クラウド コンピューティング環境におけるストレージの 6 つの必須要素は何ですか?

最近、クラウド コンピューティングに注目が集まっており、ストレージは基盤となるプラットフォームとして見られるようになっています。現在までに、多くのクラウド コンピューティング製品は、CPU コアの集合、固定量のメモリ割り当て、低速ストレージ、またはインターネットに接続された IP テクノロジーに制限されています。最近、クラウド コンピューティングとストレージ関連のテクノロジ、特に Web サービス アクセスの使用において興味深い進歩があり、これによりストレージへのアクセスがデバイス ファイルや NFS マウント ポイントに限定されなくなりました。

データの保存と管理の典型的な「エンタープライズ レベルの機能」は、IT アーキテクチャにおいて常に革新されています。ストレージ アーキテクトは、これらの特性がミッション クリティカルなアプリケーションや実稼働アプリケーションにとって重要であることを認識していますが、現在のクラウド コンピューティングにはそれが欠けています。このホワイト ペーパーの目的は、エンタープライズ クラウド コンピューティングにおけるストレージの 6 つの重要な要素について説明することです。

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要素1: パフォーマンス

パフォーマンスにはコストがかかります。適切に設計されたアプリケーションでは、パフォーマンスとコストがバランスが取れています。これを実現するための鍵は、企業のビジネス アプリケーションのパフォーマンスに合わせて適切なテクノロジを使用することです。そのためには、まず企業のビジネス言語を IT モードに変換する必要があります。この変換の難しさのため、企業は通常、静的な IT アーキテクチャで止まり、ビジネスのパフォーマンス要件の変化に対応できなくなります。エンタープライズ クラウド コンピューティングは、変化するパフォーマンス要件にさらに迅速に対応するプラットフォームを提供します。

初期のクラウド コンピューティング プラットフォームでは、ストレージ I/O のレイテンシは一般的に高くなっていました。これは、ベンダーがクラウド内のデータへのアクセス性を高めることに重点を置いているものの、パフォーマンス、帯域幅、IOPS に関連するサービス レベルの向上に重点を置いていないためです。レイテンシが高くなる理由は、アクセスのパターンとタイプ、およびストレージ分散の構成の 2 つです。

アクセス モデルには、OSI モデルの物理層の上にある複数の層のプロトコル (SOAP、NFS、TCP、IP、FCP など) の組み合わせが含まれます。データ アクセスには、共有物理サービス層 (イーサネットなど) と複数のプロトコル層 (SOAP や NFS など) が関係し、通常は専用の物理層 (FC など) よりも多くの遅延が発生します。市場にあるほとんどのクラウド コンピューティング プラットフォームにはインターネット経由のデータ アクセスが含まれており、これによりデータ アクセスの遅延が増大します。

ストレージ メディアの場合、ほとんどのクラウド コンピューティング市場では、RAID または JBOD 構成の SATA ディスクが使用されます。 SATA (以前はニアライン ディスクと考えられていました) のパフォーマンスは、一般的にエンタープライズ ディスク (通常は FC ディスクを指します) のパフォーマンスよりもわずかに劣るため、ストレージ デバイスのパフォーマンスはアプリケーションの要件よりも低くなります。

低パフォーマンスのストレージ メディアの比較的低い帯域幅と高レイテンシのアクセス パターンを考慮すると、ストレージ サブシステム全体を使用している企業は、より重要なビジネス アプリケーションのニーズをサポートできません。そのため、このアプローチは通常、テストと開発にのみ適しています。

比較すると、エンタープライズ クラウド コンピューティング プラットフォームでは、パフォーマンスの異なるストレージ層に対してより多くのオプションを提供する必要があります。たとえば、アプリケーションがテスト環境から本番環境に移行するなど、パフォーマンス要件が変化すると、ストレージ プラットフォームはこの変化に対応できる必要があります。理想的には、エンタープライズ クラウド コンピューティング ストレージには、ビジネス パフォーマンス要件を満たす適切な I/O パフォーマンス レベルを提供するように調整できる複数のパフォーマンス ゾーンが必要です。

最後に、エンタープライズ ハイエンド ストレージのパフォーマンス要件を満たすには、クラウド コンピューティング ソリューションで、現在使用されているものよりも高度なエンタープライズ レベルのテクノロジを採用する必要があります。一般的にはFC SANが使用されます。さらに、テクノロジーをどのように使用するかは、テクノロジー自体と同じくらい重要です。システム管理環境では、エンタープライズレベルの要件を満たす仮想マシン構成は、継続的に高いパフォーマンスを提供できる必要があります。

