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vSphere SSD とフラッシュ デバイスのサポート (2147723)

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免責事項:これは英文の記事「vSphere SSD and Flash Device Support (2145210)」の日本語訳です。記事はベストエフォートで翻訳を進めているため、ローカライズ化コンテンツは最新情報ではない可能性があります。最新情報は英語版の記事で参照してください。

Purpose

この記事では、vSphere での SSD とフラッシュ デバイスの使い方、満たす必要のある基本的な要件、特定の使用事例で満たす必要のある推奨事項について説明します。

対象読者
  • お客様:表 1 で説明されているさまざまな使用事例で必要なサイズと耐久性の基準を満たした SSD デバイスが vSphere ホストに接続されていることを確認します。また、大量のシステム メモリを搭載したホストの場合や、VSAN を使用中の場合に、コアダンプの使用事例で使用されるデバイスの場合は、デバイスのサイズが表 2 のガイダンスと一致しており、実際のコアダンプ パーティションの実際のサイズが十分であることを確認します。

  • システム ベンダー:vSphere の認定サーバで、表 1 で説明されているさまざまな使用事例で必要なサイズと耐久性の基準を満たした、サポート対象のフラッシュ デバイスおよび SSD デバイスが使用されていることを確認します。大量のメモリを搭載したシステムおよび VSAN 対応ノードの場合、デフォルト設定の上書きが必要となる場合があるため、ベンダーは、コアダンプの使用事例で使用されるフラッシュ デバイスおよび SSD デバイスのサイズを、表 2 に指定してされているように調整し、システムがクラッシュしたときに十分な操作を行えるようにし、コアダンプ パーティションのサイズが適切に構成されるようにする必要があります。

  • SSD ベンダー:使用する SSD デバイスとフラッシュ デバイスの種類が、表 1 で説明されているさまざまな使用事例で必要な耐久性の基準を満たしていることを確認します。

Resolution

VMware vSphere ESXi は、ローカルで接続された SSD(ソリッド ステート ディスク)およびフラッシュ デバイスをさまざまな方法で使用することができます。SSD は、従来の磁気ハード ディスクよりもスループットがはるかに高く、遅延ははるかに低いため、そのメリットは明らかです。スループットが低くて遅延率の高い USB や SATADOM などのフラッシュ デバイスも、一部の使用事例には適しています。SSD やフラッシュ デバイスのストレージで考えられる問題点は、従来の磁気ディスクよりも耐久性が著しく低い可能性があり、それはドライブの容量や、もとになるフラッシュ技術などのさまざまな要因と、負荷の種類によって異なることです。

このナレッジベースの記事では、さまざまなテクノロジーや使用事例のシナリオに基づいて、SSD とフラッシュ デバイスの最小の推奨事項の概要を説明します。

SSD とフラッシュ デバイスの使用事例

以下に、vSphere 環境におけるさまざまな使用モデルの調査リストを示します(すべてのモデルを網羅しているわけではありません)。
  • ホスト スワップ キャッシュ
    • SATA および SCSI で接続された SSD では、この使用モデルが vSphere 5.1 からサポートされています。USB およびロー エンドの SATA または SCSI フラッシュ デバイスは、サポートされません。
    • ワークロードは、ホストメモリのオーバー コミットの程度に大きく影響されます。
  •  通常のデータストア
    • ハード ディスク ドライブではなく、(ローカルの) SSD が使用されます。
    • SATA および SCSI で接続された SSD では、この使用モデルが vSphere 6.0 からサポートされています。
    • 現在、USB で接続された SSD、および接続タイプにかかわらずロー エンド フラッシュ デバイスは、サポートされていません。

  •  vSphere Flash Read Cache(仮想フラッシュとも言う)
    • SATA および SCSI で接続された SSD では、この使用モデルが vSphere 5.5 からサポートされています。
    • USB で接続された SSD、およびロー エンド フラッシュ デバイスは、サポートされていません。

  • Virtual SAN (VSAN)
    • SATA および SCSI の SSD では、この使用モデルが vSphere 5.5 からサポートされています。詳細については、「Virtual SAN Hardware Quick Reference Guide」を参照してください。

