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高価なストレージを導入する価値はあるのか？ストレージベンチマーク（後編）

この記事を読むのにかかる時間の目安： 約 13 分 55 秒

今回はネットワーク経由のファイルアクセスを測定してみました。

Crystal Disk Mark は全機種にて測定。実際のファイル転送の速度は、主要機種のみでテストしています。

種別 機種名
サーバ FUJITSU PRIMERGY RX300 S4
SAS / SATA, RAID キャッシュ ON / OFF
FUJITSU PRIMERGY RX100 S6
各種ストレージ DataRobotics Drobo FS
DataRobotics Drobo Pro FS
DataRobotics Drobo B800fs
DataRobotics Drobo Elite
DataRobotics Drobo B800i
Tera Station TS-XH2.0TL/R6

テスト方法について

Crystal Disk Mark によるテスト ：
　HP ProLiant ML110 G6 ( Windows7 ) からファイル共有でアクセスし、 Crystal Disk Mark を使って測定。ディスク領域は 1GB 使用。
　iSCSI 機器は、 Microsoft ソフトウェア iSCSI イニシエータを使用しマウントしています。

実際のファイルコピーによるテスト ：
　一部機種のみで測定。HP ProLiant ML110 G6 ( Windows7 ) からファイル共有でアクセスし、Windows エクスプローラで 1GB のファイル 10個の転送にかかる時間を測定。
　 iSCSI 機器は、 Microsoft ソフトウェア iSCSI イニシエータを使用し FUJITSU PRIMERGY RX300 S4 に接続して測定。

　1ファイルずつ直列に送信 ……
　　普通にファイルをコピーした場合の処理速度です。ファイルは 1つずつ順番に送信します。
　　負荷が低めです。 「同時アクセスするクライアントは1個だけ」を想定したテストです。

　10ファイルを並列に送信 ……
　　10ファイルをまとめて並列コピーした場合の処理速度です。ファイルは 10個同時に送信します。
　　負荷が高めです。 「同時アクセスするクライアントは10個」を想定したテストです。

ベンチマーク結果

結果は以下の通りです。

Drobo FS

NIC : 1000Base-T x 1
RAID : Beyond-RAID
接続 : Windows ファイル共有(SMB)

シーケンシャル・ランダムアクセス
Drobo FS
Sequential Read 41.8 MB/sec
Sequential Write 34.3 MB/sec
Random (512k) Read 17.4 MB/sec
Random (512k) Write 27.0 MB/sec
Random (4k) Read 0.5 MB/sec
Random (4k) Write 1.3 MB/sec

　データストレージロボット Drobo シリーズの一番人気商品です。
　パフォーマンスは、いたって普通。特別速くもなく遅くもないといった感じです。
　それだけ無難に使えるストレージとも言えます。

実際のファイルコピー速度
Drobo FS
1ファイルずつ直列に送信した場合 25.62 MB/sec (390秒)
10ファイルを並列に送信した場合 9.12 MB/sec (1100秒)

　NAS は内蔵のプロセッサが貧弱なため負荷に弱く、アクセスが集中するとパフォーマンスが大きく低下します。この数値を見れば、並列処理に弱く大規模な環境には向いていないことがよく分かります。

　あくまで個人・SOHO向けのストレージと言えるでしょう。

Tera Station TS-XH2.0TL/R6


※当店での取り扱い無し

NIC : 1000Base-T x 2
RAID : RAID 5
接続 : Windows ファイル共有(SMB)

シーケンシャル・ランダムアクセス
TS-XH2.0TL/R6
Sequential Read 42.7 MB/sec
Sequential Write 28.9 MB/sec
Random (512k) Read 17.3 MB/sec
Random (512k) Write 28.6 MB/sec
Random (4k) Read 0.6 MB/sec
Random (4k) Write 6.1 MB/sec

　広く利用されている “Tera Station” シリーズの NAS です。パフォーマンスはいたって普通、良くも悪くもありません。

実際のファイルコピー速度
TS-XH2.0TL/R6
1ファイルずつ直列に送信した場合 24.37 MB/sec (410秒)
10ファイルを並列に送信した場合 8.37 MB/sec (1200秒)