要素2: セキュリティ

セキュリティと仮想化は矛盾していると見なされることが多いです。結局のところ、仮想化により、アプリケーションは物理的なハードウェアとネットワークの境界から解放されます。言い換えれば、セキュリティとは境界を確立することです。企業は仮想化設計の初期アーキテクチャを考慮する必要があります。

ほとんどのクラウド コンピューティング市場では、パブリックかプライベートかを問わず、データ セキュリティは信頼に基づいており、通常はハイパーバイザーに組み込まれています。複数の VM が物理 LUN、CPU、メモリを共有する場合、データが破損したり、間違った VM によってアクセスされたりしないようにするのはハイパーバイザーの役割です。これは、クラスター化されたサーバーが長年直面してきたのと同じ根本的な課題です。プロセスを引き継ぐ必要がある可能性のある物理サーバーは、データ/アプリケーション/OS にアクセスできる必要があります。たとえば、オフホスト バックアップの場合、LUN を共通のバックアップ サーバーにマップする必要がある場合があります。

エンタープライズ クラウド コンピューティングでは、ビジネス データを保護する方法が 2 つあります。 1 つ目は、システム プログラム管理のセキュリティに関するものです。主な目標は、システムの使用をできるだけ少なくし、仮想マシンが他の仮想マシンによって悪影響を受けないようにすることです。企業は、オフホスト バックアップ サーバーなどの他のサーバーによる LUN へのアクセスも保護する必要があります。

他に注目すべき点はデータ チャネルです。企業は、重要な機能を維持するために必要な物理サーバーへのアクセスのみを提供するように注意する必要があります。これは、ゾーニング、LUN マスキング、アクセス リスト、および権限構成を使用した NPIV (SAN N ポート ID 仮想化) を通じて実現できます。

要素3: 自動化されたILMストレージ

情報ライフサイクル管理 (ILM) は、階層型ストレージを販売するベンダーが推進する非常に効果的なマーケティング キャンペーンとなっています。 ILM は本質的には非常にシンプルです (ストレージのコストとデータのビジネス価値を一致させる) が、実際の課題は実際の実行効果から生じます。いわゆる ILM ソリューションの多くは、この目標を達成できるほど細分化されていません。

現在、従来の ILM は、市場のほとんどのクラウド コンピューティング プラットフォームに導入されていません。理由は2つあります。まず、多くのクラウド コンピューティング シナリオでは、ほとんどのディスク メディアが一般的な ILM ソリューションの最下位レベルのストレージとして使用されます。これにより、データを下位レベルに移行できなくなり、ILM を展開できなくなります。第二に、従来のクラウド コンピューティングは機能テスト/開発、概念実証 (POC)、Web サーバー テストなどによく使用されるため、多くの企業はクラウド コンピューティングで一般的に使用されるタイプのコンピューティングではデータを長期間管理する必要がありません。さまざまな要因を考慮すると、ILM 戦略の実装に必要なきめ細かい複雑さとコストは、クラウド コンピューティングの経済性とは相容れません。

いくつかの業界レポートによると、データの 70% は静的です。適切なデータを適切なメディアに保存することで、企業はコストを削減できます。クラウド プラットフォームを導入することでコストを節約できること、そしてクラウド コンピューティングで ILM を実装することで得られる経済的メリットが大きいことがわかります。ただし、これはアプリケーションを中断したり、不必要な運用上の複雑さを追加したりすることなく実行する必要があります。

これを実現するには、企業はアクセス方法やアプリケーションの種類に関係なく、ポリシーベースのブロック レベルの ILM アプローチを使用する必要があります。ブロック レベルでデータ属性を追跡することで、オペレーティング システム レベルでデータのアーカイブやデータ移行を実行する必要がなくなります。このアプローチは、オペレーティング システムの種類や、データの保存に使用されるアクセス方法にも依存しません。パフォーマンスを維持しながらストレージコストを最適化するだけでなく（すべてのデータ書き込みが高速レイヤーで完了）、未使用のデータブロックを低速レイヤーに預けることで消費電力も削減します。ニアライン ストレージはエンタープライズ ストレージで使用されるエネルギーの約 20% しか消費しないため、これは理にかなっています。したがって、エンタープライズ レベルのアプリケーションに適した真に自動的な階層化ストレージを実現するには、ボリューム レベルまたはファイル レベルのデータ移行だけでは不十分であり、粒度をデータ ブロック レベルまで細かく設定する必要があります。ブロックレベルのデータ移行のみがオペレーティング システムの種類や保存されたデータへのアクセス方法から独立しており、アプリケーション サポートへのオンデマンド応答を実現します。

