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» 2018年01月10日 10時00分 公開

東芝メモリSSDフォーラム2017:TSV、NVMe-oF、MariaDBチューニング――東芝メモリの技術力が起こすフラッシュメモリによる革新

2017年11月30日、都内で東芝メモリの主催イベント「東芝メモリSSDフォーラム2017」が初めて開催された。イベントは2部構成になっており、第二部講演では「一挙公開 デジタル変革を支えるフラッシュ&SSDテクノロジー」と題し、東芝メモリのエンジニアらが、東芝メモリのフラッシュメモリ/SSDの詳しい技術解説やデモを行った。

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 2017年11月30日、都内で東芝メモリの主催イベント「東芝メモリSSDフォーラム2017」が初めて開催された。イベントは2部構成になっており、第一部の基調講演では、「“フラッシュメモリ”が変革する、個人と企業の“日常”」には、東芝メモリ 取締役 SSD事業部長の横塚賢志氏と同社 取締役 生産本部長 四日市工場長の松下智治氏が登壇した。人々の生活のあらゆるシーンにITが浸透する中、フラッシュメモリが企業のデジタルトランスフォーメーション(DX)や人々の日常の変革に重要な意味を持つようになった。講演は、同社がそうした「社会と個人の変革」にどう貢献できるかを解説するものとなった。

 また、フラッシュメモリ/SSDについてIDC、Dell EMC、日本マイクロソフトからも講演があったので、併せてその模様をお届けした第一部については、記事「フラッシュメモリ/SSDは個人と企業の日常をどう変革し、そして、東芝メモリはどう貢献できるのか?」を参照してほしい。

 第一部講演に続く、第二部講演では「一挙公開 デジタル変革を支えるフラッシュ&SSDテクノロジー」と題し、東芝メモリのエンジニアらが、東芝メモリのフラッシュメモリ/SSDの詳しい技術解説やデモを行った。

5年間で1億2000万円のTCOを削減した事例も。東芝メモリ最新SSDの紹介

東芝メモリ SSD事業部 SSD応用技術部 小川功氏

 まずは、同社 SSD事業部 SSD応用技術部の小川功氏と莊司明香氏が、2017年に製品化したクライアント向けとエンタープライズ向けのラインアップを紹介した。

 小川氏は企業、個人の変革に必要な高性能、高密度、低電力という要求を実現するための最新SSDラインアップを紹介した。東芝メモリが2017年にリリースしたBiCS FLASHTM(64層3Dフラッシュメモリ)搭載のSSDには、クライアント向けSSDとエンタープライズ向けSSDがある。

 クライアント向けには、SATA SSD「SG6」、NVMeTM SSD「XG5」と「BG3」の計3シリーズが展開されている。SG6シリーズはHDD置換を目的としており、20×16mmのBG3シリーズと22×80mmのXG5シリーズは、小型、薄型を主な特長としたノートPC、ウルトラモバイルPC向けのものだ。

 なおXG5シリーズは、2017年5月に発表され、6月のInteropでは審査員特別賞を受賞した。

 加えて小川氏は「2017年11月30日からは、記憶容量を従来のXG5シリーズに対して倍増した(最大記憶容量2TB)XG5のプレミアムシリーズ(XG5-P)を一部のPC-OEM向けに出荷開始しました」と発表した。

 続いて莊司氏が紹介したのが、エンタープライズ向けの、SAS SSD「PM5」、NVMe SSD「CM5」の2シリーズだ。

 PM5シリーズは、高性能、大容量、省電力が特長のSAS SSDだ。PM5シリーズでは400GBから30.72TBまでの容量をラインアップしている。PMシリーズとしては、第5世代に当たり、最大容量は第4世代と比較して7.5倍、第1世代と比較して75倍に拡大した。また、最大性能は第4世代と比較してランダムWriteで1.6倍、ランダムReadで1.5倍に向上した。PM5では、MultiLink SASTMアーキテクチャとSAS 4ポートマルチリンクをサポートしていることにより、NVMe並みの性能を出すことができる。