　Crystal Disk Mark では 42.7 MB/sec を記録していても、実際にアクセスが集中すると、 8.37 MB/sec にまで低下してしまいました。今回の最低記録です。
　Tera Station だから遅いというわけではなく、 ほとんどの NAS に、このような傾向があります。そのコンセプトから負荷に弱く、こういった結果になるのは避けられません。

Drobo Pro FS / Drobo B800fs

NIC : 1000Base-T x 2
RAID : Beyond-RAID
接続 : Windows ファイル共有(SMB)

シーケンシャル・ランダムアクセス
Drobo Pro FS Drobo B800fs
Sequential Read 47.1 MB/sec 47.8 MB/sec
Sequential Write 39.4 MB/sec 42.6 MB/sec
Random (512k) Read 20.1 MB/sec 22.3 MB/sec
Random (512k) Write 30.1 MB/sec 39.1 MB/sec
Random (4k) Read 0.6 MB/sec 0.6 MB/sec
Random (4k) Write 3.1 MB/sec 3.1 MB/sec

　ハードディスクを8台搭載可能になった、データストレージロボット Drobo FS の上位機種です。
　Drobo Pro FS は、Drobo FS から 1～2割程度高速化。最新機種の Drobo B800fs は、そこからさらに高速化しています。
　あまり劇的な変化ではありませんが、着実に進化しています。特に書き込み速度はエントリーサーバよりも高めです。

FUJITSU PRIMERGY RX100 S6

NIC : 1000Base-T x 2
RAID : Host-RAID / RAID 1
接続 : Windows ファイル共有

シーケンシャル・ランダムアクセス
FUJITSU PRIMERGY RX100 S6
Sequential Read 54.2 MB/sec
Sequential Write 34.3 MB/sec
Random (512k) Read 17.4 MB/sec
Random (512k) Write 27.0 MB/sec
Random (4k) Read 0.5 MB/sec
Random (4k) Write 1.3 MB/sec

　静音性で人気の1Uラックサーバです。1ソケットのエントリーサーバとしては、きわめて一般的なスペックです。ベンチマーク結果は、良くも悪くも普通の結果でした。
　Host-RAID を使っているエントリーサーバならば、どの機種を使ってもだいたいこの程度の結果が出ます。

実際のファイルコピー速度
RX100 S6
1ファイルずつ直列に送信した場合 35.75 MB/sec (280秒)
10ファイルを並列に送信した場合 41.62 MB/sec (240秒)

　NAS とストレージサーバーの違いが、はっきり出ました。特に並列処理では Tera Station の 4.9倍の処理速度です。
　組み込み用途に利用されている ARM CPU と、一般向けの IA サーバに搭載されている Xeon との性能差が現れました。将来的には ARM CPU もサーバ向けに進出するようですが、少なくとも現時点では Xeon の圧勝です。
　Windows ファイル共有 (SMB) の処理は案外重たく、一般的な組み込み向けの CPU には荷が重いことがよくわかります。
　しかもファイルサーバなら、アンチウィルスソフト等を動作させることもできるので、ファイルサーバ経由でのウィルス感染もある程度防止することができます。やはり、性能と信頼性ではファイルサーバが上です。

　唯一の問題は、搭載可能なハードディスクの台数が少ないことです。3.5 インチ HDD なら、 2 台しか搭載できません。大容量ストレージを構築したい場合は、外付けストレージの活用が必要になってきます。

FUJITSU PRIMERGY RX300 S4 ストレージサーバモデル

NIC : 1000Base-T x 2
RAID : LSI MegaRAID SAS アレイコントローラカード 256MBキャッシュ搭載 / RAID 5
接続 : Windows ファイル共有

シーケンシャル・ランダムアクセス
RX300 S4
SATA
(キャッシュ無し)		 SAS
(キャッシュ無し)		 SATA
(キャッシュ有り)		 SAS
(キャッシュ有り)
Sequential Read 101.5 MB/sec 99.3 MB/sec 96.3 MB/sec 98.8 MB/sec
Sequential Write 23.8 MB/sec 8.9 MB/sec 85.9 MB/sec 108.8 MB/sec
Random (512k) Read 37.8 MB/sec 52.1 MB/sec 38.0 MB/sec 48.5 MB/sec
Random (512k) Write 9.9 MB/sec 9.2 MB/sec 57.6 MB/sec 77.2 MB/sec
Random (4k) Read 0.5 MB/sec 1.1 MB/sec 0.7 MB/sec 1.1 MB/sec
Random (4k) Write 0.4 MB/sec 0.5 MB/sec 1.5 MB/sec 4.3 MB/sec

