ストレージ・エリア・ネットワークとは

ストレージ・エリア・ネットワーク(SAN)は、特定の環境に合わせて調整された専用ネットワークであり、サーバー、ストレージ・システム、ネットワーキング・スイッチ、ソフトウェア、サービスを組み合わせたものです。

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ストレージ・エリア・ネットワークが重要な理由

コンピュータ・メモリーとローカル・ストレージ・リソースでは、エンタープライズ・アプリケーション向けの十分なストレージ、ストレージ保護、複数ユーザーのアクセス、または速度やパフォーマンスを提供できない場合があります。 そのため、ほとんどの組織は、Network Attached Storage(NAS)に加えて何らかの形式のSANを採用し、効率性とデータ管理の向上を図っています。

従来はサーバーに接続できるストレージ・デバイスの数が限られていたため、ネットワークのストレージ容量は制限されていました。 しかし、SANがネットワークの柔軟性をもたらしたため、1台のサーバまたは複数のデータセンターにまたがる多数の異種サーバーで共通のストレージ・ユーティリティーを共有できます。 SANはまた、ネットワーク・ファイル・サーバーとストレージ間の従来型の専用接続、そしてサーバーがストレージ・デバイスを効果的に所有および管理するという概念を排除し、帯域幅のボトルネックを排除します。 SANは、単一障害点を取り除き、ストレージの信頼性と可用性を向上させます。

ネットワークにディスク、磁気テープ、光ストレージなどの多数のストレージ・デバイスが含まれているため、SANは災害復旧(DR)にも最適です。 ストレージ・ユーティリティーが、使用するサーバーから遠く離れた場所に位置する場合もあります。


SANの利点

SANはストレージ・デバイスが特定のサーバー・バス上に存在しないようにストレージ・デバイスを解放します。 ストレージをネットワークに直接接続するため、ストレージは外部化され、組織全体で機能的に分散されます。 またSANでは、ストレージ・デバイスとサーバーのクラスタリングを集中管理することで、より簡単で安価な一元管理を実現し、総所有コストを削減できる可能性があります。

一般に、ブロック・レベルのストレージ・システムを利用するSANでは、サーバーの介入をほとんど必要とせずにソースからターゲットにデータを直接送信することで、データ移動アプリケーションのパフォーマンスを向上させることができます。 一方、組織では、自社のインフラストラクチャーに適した任意のネットワーク・ファイルシステム(NFS)を利用できます。 またSANでは、複数のホストが、新しいネットワーク・アーキテクチャーの同じネットワークに接続されている複数のストレージ・デバイスにアクセスすることも可能です。 SANには次の利点があります。

アプリケーションの可用性の向上
ストレージはアプリケーションからは独立して存在しています。また複数のパスを介してアクセスできるため、アプリケーションの信頼性、可用性、保守性が向上します。

アプリケーション・パフォーマンスの向上
SANは、ストレージ処理をサーバーから個別のネットワークにオフロードして移動します。

集中と統合
SANによって、よりシンプルな管理、スケーラビリティー、柔軟性、高可用性が実現します。

リモート・サイトのデータ転送とボールト
SANは、リモート・コピーを使用して、災害や悪意のある攻撃からデータを保護します。

シンプルな集中管理
SANでは、単一のストレージ・メディア・イメージを作成することにより、管理を簡素化します。


SANの仕組み

SANは、サーバーの背後にあるネットワークと呼ばれることもあり、物理接続を提供する通信インフラストラクチャーで構成されています。スイッチやディレクターなどの相互接続されたエレメントを使用して、ネットワーク全体でany-to-any型デバイスのブリッジを可能にします。 SANは、ストレージ・バスの概念の拡張と見なすこともできます。 この概念により、ストレージ・デバイスとサーバーは、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)や広域ネットワーク(WAN)などの同様のエレメントを使用して相互接続できます。 SANには、接続、ストレージ要素、コンピューター・システムで編成された管理レイヤーも含まれています。 このレイヤーにより、安全で堅牢なデータ転送が保証されます。