 さらに、マルチストリームライト技術を搭載することにより、書き込み時の効率改善を図っている。同社は、これらの高い技術力を基にNVMe SSDの開発にも力を入れている。

東芝メモリ SSD事業部 SSD応用技術部 莊司明香氏

 「NVMe SSD『CM5』シリーズは、2.5型とAdd-in Cardタイプのフォームファクタに、容量は800GBから15.36TBまでラインアップしています。ランダムRead性能は最大800KIOPS、ランダムWrite性能は最大240KIOPSで、消費電力については一般的な製品が25Wのところ最大18Wを実現し、高性能と低消費電力を両立した製品となっています。また、NVMe 1.3準拠、マルチストリームライト技術搭載、デュアルポート対応、NVMe over Fabric(以下、NVMe-oF)対応といった特長があります」(莊司氏)

 さらに小川氏は、フラッシュメモリ/SSD採用の事例を紹介した。まずは、第一部講演で紹介された四日市工場のシステムにおけるHDDからSSDへの移行を紹介した。サーバ86台を13台へ、ラックスペースを140Uから29Uへ削減し、5年間で1億2000万円のTCOを削減したことを紹介。その後、数々の各インタフェースの採用事例を簡単に紹介した。

TSV、NVMe-oF、MariaDBチューニング――フラッシュメモリによる革新を実感できる3つのデモ

複数の半導体チップを1つのパッケージ内で積層する「TSV(シリコーン貫通電極)」

 続いて、小川氏が東芝メモリの大きな開発方向性の1つである高性能、大容量、低消費といったバランスを重視して開発に取り組んでいるTSV SSDのデモを紹介した。

 TSVは、半導体チップの内部を垂直に貫通する電極を用いて、複数の半導体チップを1つのパッケージ内で積層する技術だ。

 高密度化、高性能化、低消費電力化が可能で、Non-TSVとTSVでは、毎秒8GBのシーケンシャルReadで消費電力45%減、毎秒4GBのシーケンシャルWriteで消費電力45%減を実現している。小川氏はデモで、シーケンシャルWriteの電力効率(MBPS/W)を比較して、TSVの方がおよそ1.8倍効率となっていることを実演してみせた。

 「TSV技術を用いることで、高速化する際に電力、熱といった懸念を解消できることから市場ニーズの多様化に対応可能です」(小川氏)

OpenStackやKubernetesなどに対応、NVMe-oF 1.0に準拠する「One Big SSD」

東芝メモリ SSD事業部 フラッシュストレージ事業戦略部 瀬戸弘和氏

 同社 SSD事業部 フラッシュストレージ事業戦略部の瀬戸弘和氏はNVMe-oFのデモを披露した。

 NVMe-oFでは、ディスクレスのコンピュートノードと、NVMe-oFストレージノードとを切り離し、それぞれのノードで最適なストレージ容量とパフォーマンスに配分することがポイントとなる。

 DAS接続のSSDは接続されているサーバのみで利用できるが、NVMe-oF接続は、高速なネットワークとプロトコルを介して、NVMeが本来持っているパフォーマンスと低レイテンシの恩恵を受けることができる。リモートダイレクトメモリアクセス(RDMA)により複数の転送プロトコルが稼働することで、必要な容量を配布し必要に応じて追加したり、切り離したりすることで、複数のコンピュートノードがNVMeストレージを共有できる。

実際の講演で使用したデモンストレーションビデオ画面

 「東芝メモリが、NVMe SSD CM5シリーズをサポートするために開発中のNVMe-oFソフトウェアは、ファブリックモジュールやマネジメントエンジンなどを提供し、機能拡張を行っています。主な強化点は『One Big SSD』という、筐体内のSSDを抽象化し、ストレージサーバがあたかも1つの大きなSSDプールのように利用できるものです。NVMe-oF 1.0に準拠し、OpenStackやKubernetes、インテル(R) RSD(Rack Scale Design)など、業界標準のプロビジョニング、オーケストレーションフレームワークにも対応します」(瀬戸氏)