　「キャッシュ有り」と「キャッシュ無し」とを比べると、書き込み速度に大きな差が出ました。RAID 5は書き込み時にパリティの計算を行うので、どうしても Write 速度が低くなります。キャッシュ内蔵の RAID カードであれば、その遅さをカバーできます。

　SATA / SAS を比べると、ある程度の差はあるのですが、場合によっては結果が逆転することもあり、あまり有意な差は認められませんでした。仕組み上 SATA のほうが速いということは考えにくく、測定誤差かもしれません。

実際のファイルコピー速度
　　PRIMERGY RX300 S4 ストレージサーバ (SATA,キャッシュ無し)　　
1ファイルずつ直列に送信した場合 40.0MB/sec (250秒)
10ファイルを並列に送信した場合 41.6MB/sec (240秒)

　NAS とは段違いの性能を発揮しました。特に、複数のファイルを並列に送信した場合においても、速度が落ち込みません。このモデルならば負荷にも強く、大人数でのアクセスにも耐えうるファイルサーバが構築できます。

　しかし、 RX100 S6 と比べてあまり大きな差はありませんでした。Crystal Disk Mark でのシーケンシャル・ランダムアクセスの伸びを生かしきれていません。ファイル共有部分がネックになっているのでしょうか？
　本体に搭載可能なハードディスクの台数は RX100 S6 よりも多いので、大容量なところがアドバンテージになります。

Droo B800i / Drobo Elite

NIC : 1000Base-T x 2
RAID : Beyond-RAID
接続 : PRIMERGY RX300 S4 に iSCSI 接続。テストの際は、ML110 G6 から RX300 S4 を経由してテストしています。

　Drobo B800i　 　Drobo Elite　
Sequential Read 100.4 MB/sec 92.6 MB/sec
Sequential Write 82.4 MB/sec 62.6 MB/sec
Random (512k) Read 35.3 MB/sec 29.7 MB/sec
Random (512k) Write 52.2 MB/sec 41.2 MB/sec
Random (4k) Read 0.6 MB/sec 0.5 MB/sec
Random (4k) Write 1.3 MB/sec 0.9 MB/sec

　全体的に高めのパフォーマンスを発揮しています。同じような性能ですが、Drobo B800i のほうが全体的に 10% ～ 20% ほど高速。
　これだけの速度なら、 VMware の仮想OSをインストールしても満足できる速度で利用できそうです。

実際のファイルコピー速度
Drobo B800i
1ファイルずつ直列に送信した場合 43.5MB/sec (230秒)
10ファイルを並列に送信した場合 39.2MB/sec (255秒)

　こちらも、非常に高いパフォーマンスを発揮しました。 iSCSI ですので大量のクライアントから同時に接続して利用するようなことはできませんが、アプリケーションサーバ・データベースサーバ等の容量が不足した場合の追加ストレージとして、有望な選択肢になります。
　もちろん、 VMware の仮想サーバインストール用としても最適です。

　Drobo B800i/Elite 自体はあくまで iSCSI ストレージですので、 Windows ファイル共有（SMB）のプロトコルを処理しません。このパフォーマンスの高さは、接続先の PRIMERGY RX300 S4 の性能による部分も多々あります。
　では、パフォーマンスを PRIMERGY RX300 S4 と比較してみます。

機種 Sequential Read Sequential Write Random (512k) Read Random (512k) Write Random (4k) Read Random (4k) Write
PRIMERGY
RX300 S4
SATA キャッシュ無し		 101.5 MB/sec 23.8 MB/sec 37.8 MB/sec 9.9 MB/sec 0.5 MB/sec 0.4 MB/sec
PRIMERGY
RX300 S4
SATA キャッシュ有り		 96.3 MB/sec 85.9 MB/sec 38.0 MB/sec 57.6 MB/sec 0.7 MB/sec 1.5 MB/sec
Drobo B800i 100.4 MB/sec 82.4 MB/sec 35.3 MB/sec 52.2 MB/sec 0.6 MB/sec 1.3 MB/sec

