFlash™ ファブリックのリリースは、ピュア・ストレージの NVMe 戦略の中でも画期的なできごとです。ピュア・ストレージは、フラッシュの可能性を最大限に引き出す NVMe の重要性を認識し、最初の FlashArray//M でのサポートを設計しました。FlashArray//X と DirectFlash テクノロジーは、SAS や SATA ベースの SSD に対して NVMe が持つ革新的なメリットを示しました。

以前のブログ（英語）でも説明したように、次なるステップは、サーバーがネイティブな NVMe over Fabrics（NVMe-oF）を使用して FlashArray™ にアクセスできるようにすることです。これにより、ストレージのパフォーマンスと効率がさらに向上します。Purity 5.2 では、FlashArray//X で NVMe-oF over RoCE（RDMA over Converged Ethernet）の利用が可能です。ピュア・ストレージは、SaaS や他のオンラインアプリケーションを構築するためにクラウドアーキテクチャを使用しているお客様へ FlashArray を提供してきました。以前は、これらのアプリケーションは直接接続ストレージ（DAS）の使用を余儀なくされていました。それは以下のような理由からです。

iSCSI のパフォーマンスが不十分。TCP 処理だけでなく SCSI のオーバーヘッドもサーバーに負担をかけている。
イーサネットのみのデータセンターにファイバーチャネル SAN を追加するという考えや専門知識がない。

しかし、DAS を使用することは、外部共有ストレージの利点を放棄してしまうことを意味します。

25 G および 100 G のイーサネットスイッチと、ハードウェアオフロード RoCE をサポートする Broadcom 社、Cisco 社、Marvell 社、Mellanox 社の NIC を組み合わせることにより、イーサネットファブリック上で高性能なエンタープライズクラスのストレージを実現できます。NVMe-oF は RoCE 上で効率的に動作し、NVMe のパフォーマンスを実用レベルに引き上げます。同じファブリックを使用した NVMe/RoCE と iSCSI を比較した場合、アプリケーションのパフォーマンスにおいて非常に優れたメリットがあります。私たちがテストしたケースでは、エンタープライズデータサービスで DAS と同等のパフォーマンスが得られました。

そのようなアプリケーションは通常、NoSQL と SQL データベースの両方を備えた Linux 上に構築されています。NVMe 標準化団体は Linux コミュニティと密に協力し、標準がリリースされた同日に Linux カーネルでのオープンソースドライバのサポートを実現しました（こちらのようなピュア・ストレージからの支援も含まれます）。

私は、Git が開発される以前から Linux RDMA スタックに取り組んできました（これは私が知る最も初期のコミットの 1 つです）。そして、NVMe/RoCE の最先端のテクノロジーを使用した速やかな Linux サポートの実現を見てきました。Red Hat Enterprise Linux や SuSE Linux Enterprise Server といったエンタープライズ Linux ディストリビューションにも、NVMe/RoCE ドライバが含まれています。

NVMe-oF は複数のトランスポートをサポートしています。RoCE に加え、ファイバーチャネルと TCP の両方で標準が策定されています。ピュア・ストレージは、NVMe/RoCE の実装をいち早く決定しました。もちろん、NVMe/FC と NVMe/TCP の実装も将来の計画に含まれています。私たちが RoCE 製品をいち早く提供することに注力した理由は、これまでに FlashArray を検討していなかったお客様に対して、魅力的な製品を提供できると考えたからです。また RoCE は、オペレーティングシステムとアプリケーションの準備が整っているプロトコルでもあります。

DirectFlash NVME-oF の変遷

「ファイバーチャネルの時代は終わった」などと言うつもりはありません。FC HBA はすでに SCSI-FCP のデータ移動をオフロードします。NVMe/FC と SCSI-FCP の違いは、NVMe/RoCE と iSCSI の違いほど顕著ではないのです。しかし、NVMe には依然としてスタックの軽量化と複数キューという利点があります。それでも、ファイバーチャネルはより保守的な市場であり、幅広いアプリケーションのサポートと Linux 以外のオペレーティングシステムのサポートが求められています。

ファイバーチャネルストレージを検討しているのであれば、FlashArray//X こそが最善のソリューションであると私は確信しています。現在出荷している FlashArray//X は、NVMe/FC に対応しています。実際、私たちのエンジニアリングラボでは、NVMe/FC プロトタイプを実行しています。

NVMe/FC をサポートする Purity がリリースされたときは、このサポートを受けるためにソフトウェアのアップグレードが必要になります。ここで NVMe/FC についてお話しするのは早いかもしれませんが、ピュア・ストレージは熱心に開発に取り組んでいます。詳細については、ブログでお伝えしていきたいと思っています。