EMC XtremIOストレージアレイ（Ver. 4.0）の概要

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ホワイトペーパー要約このホワイトペーパーでは、EMC XtremIO ストレージアレイについて説明します。システムアーキテクチャ、オペレーション原理、各種機能について詳しく解説します。XtremIO 独自の機能（インラインデータ削減テクノロジー［インライン重複排除およびデータ圧縮を含む］、拡張性の高いパフォーマンス、データ保護など）を使って、他のシステムでは解決できないデータストレージに関する問題を解決する方法についても取り上げます。 2015 年 4 月

EMC XtremIO ストレージアレイ

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Ver. 4.0）の概要

詳細レビュー

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エグゼクティブサマリー ... 5 概要 ... 6 システム概要... 7 X-Brick ... 8 スケールアウトアーキテクチャ ... 10 10TB スターターX-Brick（5TB） ... 11 システムアーキテクチャ ... 12 動作原理 ... 14 マッピングテーブル ... 14 書き込みI/O フローの仕組み ... 15 読み取りI/O フローの仕組み... 20 システム機能... 21 シンプロビジョニング ... 22 インラインデータ削減 ... 22 インラインデータ重複排除... 22 インラインデータ圧縮 ... 24 合計データ削減... 25

XtremIO Data Protection （XDP）... 26

XDP の仕組み ... 27 静止データ暗号化 ... 29 スナップショット ... 31 拡張性の高いパフォーマンス ... 37 均等なデータ分散 ... 40 高可用性 ... 41 無停止アップグレードと拡張 ... 43 VMware VAAI の統合 ... 44 XMS（XtremIO マネージメントサーバー） ... 48 システムGUI... 49 コマンドラインインターフェイス ... 50 RESTful API ... 50 LDAP/LDAPS ... 51

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リモートアレイへの XtremIO のレプリケーション ... 52 RecoverPoint ... 52 ソリューション概要 ... 53 XtremIO 向けの RecoverPoint ネイティブレプリケーション ... 53 XtremIO 向けの同期と CDP レプリケーション ... 55 他のEMC 製品との統合 ... 58 システムの統合ソリューション ... 58 Vblock ... 58 VSPEX ... 58 ソリューションの管理およびモニタリング ... 59

ESA（EMC Storage Analytics） ... 59

Windows 向け ESI（EMC Storage Integrator）プラグイン ... 59

Oracle VM 向け ESI（EMC Storage Integrator）プラグイン ... 60

ViPR Controller ... 60

ViPR SRM ... 61

VMware vCenter 向け VSI（Virtual Storage Integrator）プラグイン ... 61

アプリケーション統合ソリューション ... 62

AppSync ... 62

OEM（Oracle Enterprise Manager）プラグイン ... 62

ビジネス継続性と高可用性ソリューション ... 63

PowerPath ... 63

VPLEX ... 63

OpenStack の統合 ... 64

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エグゼクティブサマリー

フラッシュストレージは、データセンターで I/O パフォーマンスを上げるための魅力的な方法です。ただし、コストが高く、拡張性、高可用性、エンタープライズ機能などの犠牲を常に伴います。 XtremIO の 100%フラッシュベース型スケールアウトエンタープライズストレージアレイでは、高度なパフォーマンスやスケーラビリティだけでなく、新しいレベルの使いやすいSAN ストレージを提供する一方で、これまで実現できなかった高度な機能も実現します。 XtremIO の新しいオールフラッシュアレイは、パフォーマンスを最大限に発揮してレスポンスタイムのレーテンシーを一貫して低く抑え、エンタープライズクラスの高可用性機能、コストを大幅に削減するリアルタイムインラインデータ削減、高度な機能（シンプロビジョニング、VMware との緊密な統合、スナップショット、ボリュームクローン、最高のデータ保護など）を実現するよう設計されています。これは、所有コストを低く抑えることで達成されています。この製品のアーキテクチャは、フラッシュメディアの寿命を延ばし、フラッシュ容量の効率コストを抑えるほか、パフォーマンスとスケーラビリティの提供、運用効率の向上、高度なストレージアレイ機能の実現など、フラッシュベースストレージの全要件に対応します。このホワイトペーパーは、XtremIO ストレージアレイを幅広い観点から紹介し、システムアーキテクチャの詳細な説明、オペレーション原理、多彩な機能についても取り上げます。

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概要

XtremIO は、フラッシュの優れた可能性を完全に解放し、SSD やフラッシュメディアをベースにしたユニークな特性を活かすアレイベースの性能を実現するよう設計されたオールフラッシュストレージアレイです。 XtremIO は業界標準のコンポーネントと独自のインテリジェントソフトウェアを使用して、比類ないレベルのパフォーマンスを実現します。達成可能なパフォーマンスは、 IOPS で数十万から数百万に達し、1 ミリ秒以下での安定した低いレーテンシーを達成します。* また、システムは、プランニングの手間を最小にするよう設計されており、アレイのプロビジョニングと管理を極めて容易にするユーザーフレンドリーなインターフェイスを備えています。 XtremIO は、次の主要な側面に価値をもたらすために、フラッシュを活用します。 • パフォーマンス：システムの混雑状況や、ストレージ容量の使用状況にかかわらず、レーテンシーとスループットを一貫して予測可能な一定した状態に保ちます。 I/O 要求のアレイ内のレーテンシーは、通常 1 ミリ秒よりはるかに少なくなります。* • スケーラビリティ：XtremIO ストレージシステムは、スケールアウトアーキテクチャに基づいています。システムは、X-Brick と呼ばれる単一のビルディングブロックで開始されます。パフォーマンスや容量の追加が必要になると、システムは、 X-Brick を追加して拡張します。パフォーマンスが直線的に向上することで、単一のX-Brick 構成に比べて、2 つの X-Brick であれば 2 倍の IOPS を、4 つの X-Brick であれば4 倍の IOPS を、6 つの X-Brick であれば 6 倍、8 つの X-Brick であれば 8 倍の IOPS を実現します。システムを拡張しても、一貫して低いレーテンシーが保たれます。 • 効率性：コアエンジンは、コンテンツベースのインラインデータ削減を実装します。 XtremIO ストレージアレイは稼働中、システムにデータが到達するのに従い、自動的にデータを削減（重複排除および圧縮）します。これはフラッシュに書き込まれるデータの量を削減するため、メディアの寿命を延ばすとともに、コストの削減に役立ちます。XtremIO アレイは、細かいデータブロックでボリュームにオンデマンドで容量を割り当てます。ボリュームは常に、パフォーマンス低下、容量の過剰プロビジョニング、断片化を伴わずにシンプロビジョニングされます。コンテンツベースのインライン重複排除が実装されると、残りのデータはさらに圧縮され、フラッシュメディアに対する書き込みの量が削減されます。データ圧縮は重複排除された（一意の）データブロックでインラインで実行されます。高い割合で書き込みを行うのを避けることには次のメリットがあります。