  • vSphere ESXi 起動ディスク
    • USB フラッシュ ドライブまたは SATADOM またはローカル SSD は、ESXi のインストール イメージ、vSphere ハイパーバイザーとして選択することができ、これはフラッシュ デバイスから起動します。 
    • この使用モデルが、USB フラッシュ デバイスでは vSphere 3.5 からサポートされており、SCSI/SATA で接続されたデバイスでは vSphere 4.0 からサポートされています。
    • USB デバイスにインストールすると、ログ パーティション(下記参照)のない起動ディスク イメージが作成されますが、SATA および SCSI で接続された SSD、SATADOM、フラッシュ デバイスにインストールすると、ログ パーティションを含むインストールのフル イメージが作成されます。

  • vSphere ESXi コアダンプ デバイス
    • コアダンプ パーティションのデフォルト サイズは 2.5 GiB (約 2.7 GB)で、vSphere 5.5 以降の場合はインストーラにより、コアダンプ パーティションが起動デバイスに作成されます。インストールしたら、必要に応じて、partedUtil を使用してパーティションのサイズを変更することができます。詳細については、「vSphere documentation」を参照してください。
    • どの SATADOM または SATA/SCSI SSD でも、コアダンプ パーティションを使用して構成することができます。
    • この使用モデルが、起動 USB フラッシュ デバイスでは vSphere 3.5 からサポートされており、SATA または SCSI で接続されたローカルの SSD では vSphere 4.0 からサポートされています。
    • また、この使用モデルは、起動ディスクを持たない Autodeploy ホストにも適用されます。

  • vSphere ESXi ログ デバイス
    • vSphere ログ パーティション(/scratch パーティション)の場所として、SATADOM またはローカルの SATA/SCSI SSD が選択されます。このパーティションがある場合もありますが、起動ディスク上に必要というわけではありません。これは、起動ディスクのない Autodeploy ホストに適用されます。
    • SATA および SCSI で接続されたローカルの SSD では、この使用モデルが vSphere 6.0 からサポートされています。表 1 で説明されている要件を満たす SATADOM もサポートされます。
    • 表 1 で説明されている要件を満たす USB フラッシュ デバイスでは、この使用モデルが vSphere の今後のリリースでサポートされる予定です。

SSD の耐久性基準

フラッシュ業界では、SSD の耐久性のベンチマークとしてテラバイト単位の書き込み (TBW) をよく使用します。TBW は、寿命を迎えるまでにデバイスに書き込めるテラバイトの数です。ほとんどのデバイスには、シーケンシャルおよびランダムな IO ワークロードの明確な TBW 評価があり、後者は書き込み増幅計数 (WAF)(定義については下記参照)が原因で非常に低くなっています。一般的に使用される耐久性のその他の測定としては、DWPD (1 日あたりのドライブへの書き込み)および P/E (プログラム/消去)サイクルがあります。 

変換の公式は、次のとおりです。
  • DWPD (1 日あたりのドライブへの書き込み)から TBW(書き込みテラバイト数)への変換:
    • TBW = DWPD * 保証(年数) * 365 * 容量(GB) / 1,000 (TB あたりの GB数)

  • セルあたりのフラッシュ P/E サイクルから TBW(書き込みテラバイト数)への変換:
    • TBW = 容量 (GB) * (セルあたりの P/E サイクル) / (1,000 (TB あたりの GB 数) * WAF)
WAF は、フラッシュ テクノロジの特性により発生した、誘導された書き込みの測定です。ストレージ ブロック サイズ(512 バイト)、フラッシュ セル サイズ(通常 4KiB または 8KiB バイト)、および多くのセルの最小フラッシュ消去サイズの違いが原因で、コピーやガベージ コレクションなどにより、一度の書き込みで誘導書き込み数が強制される場合があります。ランダム ワークロードの WAF は 100 近く、またはそれを超える一方で、シーケンシャル ワークロードの場合は、通常 WAF が 1 桁の範囲におさまります。表 1 は、さまざまなワークロードのワークロードの特徴を示しています。ただし、データストアおよび vSphere Flash Read Cache のワークロードは除きます。これは実行する仮想マシンのワークロードの特性によって異なるため、ここでは特徴づけることができません。表の WAF は、前述の P/E から TBW の公式で使用することができます。