今日のSANは、サーバーにストレージを接続する新しい方法を生み出し、高可用性とパフォーマンスの向上を実現しています。 SANでは、共有ストレージ・アレイとテープ・ライブラリーを、クラスター化されたサーバーによりフェイルオーバーに使用される複数のサーバーに接続します。 また、従来のネットワーク・トラフィックのボトルネックを回避し、次の3つの方法でサーバーとストレージ・デバイス間の直接的な高速データ転送を可能にします。

サーバーからストレージへ

この従来の相互作用モデルの利点は、同じストレージ・デバイスに複数のサーバーからの順次アクセス、または同時にアクセスが可能なことです。

サーバー間

SANは、サーバー間の高速、低遅延、大量の通信に使用される場合があります。

ストレージ間

サーバーの介入なしにデータを移動する機能は、サーバー処理サイクルは、アプリケーション処理などの他のアクティビティーのために解放されます。 例としては、サーバーの介入なしにデータをテープ・デバイスにバックアップするディスク・ドライブ・デバイスや、SAN全体でミラーリングを行うリモート・デバイスがあります。


SANスイッチとは

大部分のストレージ・エリア・ネットワークの中心にSANスイッチがあります。 その唯一の目的は、サーバーと共有ストレージ・プール間でストレージ・データ・トラフィックを移動することです。 スイッチは、ストレージ・サーバーとデバイスで構成される複数のホスト・サーバーを相互接続してSANを構築します。 一部のスイッチは、シンプルなSANファブリックを構築するためのスタンドアロン・デバイスとして使用できます。 その他の場合、他のスイッチと相互接続してより大規模なSANファブリックを構築できます。 SANファブリックとは、複数のSANスイッチから成るアクティブでインテリジェントな非共有相互接続です。 SANファブリックにより、SANで可能な接続の数が増加します。 ファイバー・チャネル・ホスト・バス・アダプター(HBA)により、スイッチがファイル・サーバーに接続されます。

SANコンポーネント

SANのコア・コンポーネントとは、サーバー、ストレージ、ネットワーク・インフラストラクチャーです。

サーバー

サーバー・インフラストラクチャーは、すべてのSANソリューションの基盤となります。このインフラストラクチャーにはサーバー・プラットフォームが混在しています。 サーバー統合やインターネット・コマースなどのイニシアチブにより、SANの必要性が高まり、ネットワーク・ストレージの重要性が増しています。

ストレージ

ストレージ・システムは、ディスク・システムと磁気テープ・システムで構成されています。 ディスク・システムには、HDD、SSD、またはフラッシュ・ドライブが含まれています。 テープ・システムは、磁気テープ・ドライブ、磁気テープ・オートローダー、磁気テープ・ライブラリーで構成されています。

ネットワーク・インフラストラクチャー

SANの接続は、ファイバー・チャネルなど、ストレージ・デバイスとサーバーを相互接続するハードウェアとソフトウェアのコンポーネントで構成されます。 ハードウェアには、ハブ、スイッチ、ゲートウェイ、ディレクター、ルーターなどがあります。 ソフトウェアには、SAN管理ソフトウェアが含まれます。


SANストレージ接続の種類

ストレージ・エリア・ネットワーク・プロトコルは、デバイスとスイッチがSANファブリック内で相互に通信する方法を決定する接続のタイプです。 SANでは、1つまたは複数のプロトコルを使用できます。 一部のデバイスは、マルチプロトコルのルーターとデバイスです。

マルチプロトコルのルーターとデバイスによって、拡張性、セキュリティー、および管理性が向上します。 これらにより、ファブリックを単一の大きなメタSANファブリックにマージすることなく、個別のSANファブリック内のデバイスが通信できるようになります。 マルチプロトコルのルーターとデバイスは、メーカーに応じてServer Message Block(SMB)などの多くのプロトコルをサポートし、ゾーニングなどの独自の機能を提供します。 SAN接続タイプのリストは次のとおりです。