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 データの格納に必要な物理容量の減少により、ストレージアレイの効率が向上し、GB あたりのストレージコストが大幅に削減

• データ保護：XtremIO はフラッシュに最適化された独自のデータ保護アルゴリズム（XtremIO Data Protection または XDP）を活用します。これにより、あらゆる既存のRAID アルゴリズムを上回るパフォーマンスを実現しています。また、XDP の最適化によって、データ保護目的でのフラッシュメディアへの書き込みも減ります。 • 機能：XtremIO では、高性能および設置効率の高いスナップショット、インライン

データ削減（インライン重複排除およびデータ圧縮を含む）、シンプロビジョニング、 VMware VAAI の完全統合をサポートするほか、ファイバーチャネルと iSCSI プロトコルもサポートします。

システム概要

XtremIO ストレージアレイは、スケールアウトアーキテクチャに基づいた、オールフラッシュシステムです。システムは、X-Brick と呼ばれるビルディングブロックを使用します。これを、図2で示すように、クラスター化することで、必要に応じてパフォーマンスや容量を増やすことができます。システムの処理は、スタンドアロンの専用Linux ベースサーバーで制御されます。これはXMS（XtremIO マネージメントサーバー）と呼ばれます。XMS のホストは物理または仮想サーバーのいずれかを使用でき、複数のXtremIO クラスターを管理できます。アレイはXMS から切断されても稼働し続けますが、構成や監視は実行できません。 XtremIO のアレイアーキテクチャは、CPU、RAM、SSD、ホストポートなどの全リソースをバランスの取れた状態で直線的に拡張しながら、フラッシュの潜在的なパフォーマンスをフルに発揮できるよう特別に設計されています。これにより、アレイは必要などのレベルのパフォーマンスでも達成でき、さらに、予測可能なアプリケーションの動作にとって不可欠な整合性のあるパフォーマンスを実現します。 XtremIO ストレージシステムは、長期間にわたって、システムの状態、アクセスパターンに関係なく、一貫した極めて優れたパフォーマンスを提供します。それは真のランダム I/O の設計されています。システムのパフォーマンスレベルは、その容量使用率レベル、ボリューム数、エージングなどのいかなる影響も受けません。その上、パフォーマンスは「共有キャッシュ」アーキテクチャに基づいていないため、データセットサイズやデータアクセスパターンなどの影響を受けません。 XtremIO は、コンテンツ対応ストレージアーキテクチャにより、以下を実現します。 • データブロックが分散された状況下でも、本質的に最大のパフォーマンスと最小のフラッシュウェアを提供 • 分散型のメタデータにも対応 • データやメタデータのホットスポットなし

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• インラインデータ削減（重複排除およびデータ圧縮）、シンプロビジョニング、高度なデータ保護（XDP）、スナップショットなどの先進的なストレージ機能

X-Brick

図1はX-Brick を示しています。図1：X-Brick X-Brick は XtremIO アレイの基礎となるビルディングブロックです。各X-Brick は、以下により構成されます。 • 以下を含む 2U DAE（ディスクアレイエンクロージャ）×1：

 eMLC SSD（標準 X-Brick）×25 または eMLC SSDs（10TB スターターX-Brick ［5TB］）×13  冗長 PSU（電源ユニット）×2  冗長 SAS 相互接続モジュール×2 • バッテリバックアップユニット×1 • 1U ストレージコントローラー（冗長ストレージプロセッサ）×2 各ストレージコントローラーの構成：  冗長 PSU（電源ユニット）×2  8 GB/秒 FC（ファイバーチャネル）ポート×2  10 GbE iSCSI ポート×2  40 Gb/秒 InfiniBand ポート×2

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表1に、X-Brick ごとのシステム仕様の概要を示します。

表1: システム仕様（X-Brick ごと）

機能仕様（X-Brick ごと）

物理 • 5U

• eMLC Flash SSD（10TB スターターX-Brick [5TB]）×13 • eMLC Flash SSD（標準 X-Brick）×25

高可用性 • 冗長 • ホットスワップコンポーネント • SPOF（単一障害点なし）なしホストアクセス対称アクティブ/アクティブ：どのコントローラー上のどのターゲットポートからも、均一なパフォーマンスで、どのボリュームにも並行してアクセスできます。ALUA の必要はありません。ホストポート • 4×8 Gb/秒の FC • 4×10 Gb/秒の Ethernet iSCSI 有効容量* _{• 10TB スターターX-Brick（5TB）タイプの場合：} - 3.26TiB（13 個の SSD、データ削減なし） - 7.22TiB（25 個の SSD、データ削減なし） • 10TB X-Brick タイプ： 7.58TiB（データ削減なし） • 20TB X-Brick タイプ： 15.16TiB（データ削減なし） • 40TB X-Brick タイプ： 30.55TiB（データ削減なし）レーテンシ 1 ミリ秒未満† *_{有効容量とはアレイに書き込み可能な圧縮できない一意のデータの量です。有効容量は通常、XtremIO のインラインデータ}