MariaDBの性能をSSDで生かし切るチューニングとは

東芝メモリ SSD事業部 SSD応用技術部 佐藤修一氏

 東芝メモリ SSD事業部 SSD応用技術部の佐藤修一氏は、MariaDBTMの性能評価報告を行った。

 MariaDBは、OSS(オープンソースソフトウェア)系データベースの代表的なプロダクトだが、SSDでは十分に性能を使い切っていないケースがあったという。そこで、東芝メモリは、インサイトテクノロジーと共同で、性能評価試験を行っている。イベントでは、その中間報告がなされた。

 評価内容としては、「CentOS 7.3に含まれるMariaDB 5.5.52をどうチューニングするか」「SAS/NVMeの性能を使い切れるか」「最新版MariaDBならどうか」「使い切れない場合、どこにボトルネックがあるか」「1サーバで使い切れないなら、NVMe-oFでI/Oを集約したらどうか」などだ。

 東芝メモリとインサイトテクノロジーの両社でさまざまなチューニングを実施したところ、デフォルト設定の変更で3.5〜6倍、SAS/NVMeの利用で15〜30%の性能向上、CPU交換で10%の性能向上などが確認できたという。佐藤氏は「引き続き検証を続け、SSDとの組み合わせでデータベースを高速化させる手法を追求したい」と話した。

講演のデモや製品を間近で確認できる展示ブース。来場者が注目したのは?

 東芝メモリSSDフォーラム2017の展示ブースには、「BiCS FLASH&SSD」「SSD採用事例」「デモンストレーション」の3つのテーマでコーナーが設けられていた。

「BiCS FLASH&SSD展示」エリア

 イベント会場に入って正面。最も目を引いたのが「BiCS FLASH&SSD展示」のエリアだった。3次元フラッシュメモリのウェハーや96層積層の20万倍拡大リファレンスモデルが展示されており、フラッシュメモリの微細加工、高密度化技術に多くの来場者の興味を引き、大勢が立ち止まっていた。

BiCS FLASHのウェハー&模型

 その3次元フラッシュメモリの展示の横には、小川氏と莊司氏が講演で紹介した、クライアント向けSSDの3シリーズ(SG6、BG3、XG5)とエンタープライズ向けSSDの2シリーズ(PM5、CM5)の計5製品とQLC試作品が並んだ。また、新製品のXG5-Pシリーズも、東芝メモリとして初めて出展されており、注目を集めていた。いずれの製品も他社に引けを取らないパフォーマンスであることを説明していた。

「SSD採用事例」エリア

 「SSD採用事例の展示」エリアでは当日、数々の採用事例の中からDell EMC Power Edgeの第14世代サーバが代表展示されていた。HDDとの消費電力の差を比較するデモは来場したエンドユーザーの興味を引いていた。

Dell EMC Power Edge第14世代サーバ

 「デモンストレーションの展示」エリアでは、第二部において講演があったTSVとNVMe-oFが展示されていた。フラッシュメモリ/SSDの「超大容量、超高性能、超低消費」を追及した次世代テクノロジーの試作品による電力効率の半減化のデモは、講演よりも間近で見られることもあってか、来場者を驚かせていた。

 また、NVMe SSDのRDMAデモでは、大学関係者をはじめとする数多くの来場者の関心を引いていた。

デモンストレーション展示(NVMe-oF、TSVのデモ)


 2017年から新たな道を進み始めた東芝メモリ。事業のビジョンから製品の技術解説までが紹介された「東芝メモリSSDフォーラム2017」は、同社の経験と実績はそのままに、今後ますますパワーアップしていくことが確認できるイベントとなった。

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提供:東芝メモリ株式会社
アイティメディア営業企画/制作:@IT 編集部/掲載内容有効期限:2018年2月9日

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