Internet Small Computer System Interface

Internet Small Computer System Interface(iSCSI)は、ネットワークを介してデータ・ストレージ・デバイスをリンクし、IPネットワークを介してSCSIコマンドを伝送することによってデータを転送するためのIPベースの標準プロトコルです。 IPベースのSANにiSCSIプロトコルを使用すると、クライアントはストレージ・ネットワークとデータ・ネットワークに同じネットワーキング・テクノロジーを使用できます。 また、iSCSIは伝送制御プロトコル/インターネット・プロトコル(TCP/IP)を使用するため、iSCSIはほとんどすべての物理ネットワークにおける実行に適しています。

ファイバー・チャネル・プロトコル

ファイバー・チャネル・プロトコル(FCP)は、ファイバー・チャネル(FC)ネットワークで使用されるシリアルSCSIコマンド・プロトコルです。 ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)よりも高いスループットを提供します。 これは、主にストレージ・ネットワーキングに使用されるギガビット速度のネットワーク・テクノロジーであり、オープン・システムの標準プロトコルです。 FCPは、スーパーコンピューターの分野で最初に使用されたものであり、エンタープライズ・ストレージのSANの標準接続タイプになっています。

Fibre Channel over Ethernet

Fibre Channel over Ethernet(FCoE)は、FCパケットをイーサネット経由でルーティングするためのプロトコルです。 このプロトコルを使用すると、SANインフラストラクチャーの柔軟性と簡素化を向上できます。 Fibre Channel over Ethernetでは、LANおよびSANの専用のスイッチング・ソリューションが、IPパケットとストレージ・データの両タイプのデータを転送できる単一のデバイスに置き換わります。 これらのデプロイメントは、コンバージド・ネットワークと呼ばれます。

Fibre Channel over IP

Fibre Channel over IP(FCIP)は、ファイバー・チャネル・トンネリングまたはストレージ・トンネリングとも呼ばれます。 この方法では、ファイバー・チャネル情報の送信をIPネットワーク経由でトンネリングできます。 ほとんどの組織は既存のIPインフラストラクチャーを持っているため、地理的に分散したSANを比較的低コストでリンクできることは組織にとって魅力的です。

Non-Volatile Memory Express over Fibre Channel

Non-Volatile Memory Express over Fiber Channel(FC-NVMe)は、ホスト・コントローラー・インターフェースでありストレージ・プロトコルです。 このプロトコルでは、コンピューターの高速のPeripheral Component Interconnect Express(PCIe)バスを介した、エンタープライズ・システムとクライアント・システムおよびソリッド・ステート・ドライブ(SSD)間のデータ転送の高速化が実現します。


SANストレージとNASストレージ

直接接続ストレージ(DAS)とは異なり、ネットワーク・ベースのストレージでは複数のコンピューターがネットワークを介してストレージにアクセスできるため、データの共有とコラボレーションに適しています。 また、そのオフサイト・ストレージ機能により、バックアップやデータ保護にも適しています。 典型的なネットワーク・ベースのストレージ設定は、Network Attached Storage(NAS)とストレージ・エリア・ネットワーク(SAN)の2つです。

NASは、多くの場合、冗長ストレージ・コンテナまたは独立ディスクの冗長アレイ(RAID)で構成される単一のデバイスです。 SANストレージは、SSDとフラッシュ・ストレージ、ハイブリッド・ストレージ、ハイブリッドクラウド・ストレージ、バックアップ・ソフトウェアとアプライアンス、クラウド・ストレージなど、複数のデバイスを組み合わせたネットワークです。 ユースケースに適したストレージを選択することが重要です。 NASとSANの違いは次のとおりです。

SAN

  • 複数デバイスのネットワーク
  • ブロック・ストレージ・システム
  • ファイバー・チャネル・ネットワーク
  • 複数のユーザー向けに最適化
  • 高速なパフォーマンス
  • 高い拡張性
  • 高コストで複雑なセットアップ

NAS

  • 単一のストレージ・デバイスまたはRAID
  • ファイル・ストレージ・システム
  • TCP/IPイーサネット・ネットワーク
  • 限られたユーザー
  • 限られた速度
  • 限られた拡張オプション
  • 低コストで簡単なセットアップ

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