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スケールアウトアーキテクチャ

XtremIO ストレージシステムには、単一の X-Brick か、複数の X-Brick のクラスターを含めることができます。図2および表2を参照してください。図2：単一の X-Brick と複数の X-Brick クラスターのシステム構成 2 つまたはそれ以上の X-Brick のクラスターでは、XtremIO は、ストレージコントローラー間のバックエンド接続性のために冗長40 Gb/秒 QDR InfiniBand ネットワークを使用し、高い可用性と超低レーテンシーネットワークを確保します。InfiniBand ネットワークは、XtremIO アレイの完全管理型コンポーネントで、XtremIO システムの管理者は、InfiniBand テクノロジで特殊なスキルを必要としません。 X-Brick クラスターx1 X-Brick クラスター×2 X-Brick クラスター×4 X-Brick クラスターx6 X-Brick クラスターx8

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単一のX-Brick クラスターの構成： • X-Brick×1 • 交換用バッテリバックアップユニット×1 複数のX-Brick クラスターの構成： • 2 台、4 台、6 台、8 台の X-Brick • InfiniBand スイッチ×2 表2：単一の X-Brick と複数の X-Brick クラスターのシステム構成 10TB スターター X-Brick（5TB） X-Brick クラスターx1 X-Brick クラスター×2 X-Brick クラスター×4 X-Brick クラスターx6 X-brick クラスターx8 X-Brick の数 1 1 2 4 6 8 InfiniBand スイッチの数 0 0 2 2 2 2 交換用バッテリバックアップユニットの数 1 1 0 0 0 0

10TB スターターX-Brick（5TB）

XtremIO の 10TB スターターX-Brick（5TB）は標準 X-Brick クラスターと同一ですが、 eMLC Flash SSD は 25 個ではなく 13 個しかありません。10TB スターターX-Brick （5TB）に 12 個の SSD を追加して標準 X-Brick に拡張することができます。

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システムアーキテクチャ

XtremIO は他のあらゆるブロックベースストレージアレイと同様に機能し、既存の SAN との統合が可能で、ホストへの接続には 8 Gb/秒のファイバーチャネルおよび 10 Gb/秒の Ethernet iSCSI（SFP+）接続のいずれかを選択できます。ただし、他のブロックアレイとは異なり、XtremIO は専用フラッシュストレージシステムであり、最高のパフォーマンス、使いやすさ、高度なデータ管理サービスを提供するよう設計されています。XtremIO アレイ内の各ストレージコントローラーは、ベースプラットフォームとして特別にカスタマイズされた軽量なLinux ディストリビューションを実行します。XIOS（XtremIO オペレーティングシステム）は、図3のように、Linux の上で稼働し、ストレージコントローラー内のアクティビティをすべて処理します。 XIOS は高い I/O レートを処理し、システムの機能モジュールや InfiniBand を介した RDMA、監視、メモリプールなどを管理します。

図3：X-Brick ブロックの図

XIOS は、コンテンツ対応、低いレーテンシー、高パフォーマンスストレージサブシステムなどの特定の要件を満たすように設計された専用のプロセススケジューリング/ 処理アルゴリズムを備えています。

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XIOS では、以下が提供されます。

• 低レーテンシースケジューリング：サブプロセスの効果的なコンテキスト切り替えを有効にし、スケジューリングを最適化して、待機時間を最小に抑えます

• リニアな CPU の拡張性：マルチコア CPU を含む、すべての CPU リソースを完全に活用できるようにします • 制限された CPU コア間同期：サブプロセス間通信およびデータ転送を最適化します • CPU ソケット間同期なし：異なるソケットで実行されるサブプロセス間でのタスクの同期や依存関係を最小化します • キャッシュライン対応：レーテンシーやデータアクセスを最適化します各X-Brick のストレージコントローラーは、冗長 SAS 相互接続を通じて接続された DAE（ディスクアレイエンクロージャ）を所有します。また、ストレージコントローラーは、冗長で高可用性のInfiniBand ファブリックに接続されます。ホストからどのストレージコントローラーがI/O 要求を受信するかに関係なく、複数の X-Brick にある複数のストレージコントローラーが協調して要求を処理します。XtremIO システムのデータレイアウトでは、確実に、すべてのコンポーネントが本質的に負荷を共有し、I/O 動作に均等に参加します。

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動作原理

XtremIO ストレージアレイは、データブロックでデータを処理することで、システムにデータが到達するのに従い、データを自動的に削減（重複排除）します。重複排除は（システム全体にわたって）グローバルで、常時稼働で、リアルタイムで実行されます（後処理として実行されることはありません）。重複排除の後、データはインラインで圧縮されてからSSD に書き込まれます。 XtremIO はグローバルメモリキャッシュを使用します。これは重複排除済みのデータや、本質的にアレイ全体にデータを均等に分散するコンテンツベースの分散に対応します。すべてのボリュームはX-Brick 全体、および全ストレージアレイのホストポートでアクセスできます。システムは、高可用性のバックエンド InfiniBand ネットワーク（EMC 製）を使用します。これは、クラスター内の全ストレージコントローラー間で、超低レーテンシーおよび RDMA（Remote Direct Memory Access）で、高速アクセスを提供します。RDMA を活用することにより、XtremIO システムは本質的に、全ストレージコントローラーに広がる単一の共有メモリスペースを実現します。 1 つの X-Brick の有効な論理容量は、格納されるデータセットによって異なります。 • 多くのクローンされた仮想化環境（仮想デスクトップ統合（VDI）など）でよく見られる重複度の高い情報では、効率的な有効容量は、使用できる物理フラッシュ容量より格段に大きくなります。5:1～10:1 の重複排除の比率は、こうした環境で定期的に達成されます。 • 多くのデータベースやアプリケーションデータで一般的に見られる圧縮可能なデータの場合、圧縮率は 2:1～3:1 の範囲内にあります。 • データ圧縮およびデータ重複排除の両方のメリットを得ている VSI（仮想サーバーインフラストラクチャ）などのシステムでは、一般に6:1 の比率を実現しています。