SSD 選択の要件

SSD を選択する場合、パフォーマンスと耐久性はクリティカルな要素です。前述の各使用事例の場合、SSD またはフラッシュ デバイスに書き込むデータの量と頻度で、ESXi によるパフォーマンスと耐久性の最小要件が決まります。一般的に、SSD は前述のすべての使用事例に導入できますが、SATADOM を含む(ロー エンドの)フラッシュ デバイスを導入できる使用事例は一部のみです。次の表には、JEDEC ランダム ワークロードのテラバイト単位の書き込み (TBW) について、ESXi 書き込み耐久性要件が記載されています。特定の ESXi パフォーマンス要件はありませんが、VSAN などの ESXi の上に構築された製品には独自の要件がある場合があります。

表 1:SSD/フラッシュ耐久性要件

SSD/フラッシュ デバイスの使用事例 JEDEC 耐久性要件 ワークロードの特徴
ホスト スワップ キャッシュ 365 TBW 以上 ランダムで低頻度な書き込み ホスト メモリが滅多にオーバーコミットしない
3650 TBW 以上 ランダムで高頻度な書き込み ホスト メモリが定期的にオーバーコミットする
通常のデータストア 3650 TBW 以上1 仮想マシンのワークロードに依存する サイズ >= 1 TB の場合はさらに高い耐久性が必要
vSphere Flash Read Cache (VFlash) 365 TBW 以上 仮想マシンのワークロードに依存する サイズ <= 4 TB
ESXi 起動デバイス 最低 0.5 TBW 2
推奨 2 TBW2,6
シーケンシャル (WAF <10) サイズ >= 4 GB3
ESXi コアダンプ デバイス 最低 0.1 TBW 2,4 極端にシーケンシャル (WAF ~1) サイズ >= 4 GB3,4
ESXi ログ デバイス 64 TBW(専用デバイス)
128 TBW(併置)2,5
シーケンシャル7
(WAF < 100 ブロック モード、WAF < 10 ページ モード)
サイズ >= 4 GB2,3
    1. サイズが 1 TB を超える SSD の場合、耐久性は正比例で大きくなります(たとえば、2 TB で 7300 TBW)。
    2. 本質的にシーケンシャルなワークロードの、JEDEC ランダムに正規化された耐久性要件。
    3. デバイスの 4 GB のみが使用されるため、ほとんどの P/E サイクルで、16 GB のデバイスは 25% のみをサポートする必要があります。
    4. コアダンプ パーティションのデフォルト サイズは、2.7 GB です。サイズ要件の詳細については、表 2 を参照してください。起動デバイスとコアダンプ デバイスが併置される場合、起動デバイスの耐久性要件で十分です。
    5. ESXi の起動デバイスやコアダンプ デバイスの障害は vSphere にとって致命的なため、ログ デバイスがその片方または両方と併置される場合は、安全のために余分なマージンとしてより高い要件になります1
    6. vSphere の今後のリリースでは、起動デバイス用に、さらに高い TBW が必要となる可能性があります。今後のシステムでは、vSphere 起動デバイスに 2 TBW の耐久性要件を確保することを強くお勧めします。
    7. ESXi ログ ワークロードと、その JEDEC219 ランダム ワークロードへの正規化の具体的な特徴の詳細については、VMware にお問い合わせください。
    重要:表 1 のすべての TBW 要件は、JEDEC エンタープライズ ランダム ワークロード2 の観点から示されています。これは、通常ベンダーは 1 つの耐久性番号、ランダム RBW のみを公開するためです。問い合わせるとベンダーがシーケンシャル番号を提示する可能性はありますが、5 年間のワークロード書き込み合計が確認されている場合、測定値、または最悪の場合の WAF とそのような番号を使用して別のシーケンシャル TBW が算出される場合があります3。起動デバイスまたはコアダンプ デバイスは vSphere にとって致命的なため、VMware では、起動デバイスやコアダンプ デバイスの使用事例でランダム TBW 要件を使用する必要があります。
    1. 併置とは、2 つの使用事例が同じデバイス上のパーティションで、フラッシュ セルを共有している状況を表します。
    2. 耐久性テスト方法とエンタープライズ ワークロードの定義については、JESD218A および JESD219 をそれぞれ参照してください。
    3. ログ使用事例向けに代わりのシーケンシャル TBW を計算する詳しい説明については、VMware にお問い合わせください。
    ESXi コアダンプ デバイスの使用モデル