　イーサネット経由で利用している外部ストレージにも関わらず、性能がほとんど低下していません。iSCSI 接続をしても、HDD を本体に搭載した場合と比較してもパフォーマンスが低下しませんでした。
　それどころか、キャッシュ無しの構成と比較すると、書き込みは高速化しています。

　今回は「キャッシュを搭載した高性能 RAID カードと同等の速度で、なおかつ大容量」という、非常に優秀な結果でした。
　このようなストレージは「サーバ本体のディスク容量が不足した際、パフォーマンスを落とさずに容量を追加したい」際の有望な選択肢になります。今回の例だと、本体+ストレージ併せてディスク14台、合計 36TB(8x3TB + 6x2TB) の大容量ストレージを構築できます。

　ターゲットとしては「 iSCSI でサーバの容量を拡張したいが、専用ストレージは高価だし、できるだけ安く済ませたい」というユーザでしょうか。

まとめ

最後に、これらの結果を全部まとめた表にしてみました。

1. CrystalDiskMark による、シーケンシャル／ランダムの速度
機種 Sequential Read Sequential Write Random (512k) Read Random (512k) Write Random (4k) Read Random (4k) Write
Drobo FS 41.8 MB/sec 34.3 MB/sec 17.4 MB/sec 27.0 MB/sec 0.5 MB/sec 1.3 MB/sec
Tera Station
TS-XH2.0TL/R6		 42.7 MB/sec 28.9 MB/sec 17.3 MB/sec 28.6 MB/sec 0.6 MB/sec 6.1 MB/sec
Drobo Pro FS 47.1 MB/sec 39.4 MB/sec 20.1 MB/sec 30.1 MB/sec 0.6 MB/sec 3.1 MB/sec
Drobo B800fs 47.8 MB/sec 42.6 MB/sec 22.3 MB/sec 39.1 MB/sec 0.6 MB/sec 3.1 MB/sec
PRIMERGY
RX100 S6		 54.2 MB/sec 34.3 MB/sec 17.4 MB/sec 27.0 MB/sec 0.5 MB/sec 1.3 MB/sec
PRIMERGY
RX300 S4
SATA キャッシュ無し		 101.5 MB/sec 23.8 MB/sec 37.8 MB/sec 9.9 MB/sec 0.5 MB/sec 0.4 MB/sec
PRIMERGY
RX300 S4
SAS キャッシュ無し		 99.3 MB/sec 8.9 MB/sec 52.1 MB/sec 9.2 MB/sec 1.1 MB/sec 0.5 MB/sec
PRIMERGY
RX300 S4
SATA キャッシュ有り		 96.3 MB/sec 85.9 MB/sec 38.0 MB/sec 57.6 MB/sec 0.7 MB/sec 1.5 MB/sec
PRIMERGY
RX300 S4
SAS キャッシュ有り		 99.3 MB/sec 108.8 MB/sec 48.5 MB/sec 77.2 MB/sec 1.1 MB/sec 4.3 MB/sec
Drobo B800i 100.4 MB/sec 82.4 MB/sec 35.3 MB/sec 52.2 MB/sec 0.6 MB/sec 1.3 MB/sec
Drobo Elite 92.6 MB/sec 62.6 MB/sec 29.7 MB/sec 41.2 MB/sec 0.5 MB/sec 0.9 MB/sec

　前回と同様、ストレージサーバの速さが際立っています。

2. 共有フォルダへのファイルコピー速度
機種 1ファイルずつ直列に送信した場合 10ファイルを並列に送信した場合
PRIMERGY RX300 S4
ストレージサーバカスタム		 40.0 MB/sec (250秒) 41.6 MB/sec (240秒)
PRIMERGY RX100 S6 35.7 MB/sec (280秒) 41.6 MB/sec (240秒)
Drobo B800i 43.5 MB/sec (230秒) 39.2 MB/sec (255秒)
Drobo FS 25.6 MB/sec (390秒) 9.1 MB/sec (1100秒)
Tera Station
TS-XH2.0TL/R6		 24.3 MB/sec (410秒) 8.3 MB/sec (1200秒)