マッピング

テーブル

各ストレージコントローラーには、SSD 上の各データブロックのロケーションを管理するテーブルがあります。表3（15ページ）を参照してください。テーブルは次の2 つの部分で構成されます。 • テーブルの最初の部分は、ホスト LBA をそのコンテンツフィンガープリントにマップします。 • テーブルの 2 番目の部分は、コンテンツフィンガープリントを SSD 上のロケーションにマップします。

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杯で、書き込める空きのストライプがなくなったときに、新しいブロックの書き込み先を選べるようにしたりできます。

書き込み

I/O フローの仕組み

一般的な書き込み処理では、入力データストリームがアクティブ/アクティブのストレージコントローラーのいずれかに到達し、データブロックに分割されます。データブロックごとに、アレイは一意の識別子を使ってデータにフィンガープリントを作成します。アレイは、このフィンガープリントを使ってテーブルを管理し（表3を参照）、着信の書き込みがアレイ内にすでに存在するかをどうかを判断します。また、フィンガープリントは、データの保存場所の判別にも使用されます。コンテンツフィンガープリントマッピングに対するLBA が、ストレージコントローラーのメモリ内で、メタデータに記録されます。表3：マッピングテーブルの例 LBA オフセットフィンガープリント SSD オフセット/ 物理的な場所  Address 0  20147A8  40   Address 1  AB45CB7  8   Address 2  F3AFBA3  88   Address 3  963FE7B  24   Address 4  0325F7A  64   Address 5  134F871  128   Address 6  CA38C90  516   Address 7  963FE7B – 重複排除された –  注：表3のデータブロックの色は、コンテンツに対応しています。一意のコンテンツが別々の色で示され、重複するコンテンツは同一の色（赤）で示されています。データデータデータデータデータデータデータデータデータデータデータデータデータデータデータ

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システムは、フィンガープリントと、それに対応するデータブロックが、以前格納されたかどうかを検証します。フィンガープリントが新規の場合、システムは以下を実行します。 • データを圧縮します。 • ブロックが格納されるアレイの場所を選択する（LBA ではなく、フィンガープリントに基づいて）。 • 「物理的な場所に対するフィンガープリント」マッピングを作成する。 • フィンガープリントの参照回数を 1 つずつ増やす。 • 書き込みを実行する。「重複した」書き込みの場合は、システムは新しいLBA をフィンガープリントマッピングに記録し、この特定のフィンガープリントの参照回数を1 つ増やします。データはすでにアレイ上に存在するため、物理的な場所へのフィンガープリントマッピングを変更する必要も、SSD に書き込みを行う必要もありません。すべてのメタデータの変更はメモリ内で実行されます。そのため、重複排除された書き込みは、最初の一意のブロック書き込みより高速で実行されます。これは、XtremIO のインラインデータ削減の独自のメリットの1 つで、これにより、重複排除で実際に書き込みパフォーマンスが向上します。 SSD に対するデータブロックの実際の書き込みは、非同期で実行されます。アプリケーション書き込み時に、システムはデータブロックを（RDMA 経由で異なるストレージコントローラーにレプリケートすることで保護されている）メモリ内書き込みバッファーに配置し、直ちに ACK をホストに返します。バッファーに十分なブロックが集まると、システムはこれらをSSD 上の XDP（XtremIO データ保護）ストライプに書き込みます。このプロセスは、最も効率的な方法で実行されます。詳細については、XtremIO データ保護ホワイトペーパーを参照してください。

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書き込みI/O がアレイに発行された場合： 1. システムは着信データを分析し、それを図4に示すようにデータブロックにセグメント化します。図4：固定ブロックに分割されたデータ 2. 図5で示すように、アレイは、データブロックごとに、データに一意のフィンガープリントを割り当てます。図5：各ブロックに割り当てられたフィンガープリントアレイではこのフィンガープリントを使ってテーブルが管理され、後続の書き込みが表 3（15ページ）に示すように、アレイ内にすでに存在するかどうか確認します。  システム内にデータブロックが存在しない場合は、データの場所を判別するためにフィンガープリントを使用して、他のストレージコントローラーにブロックを書き込もうとした履歴が、ストレージコントローラーの処理により記録されます。  データブロックがシステム内にすでに存在する場合は、図6に示すように書き込みは行われません。図6：既存/繰り返しブロックの重複排除

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3. アレイはデータブロックごとに参照回数を増やします。 4. 整合性のある分散型マッピングを使用することで、各ブロックは関連するフィンガープリントのアドレススペースに対応するストレージコントローラーに経路指定されます。整合性のある分散型マッピングは、コンテンツフィンガープリントに基づいています。フィンガープリントを計算する計算プロセスの結果、フィンガープリント値は均等に分散され、フィンガープリントマッピングは、図7に示すように、クラスター内のストレージコントローラー間に均等に分散されます。図7：クラスター全体に分散したデータ注：クラスター間のデータ転送は、図7に示すように、RDMA を使用して、低レーテンシーおよび高速InfiniBand ネットワークで実行されます。 5. システムは、ACK をホストに送信します。

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6. フィンガープリントの均等分散機能によって、クラスター内の各ストレージコントローラーは、均等なデータブロックの分配を受け取ります。追加ブロックが届くと、図8に示すようにストライプに振り分けられます。図8：フルストライプに振り分けられた追加ブロック 7. システムはデータブロックを圧縮して、各データブロックのサイズをさらに削減します。 8. アレイ内で一番空きの多いストライプ（またはあればフルストライプ）を埋めるのに十分なデータブロックがストレージコントローラーに集まると、図9に示すように、データブロックがキャッシュから SSD に転送されます。図9：SSD にコミットされたストライプ