    ESXi コアダンプ デバイス スケールのサイズ要件と、ホストの DRAM および VSAN の使用率。使用可能なローカル データストアを持つ vSphere ESXi のインストールでは、ファイルへのダンプを使用することが推奨されます。これにより、一般的にフラッシュ メディアではなく自動的にローカル データストア上に必要な領域が確保され、VSAN を使用したインストールでは特にローカル データストアが不足するため、コアダンプ デバイスが必要となります。VSAN を実行していない 1 TiB の DRAM を持つホストには、デフォルト サイズの 2560 MiB で十分ですが、VSAN が使用中の場合、デフォルト サイズではほとんど常に不十分となります。 

    表 2 に、推奨パーティション サイズ(MiB 単位)と、対応するフラッシュ デバイスの推奨サイズを示します。これらの推奨値を無視して ESXi がクラッシュした場合、コアダンプは切り詰められます。脚注では、計算について説明します。また、VSAN を使用する場合は、表の右側の値を、表の左側のものに追加する必要があることに注意してください。インストール後にコアダンプ パーティション サイズのデフォルトを上書きするか、変更するには、vSphere リリース ドキュメントを参照するか、VMware にお問い合わせください。

    表 2:ホスト DRAM サイズおよび(該当する場合) VSAN キャッシュ層サイズの両方の関数としての、コアダンプ パーティション サイズ パラメーターとサイズ要件4
    vSphere ESXi のベース システム VSAN を使用する場合の追加1
    DRAM サイズ  パーティション サイズ パラメータ (MiB) フラッシュ サイズ要件2 キャッシュ層サイズ パーティション サイズ パラメータ差分 (MiB)3 フラッシュ サイズ要件。差分2,3
    1 TiB 25601 4 GB 500 GB +20481 +4 GB
    2 TiB 5120 8 GB 1 TB +2048 +4 GB
    4 TiB 10240 16 GB 2 TB +3072 +4 GB
    6 TiB 15360 32 GB 4 TB +5120 +8 GB
    8 TiB 20480 32 GB 8 TB +9216 +16 GB
    12 TiB 30720 64 GB 16 TB +17408 +32 GB

      1. 2560 がデフォルトであるため、最大 1 TiB の DRAM を持つ VSAN を持たないシステム、またはキャッシュ層に最大 512 GiB の DRAM と 250 GB の SSD を持つ VSAN システムの場合、パラメータは不要です。
      2. GiB から GB への変換のため、6 および 12 TiB DRAM サイズでは、コアダンプ パーティションを格納する、次に大きいフラッシュ デバイスが必要です。指定するサイズでは、同じ物理フラッシュ デバイス上に、起動デバイスとコアダンプ デバイスの併置も格納します。
      3. これらの列のサイズは、表の左側のサイズに追加する必要があります。たとえば、VSAN キャッシュ層に 4 TiB の DRAM と 4 TB の SSD を持つホストには、最低 24 GB (16 GB + 8 GB) とコアダンプ パーティション サイズ 15360 MiB (10240 + 5120) のフラッシュ デバイス サイズが必要です。
      4. コアダンプ デバイスの使用頻度は低いため、TBW 要件は表 1 と変わりません。

      VMware サポート ポリシー

      一般的に、SSD のホスト コントローラ インターフェイスが認定 IOVP ドライバでサポートされる場合、メディアが前述の耐久性要件を満たすことを条件として、SSD ドライブは ESXi でサポートされます。したがって、提供される SATADOM および M.2 に対する vSphere 固有の制限はありません。繰り返しになりますが、それらは前述の表 1 に説明されている耐久性要件を継承します。

      USB ストレージ デバイス(フラッシュ デバイス、SD カードとそのリーダー、あらゆる種類の外部ディスクなど)の場合、ドライブのベンダーはシステムのメーカーと協力して、ドライブがこれらのシステムでサポートされるようにする必要があります。USB フラッシュ デバイスおよび SD カードとそのリーダーは、USB ホスト コントローラとペアで認定されます。また、デバイスが 1 つのホスト コントローラで認定に失敗しても、別のもので成功する可能性があります。VMware では、プレインストール システムを持っていないお客様に、OEM ベンダーから USB フラッシュ ドライブを直接入手するか、使用するサーバで使用するために認定されたモデルを購入することを、強くお勧めします。

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