要因4: ストレージアクセスパターン

ストレージ スペースにアクセスする主な方法は、データ ブロック ベース (FC SAN または iSCSI)、ファイル ベース (CIFS/NFS)、または Web サービス経由の 3 つです。ブロックベースおよびファイルベースのアクセス方法は、エンタープライズ アプリケーションで最も一般的であり、パフォーマンス、可用性、およびセキュリティをより適切に制御できます。この点に関して、市場にあるほとんどのクラウド コンピューティング プラットフォームは、SOAP や REST (Representational State Transfer) などの Web サービス インターフェイスを利用してデータにアクセスします。これは最も柔軟なアプローチですが、パフォーマンスに影響があります。理想的には、エンタープライズ クラウドは、さまざまなアプリケーション アーキテクチャをサポートするために、ストレージにアクセスする 3 つの方法すべてを提供します。

要素5: 可用性

企業はさまざまなタイムゾーンのユーザーをサポートし、24 時間体制の可用性を確保する必要があったため、IT アーキテクチャのメンテナンス ウィンドウは大幅に短縮されました。サービス レベル契約 (SLA) は一般に可用性と切り離せないものですが、ビジネスの観点からは、複合 SLA が複数のアーキテクチャと重複しているため、測定が困難です。

前述したように、市場に出回っているほとんどのクラウド コンピューティング プラットフォームでは、I/O パフォーマンスが第一に考慮されます。クラウド プラットフォームが、社内の IT グループによって管理されていないアーキテクチャの部分に依存している場合、冗長なアーキテクチャの部分とパスがダウンタイムのリスクを軽減する最善の方法です。クラウド ストレージ サービス プロバイダーはコストを考慮しながら可用性を高め続けていますが、現在市場で利用可能なサービス レベル契約では重要なエンタープライズ アプリケーションのニーズを満たすことができません。

ハイエンドのエンタープライズ レベルのクラウド コンピューティングでは、ストレージ システムは、マルチパス、コントローラー、さまざまな光ファイバー ネットワーク、RAID テクノロジ、エンドツーエンドのアーキテクチャ制御/監視、成熟した変更管理プロセスなど、エンタープライズ レベルのストレージ ソリューションを企業内に提供できます。エンタープライズ クラスのクラウド コンピューティングのローエンドでは、ストレージの可用性は、現在市場にあるクラウド コンピューティング プラットフォームのサービス レベルに匹敵します。企業が求めるサービス レベルを提供するには、エンタープライズ クラスのクラウド ストレージ プロバイダーは、健全なアーキテクチャ設計と実績のある革新的なテクノロジーを活用する必要があります。

要素6: マスターデータ保護

マスターデータとは、オンラインで実行されるデータのことを指します。マスター データは、単一のテクノロジまたは複数のテクノロジの組み合わせを使用して保護できます。一般的な方法には、RAID 保護、複数のコピー、リモート レプリケーション、スナップショット、継続的なデータ保護などがあります。

市場にあるほとんどのクラウド コンピューティング プラットフォームでは、マスター データ保護の問題はユーザーに委ねられていることがよくあります。現在、上記の方法は、テクノロジーの複雑さとコストのため、一般的なクラウド コンピューティング プラットフォームで使用されることはほとんどありません。一般的なクラウド ストレージ ソリューションの中には、データのコピーを複数保持することでプライマリ データを保護するものがあり、コストを削減するためにシステム全体が RAID 保護のないストレージ上で実行されます。

エンタープライズ レベルのクラウドのマスター データ保護は、社内のエンタープライズ レベルのソリューションに基づく必要があります。ソリューションのビジネス影響分析 (BIA) で必要になった場合は、スナップショットや災害復旧などの信頼性の高いテクノロジを準備しておく必要があります。

オンプレミスのエンタープライズ ソリューションとエンタープライズ クラウド ストレージの主な違いは、マスター データ保護がソリューションにどのように組み込まれているかです。オンデマンドでクラウド環境を展開するエクスペリエンスを継続するには、サービスを自動的に展開できるようにさまざまなオプションをパッケージ化する必要があります。その結果、幅広いニーズに対応できるさまざまなバンドル オプションが実現しました。おそらく、スナップショットやリモートレプリケーションなどを活用できる、顧客のニーズに合ったテクノロジーは存在しないのでしょう。いずれにせよ、ほとんどのユーザーは、エンタープライズ クラウドの他の管理上の利点を得るために柔軟性が犠牲になることが多いことに気付くでしょう。