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読み取り

I/O フローの仕組み

データブロック読み取り処理では、システムはフィンガープリントマッピングに対する論理アドレスをLBA で検索します。フィンガープリントが見つかると、物理マッピングに対しそのフィンガープリントの検索を実行して、特定の物理的な場所からそのデータブロックを取得します。データはクラスターおよび SSD 全体に均等に書き込まれるため、読み取り負荷も均等に分散されます。 XtremIO の各ストレージコントローラーには、メモリベースの読み取りキャッシュがあります。 • 従来のアレイでは、読み取りキャッシュは論理アドレス別に管理されていました。読み取られる可能性の高いアドレスにあるブロックが、読み取りキャッシュに配置されていました。 • XtremIO アレイでは、読み取りキャッシュはコンテンツフィンガープリントで管理されます。読み取られる可能性の高いコンテンツを持つブロック（フィンガープリント ID によって識別）が、キャッシュに配置されます。これにより、XtremIO の読み取りキャッシュ重複排除が機能します。つまり、比較的小さい読み取りキャッシュが、従来の同サイズのキャッシュに比べて、格段に大きく見えるようになります。要求されたブロック長がデータブロックサイズより大きい場合は、XtremIO はクラスター全体で並行してデータブロックの読み取りを実施し、それらをアプリケーションに返す前に、より大きなブロックに組み立てます。圧縮されたデータブロックは、デリバリする前に圧縮解除されます。読み取りI/O がアレイに発行された場合： 1. システムは、各データブロックごとに LBA を識別するため着信要求を分析し、データを保持するためのバッファーを作成します。 2. 次のプロセスは、並行して実行されます。  データブロックごとに、アレイは格納されたフィンガープリントを検索します。フィンガープリントにより、X-Brick 上のデータブロックの場所が特定されます。より大きなI/O（256 K など）では、複数の X-Brick により、各データブロックが取得されます。  システムは、RDMA を通じ、InfiniBand を介して、要求された読み取りデータを処理ストレージコントローラーに送信します。 3. システムは、完全に取り込まれたデータバッファーをホストに戻します。

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システム機能

XtremIO ストレージアレイでは、特別なライセンスがなくても常に利用できる幅広い機能が提供されています。システム機能には次が含まれます。 • データサービス機能：すべての着信書き込みで順番（次のリストのとおり）に適用されます。  シンプロビジョニング  インラインデータ削減： − インラインデータ重複排除 − インラインデータ圧縮  XtremIO Data Protection （XDP）

 静止データ暗号化  スナップショット • システム全体の機能：  拡張性の高いパフォーマンス  均等なデータ分散  高可用性 • その他の機能：  無停止アップグレード  VMware VAAI の統合

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シン

プロビジョニング

XtremIO ストレージは、小さな内部ブロック長を使用してネイティブにシンプロビジョニングされます。これにより、シンプロビジョニングされたスペースに対し、きめ細やかな解決策が提供されます。システム内の全ボリュームはシンプロビジョニングされます。つまり、システムは実際に必要なときにのみ容量を消費します。XtremIO は、一意のデータブロックのフィンガープリントID を計算した後、クラスター内にそれらを物理的に配置する場所を決定します。そのため、書き込みの前にストレージ領域の事前割り当てをしたり、シックプロビジョニングをしたりすることは一切ありません。 XtremIO のコンテンツ対応アーキテクチャの結果、ブロックはシステムのどの場所にでも格納でき（場所を参照する場合はメタデータだけを使用）、一意のブロックを受け取った場合にのみデータが書き込まれます。そのため、多くのディスク中心型アーキテクチャを使用したシンプロビジョニングとは異なり、XtremIO では、スペースクリープやガベージコレクションが生じることはありません。さらに、時の経過とともに発生するボリュームの断片化はXtremIO には該当せず（ブロックはランダムアクセスのアレイに分散するため）、デフラグメンテーションツールは不要です。 XtremIO の標準で備わっているシンプロビジョニングは、システム容量の使用率やシステムへの書き込みパターンにかかわらず、ボリュームのライフサイクル全体での一貫したパフォーマンスやデータ管理も可能にします。

インライン

データ削減

XtremIO の一意のインラインデータ削減は次のテクニックを活用することで達成できます。 • インラインデータ重複排除 • インラインデータ圧縮インラインデータ重複排除インラインデータ重複排除では、データがフラッシュメディアに書き込まれる前に、冗長性を取り除きます。 XtremIO はデータがシステムに到達したとき、自動的かつ全体的に、データの重複排除を行います。重複排除は後処理ではなく、リアルタイムで実行されます。つまり、 XtremIO ではリソースを消費するバックグラウンドプロセスや後処理に関連する追

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XtremIO では、データブロックはボリューム内のユーザーレベルのアドレスではなく、コンテンツ別に格納されます。この結果、容量とパフォーマンスの観点からシステム内のデバイス全体で理想的なロードバランシングが行われます。データブロックが変更されるたびに、システム内の任意のSSD セットにデータが配置され、システムがブロックのコンテンツをすでに認識している場合には、書き込みは一切行われません。すべてのSSD を均等に使用し、完全なウェアレベリングを実現することで、システムは常にアレイ全体にデータを分散させます。ホストコンピューターによって同一の LBA（論理ブロックアドレス）が繰り返し書き込まれた場合でも、それぞれの書き込みはXtremIO アレイ内の異なるロケーションに割り振られます。ホストが繰り返し何度も同一データを書き込んだ場合は、重複排除が行われるため、フラッシュに余分な書き込みが行われることはありません。 XtremIO は効率の高いデータ重複排除のために、コンテンツ対応の、全体的に重複排除されたキャッシュを使用します。システムのユニークなコンテンツ対応ストレージアーキテクチャによって、小さいDRAM アロケーションで実質よりも大きいキャッシュサイズを獲得することができます。そのため、XtremIO は仮想デスクトップ（VDI）環境などに多い「ブートストーム」などの困難なデータアクセスパターンに最適なソリューションと言えます。さらに、システムはインラインデータ重複排除用としてだけでなく、アレイ全体にデータブロックを均等に分散するためにもコンテンツフィンガープリントを使用します。これによって、パフォーマンスに本来備わっているロードバランシング機能を活用することで、データの再書き込みや再バランシングが不要なことから、フラッシュのウェアレベルの効率性が強化されます。このプロセスをインラインで、かつ、アレイ全体で実行することで、SSD への書き込みも減少します。こうしてSSD の耐久性が向上し、後処理の重複排除に起因するパフォーマンスの低下を防ぎます。 XtremIO のインラインデータ重複排除とインテリジェントなデータストレージ処理によって、次のことが可能になります。 • システムパフォーマンスを最大限に活用して、システムリソースの使用状況を均等化 • フラッシュの寿命を最大限に引き延ばす最小限のフラッシュ操作 • 均一なデータ分散により、システム全体でフラッシュウェアを均等に保つ • システムレベルでのガベージコレクションが不要（後処理のデータ削減と逆） • ストレージコストを最小化する SSD 容量のスマートな活用