　右側の「10ファイルを並列に送信した場合」に注目。こちらが同時アクセスによる負荷をかけた場合です。
　RX300 S4 / RX100 S6 / Drobo B800i の3機種は負荷がかかっても性能を維持していますが、 Drobo FS / TS-XH2.0TL/R6 は速度が半分以下にまで低下しました。

NASは負荷に弱い

　1 ファイルずつ直列に送信した場合は、 RX300 S4 と比べて約 65% (Drobo FS) / 約 60% (TS-XH2.0TL/R6) 程度のパフォーマンスが出ましたが、10ファイルを並列に送信した場合は 約 21% (Drobo FS) / 約 19% (TS-XH2.0TL/R6) 程度のパフォーマンスしか出ていません。約 1/5 の処理速度です。

　しかし、価格の安さと手軽さは NAS だけのメリットです。特に Drobo なら、2TB + 3TB + 1TB ……という組合せもできるので、もしハードディスクの障害が発生しても「とりあえず余ったハードディスクを突っ込んでその場をしのぐ」という使い方もできます。
　ストレージサーバはメーカー純正 HDD やハードディスクトレイが必要になりますので、手軽さはありません。また OS 代も必要で、コストも高くつきます。専用ストレージは、もっと高価です。
　そのぶんパフォーマンスは高く、投資金額に見合った性能を発揮します。

NAS か、ストレージサーバか、専用ストレージか

前回のベンチマーク結果も踏まえ、長所・短所を表にまとめてみます。

－ NAS ストレージサーバ 専用ストレージ
機種 Drobo FS
Drobo B800fs		 FUJITSU PRIMERGY
HP ProLiant
IBM System x
DELL PowerEdge
NEC Express 5800		 IBM StrageSystem DS3500
IBM System Storage EXP2500
HP StorageWorks
価格 安価
( 数万円～ )		 中程度の価格
( 本体は数万円から。一式揃えると、十万円以上 )		 高価
( 数十万円から。専用ディスクも高価 )
対象ユーザ 個人・SOHO 企業内での利用 サービス提供者・SIer等
用途 ファイル保管用（少人数での利用）

写真(RAW・JPEG)等のデータ保存
パソコンのデータバックアップ
PCに入りきらない動画データの保存

 ファイル保管用（大人数での利用）

企業で使用するデータの保存・共有
研究開発部門にて観測データの保存
大容量の動画データの保存
CAD/CAMデータの保存等

 サーバの容量拡張・データベース用

大容量データベースの構築
大規模アプリケーションのデータ保存
仮想環境での利用
速度 低速～中速

アクセスが集中すると速度が低下

 中速～高速

アクセスが集中しても速度を維持

 高速

アクセスが集中しても速度を維持
長所 低コスト
管理の手間がかからない
安価な汎用HDDを利用可能(Drobo)		 ハードウェアや機能の拡張が容易
価格に対するパフォーマンスが高い
詳細なアクセス権限管理が可能		 エンクロージャ同士の接続で超大規模ストレージを構築可能
コントローラのマルチ構成で、パフォーマンスアップが可能
豊富な管理機能
短所 アクセスの集中に弱い
アクセス権限の管理は最低限		 サーバなので、設定・管理が必要
設定・管理にサーバの知識が必要		 専用トレイが入手困難
そのため、高価なメーカー純正 HDD が必要
1TB で 7万円程度

設定・管理にストレージの知識が必要

　すべての条件を満たそうとすると、予算がいくらあっても足りません。ある程度の割り切りがあれば、安く済ませることもできます。かといって「NAS に大量の動画データを保存し、大人数で利用する」「NAS をデータベースサーバの容量拡張用に使用する」という使い方は無茶です。

　無駄な出費を抑えつつ最適なパフォーマンスを発揮するためには、ストレージに何を求めるのかを正確に見定め、最適な製品を選択する必要があります。これは商品知識が必要になるため容易なことではありませんが、選定に自信のないお客様は当店スタッフが予算とニーズに合わせた最適なストレージをご提案させていただきます。お気軽にお問い合わせください。

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この投稿は 2011年7月28日 木曜日 14:32 に ストレージ カテゴリーに公開されました。 この投稿へのコメントは RSS 2.0 フィードで購読することができます。 現在コメント、トラックバックともに受け付けておりません。


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