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インラインデータ圧縮インラインデータ圧縮では、データがフラッシュメディアに書き込まれる前に、すでに重複排除されたデータを圧縮します。 XtremIO ではすべての重複データが取り除かれた後にデータを自動的に圧縮します。これにより、一意のデータブロックに対してのみ圧縮が実行されるようになります。データ圧縮は後処理ではなく、リアルタイムで実行されます。データセットの特性が全体的な圧縮率を決定します。圧縮されたデータブロックはその後、アレイに保存されます。圧縮により、SSD に書き込まれる必要がある物理的なデータの合計量を削減します。この削減によってSSD の WA（書き込みの増大）を最小限に抑え、フラッシュアレイの耐久性が向上します。 XtremIO のインラインデータ圧縮には次のメリットがあります。 • データ圧縮は常にインラインで、後処理として実行されることはありません。よってデータは常に一度だけ書き込まれます。 • 圧縮はさまざまなデータセット（データベースデータ、VDI、VSI 環境など）に対応します。 • データ圧縮は多くの場合データ重複排除を補完します。たとえば VDI 環境の重複排除では、クローン化されたデスクトップに必要な容量が大幅に削減されます。そして圧縮により特定のユーザーデータが削減されます。結果として単一の X-Brick で、増加した VDI デスクトップ数を管理できるようになります。 • 圧縮によりデータブロックを最も効率よく保存することで、ストレージ容量を節約します。 • XtremIO のパワフルなスナップショット機能と組み合わせると、ペタバイト規模の有効なアプリケーションデータを簡単にサポートできるようになります。

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合計データ削減 XtremIO のデータ重複排除とデータ圧縮はお互いに補完しあいます。データ重複排除では冗長データブロックを排除することで物理的なデータを削減します。データ圧縮では、各データブロックのバイナリレベル内でデータの冗長性を排除することで、データの占有領域をさらに削減します。図10はデータ重複排除とデータ圧縮プロセスの両方を組み合わせることの利点を示しており、全体的なデータ削減につながります。図10：データの重複排除と圧縮の組み合わせこの例では、ホストが書き込んだ12 個のデータブロックはまず 4 個のデータブロックに重複排除され、3:1 のデータ重複排除率を実現していますえ。データ圧縮プロセスの後、4 個のデータブロックはそれぞれ 2:1 の比率で圧縮されるため、合計のデータ削減率は6:1 になります。

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XtremIO Data Protection （XDP）

XtremIO ストレージシステムは、極めて効率の高い「自動修復型」ダブルパリティデータ保護を備えています。データ保護とメタデータ用スペースのために、システムには、ほんのわずかの容量のオーバーヘッドが必要です。これらは再構築に専用のスペアドライブを必要としません。代わりに、「ホットスペース」という概念を活用し、アレイ上で空きスペースのある場所はどこでも、障害の発生したドライブの再構築に使用することができます。システムは、1 台の再構築を実行するのに十分な分散容量を常時確保しています。 2 台の SSD が故障するまれなケースでは、データが全容量であっても、アレイでは空き領域を使用してドライブのうち1 台のデータを再構築します。故障したドライブのうちの1 台が交換されると、2 台目のドライブを再構築します。両方のドライブのデータを再構築するために十分な空き領域がある場合、同時に再構築します。 XtremIO は使用量が高くなったとしても、最小の容量オーバーヘッドでパフォーマンスを維持します。システムにはミラーリングスキーム（および、関連する 100%の容量オーバーヘッド）は不要です。 XtremIO では、データ保護、メタデータストレージ、スナップショット、スペアドライブ、パフォーマンスに必要なリザーブ容量が極めて少なく、ユーザーデータ用のスペースが格段に多くなります。これにより、使用可能な GB あたりのコストを削減できます。 XtremIO ストレージシステムは、以下のことを実現します。 • N+2 データ保護 • わずか 8%という信じがたいほど少ないデータ保護容量オーバーヘッド • どんな RAID アルゴリズムの追随も許さないパフォーマンス（RAID アルゴリズムの中でも最も書き込み効率に優れたRAID 1 は、XDP（XtremIO Data Protection）に比べて 60%以上の書き込みが必要です）。 • 書き込み量が少なく、データが均等に分散されることから、どの RAID アルゴリズムよりも優れたフラッシュの寿命 • ドライブに障害が発生した場合には自動的に再構築を行い、従来の RAID アルゴリズムに比べて、再構築時間を短縮 • システムに障害の発生したドライブが含まれていても、着信データを完璧に保護する適応性の高いアルゴリズムのもたらす優れた堅牢性 • 同一個所の故障サポートによる管理性の向上

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表4：XtremIO Data Protection と RAID スキームの比較アルゴリズムパフォーマンスデータ保護容量のオーバーヘッドストライプ更新ごとの読み取り従来型アルゴリズムの読み取りのデメリットストライプ更新ごとの書き込み従来型アルゴリズムの書き込みのデメリット RAID 1 高 1 つの障害 50% 0 – 2（64%） 1.6x RAID 5 中 1 つの障害 25%（3+1） 2（64%） 1.6x 2（64%） 1.6x RAID 6 低 2 つの障害 20%（8+2） 3（146%） 2.4x 3（146%） 2.4x XtremIO XDP RAID 1 を 60%上回る X-Brick あたり 2 つの障害極めて低い 8%（23+2） 1.22 – 1.22 – XDP の仕組み

XDP（XtremIO Data Protection 護）は、フラッシュメディア固有のプロパティと、 XtremIO のコンテンツアドレスストレージアーキテクチャを活用するように設計されています。 XDP は、データが保存されている場所をペナルティなしで制御できるというメリットを得ながら、RAID 1 よりも優れたパフォーマンスで高い保護レベルと低ストレージオーバーヘッドを達成します。またもう1 つのメリットとして、XDP（XtremIO Data Protection）では、従来のあらゆる RAID アルゴリズムに比べて、基盤となるフラッシュメディアの耐久性（エンタープライズフラッシュアレイの考慮点）も大幅に強化されています。図11：行および対角パリティ XDP は図11に示すように、N+2 列および対角パリティの変化形を使用します。これは1 台の SSD で同時に 2 つのエラーが発生した場合に保護を提供します。25 台の SSD をもつアレイでは、容量のオーバーヘッドはわずか 8%になるというわけです。

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従来のアレイは、ディスクの物理的な同一の場所にあるLBA（論理ブロックアドレス）を更新します（これが原因でストライプの更新に高い I/O オーバーヘッドが生じます）。 XtremIO では、データは常に、最も空き容量の多いストライプに配置されます。ストライプの更新ごとの読み取りおよび書き込みのI/O 動作のオーバーヘッドを効果的に減らす、最も空き容量の多いストライプへのデータの書き込みは、XtremIO のオールフラッシュのコンテンツ対応アーキテクチャでのみ実現可能です。このプロセスにより、アレイが埋まってもXtremIO のパフォーマンスを均一に保ち、上書きと部分的なストライプの更新が増えた時でも、長期にわたり稼働できるようになります。さらに、XtremIO は、優れた再構築プロセスも備えています。従来の RAID 6 アレイが 1 台のディスク障害に直面した場合、RAID 5 の方式を使用して、各ストライプを読み取り、ストライプ内の他のセルで不足しているセルを計算することによって、ディスクを再構築します。一方、XtremIO では、不足した情報の再構築に P と Q の両方のパリティを使用し、次のセルの再構築に必要な情報のみを読み取る精密なアルゴリズムを使用します。表5：障害の発生したディスクを再構築するための XDP の読み取りと、他の RAID スキームの読み取り方法の比較アルゴリズム K 幅の障害のあるディスクストライプを再構築するための読み取り従来のアルゴリズムのデメリット XtremIO XDP 3K/4 – RAID 1 1 なし RAID 5 K 33% RAID 6 K 33% 注：

XDP の詳細については、XtremIO Data Protection のホワイトペーパーを参照してください。

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静止データ暗号化

静止データ暗号化（DARE）では、メディアがアレイから取り外された場合でも重要なデータの安全性を確保するソリューションが提供されています。XtremIO アレイは高パフォーマンスのインライン暗号化技術を採用しており、SSD メディアが取り外された場合、アレイに格納されているすべてのデータが利用できなくなります。これにより、盗難や輸送中の紛失などで不正アクセスを防ぐことができ、機密データを含む障害コンポーネントを元に戻すまたは取り替えることができます。 DARE は多くの業界で確立されている必須の要件で、これには医療（患者の記録を厳重に守る必要がある）、銀行（財務データの安全が極めて重要）、数々の行政機関が含まれます。

XtremIO の DARE ソリューションの中心となっているのが、自己暗号化ドライブ（SED）技術の使用です。SED には、SSD でデータの書き込みや読み取りを行う際に暗号化および復号を行う専用のハードウェアがあります。暗号化のタスクをSSD にオフロードすることにより、XtremIO はアレイで暗号化が有効または無効になるときに同じソフトウェアアーキテクチャを維持することができます。インラインデータ削減、XtremIO Data Protection（XDP）、シンプロビジョニング、スナップショットを始めとする XtremIO のすべての機能やサービスは、暗号化されたクラスターで提供されます（非暗号化クラスターでも提供）。固有のデータ暗号化キー（DEK）がドライブ製造プロセスで作成されます。このキーはドライブから離れることはありません。DEK を消去または変更することはできますが、ドライブのデータは読み取れなくなり、DEK を回復させるオプションは提供されません。権限のあるホストだけがSED のデータにアクセスできるようにするために、 DEK は認証キー（AK）によって保護されています。このキーがなければ、DEK は暗号化されたままで、データの暗号化または復号には使用できません。図12：ロック解除された SED

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SED はロックが解除された状態で出荷されます。つまり、どのホストでもドライブデータにアクセスできます。ロックが解除されたドライブでは、データは必ず暗号化されています。しかし、DEK は必ず復号され、認証は必要ありません。ドライブのロックは、デフォルトドライブの AK を新しいプライベート AK に変更し、起動後または電源障害後（SSD がアレイから取り外された場合など）でもロックされたままになるようSED 設定を変更することで実現しています。SSD がアレイから取り外されると、オフになり、起動時にAK が必要になります。正しい AK がない限り、SSD のデータは読み取り不可で安全です。データにアクセスするには、ホストは正しいAK を提供する必要があります。これは、ドライブの「取得」または「所有化」とも呼ばれ、DEK のロックを解除し、データへのアクセスを可能にします。ドライブの取得は起動時にのみ行われ、アレイが作動している限りSED はロック解除されたままになります。どの場合でも、データは暗号化または復号のハードウェアを通過するため、SED のロック時にパフォーマンスインパクトはありません。図13：SED のオペレーションモード

XtremIO All-Flash Array は次の SSD でデータを暗号化します。 • データ SSD：すべてのユーザーデータが格納されている場所

• ストレージコントローラーSSD：ユーザーデータジャーナルダンプが含まれている場合がある

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スナップショット

スナップショットは、特定の時点におけるボリュームのデータの状態を算出することで作成されるので、ユーザーはソースボリュームが変化したとしても、必要に応じてデータにアクセスできます。XtremIO スナップショットは本質的に書き込み可能ですが、不変性を確保するために読み取り専用として作成することもできます。ソースまたはソースボリュームに属する任意のスナップショットのいずれかからスナップショットを取得できます。スナップショットは次に示すように、多様な事例で使用できます。 • 論理的な破損の保護 XtremIO ではスナップショット（目的の RPO インターバルで実行可能）を頻繁に作成でき、論理データ破損からのリカバリにそれらを使用することができます。スナップショットは、必要である限りシステムに保持することができます。論理データの破損が起きた場合は、既知のポイントインタイムまでアプリケーションをリカバリするために、以前のアプリケーションの状態のスナップショット（論理データの破損の前）を使用できます。 • バックアップバックアップサーバー/エージェント用のスナップショットを作成できます。これは、本番サーバーからバックアッププロセスをオフロードするために使用できます。 • 開発とテストシステムはユーザーが本番データのスナップショットを作成し、本番システムの（設置率の高い、高パフォーマンスな）コピーを複数作成して、それを開発やテスト目的で使用することを可能にします。 • クローン XtremIO では、データ保全の書き込み可能スナップショットを使い、クローンのように使用することもできます。複数のサーバーの本番ボリュームのクローンとして使用できます。クローンのパフォーマンスは、本番ボリュームのパフォーマンスとまったく同じです。 • オフライン処理スナップショットを、本番サーバーからデータの処理をオフロードする手段として使用することもできます。たとえば、データに対して（本番サーバーのパフォーマンスに影響を与えるほど）重いプロセスを実行する必要がある場合、スナップショットを使用して本番データの最新コピーを作成し、それを別のサーバーにマウントできます。こうすることで、プロセスは本番サーバーのリソースを消費することなく、（別のサーバーで）実行されます。

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XtremIO では、スナップショットを管理し、操作性を最適化するために次の効率的なツールを提供しています。 • コンシステンシーグループ CG（コンシステンシーグループ）を使用すると、データベースなどの単一アプリケーションによって通常使用される一連のボリュームの整合性のとれたイメージを作成できます。XtremIO の CG を使用して、1 つのコマンドでグループ内のすべてのボリュームのスナップショットを作成できます。これにより、すべてのボリュームを同時に作成できます。1 つのボリュームに適用される多数の操作は、CG にも適用できます。 • スナップショットセットスナップショットセットは、1 つのコマンドで作成したスナップショットグループで、グループのポイントインタイムを示します。スナップショットセットは、手動で選択した一連のボリューム、別のスナップショットセット、CG で取得されたスナップショットからなります。スナップショットセットでは、作成元の親との関係が保持されます。 • 読み取り専用スナップショット設計上、XtremIO のスナップショットは標準ボリュームで、書き込み可能なスナップショットとして作成されます。ローカルのバックアップと不変のコピーの必要性を満たすため、読み取り専用スナップショットを作成するオプションがあります。読み取り専用スナップショットは、バックアップアプリケーションなどの外部ホストにマッピングできますが、書き込みはできません。 • Scheduler Scheduler はローカル保護の用途で使用できます。ボリューム、CG、スナップショットセットに適用できます。各 Scheduler は、秒、分、時間のインターバルで実行するように定義できます。または、1 日または週の特定の時間に実行するように設定できます。各Scheduler には、お客様が保持するコピー数や最も古いスナップショットの保存期間に基づいた保存ポリシーがあります。 • リストア 1 つのコマンドで、子のスナップショットセットのいずれかから本番ボリュームや CG をリストアできます。本番ボリュームの SCSI 面は、ホストアプリケーションを再スキャンし、新しいボリュームを再検出することなく、必要なスナップショットセットのスナップショットに移動できます。 • 更新 refresh コマンドは、テスト/開発環境とオフライン処理に使用できる強力なツールです。1 つのコマンドで、本番ボリュームや CG のスナップショットを作成し、テスト/ 開発アプリケーションにマッピングされたボリュームのSCSI 面をそこに移動させ

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XtremIO のスナップショットテクノロジーは、システムのコンテンツ対応性（インラインデータ削減）を活用して実装され、データの正しいタイムスタンプに I/O を誘導するユニークなメタデータツリー構造で、SSD メディア用に最適化されます。これにより、高いパフォーマンスを持続できる効率的なスナップショットが可能になる一方で、複数のスナップショットを作成する手段として、また、スナップショットがサポートできるI/O 量の両方で、メディアの寿命を最大限に引き延ばします。スナップショットの作成時に、システムは（システム内の実際のデータの）親メタデータへのポインターを生成します。このため、スナップショットの作成は非常に簡単な操作で、システムに影響を及ぼすことはありません。また、容量は一切消費しません。スナップショットの容量の消費は、変更で新しい一意のブロックの書き込みが必要になった場合にのみ発生します。スナップショットの作成では、そのメタデータは、親ボリュームのメタデータとまったく同じになります。新しいブロックが親に書き込まれると、新しい書き込みを反映するために親ボリュームのメタデータが更新されます（そして、標準の書き込みフロープロセスを使用して、ブロックがシステムに格納されます）。このブロックは、スナップショットと親ボリュームの間で共有されている限り、書き込みの後でシステムから削除されることはありません。これは、ボリューム上の新しい場所への書き込み（未使用のLBA への書き込み）と、すでに書き込まれている場所での再書き込みの両方に適用されます。スナップショットのメタデータと親のメタデータは、ツリー構造で管理されます。スナップショットと親ボリュームは、図14で示すように、この構造の葉として表現されています。図14：メタデータツリー構造

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メタデータは、（スナップショットの元の親から）変更されていない全スナップショットブロック間で共有されます。スナップショットは、データブロックがその親と異なるLBA のみの一意のメタデータを保持します。このメタデータの管理方法は経済的です。新しいスナップショットが作成されると、システムは常に、スナップショットを作成したエンティティから"2 枚の葉"（2 つの子エンティティ）を作成します。これらの葉の 1 枚はスナップショットを、もう1 枚はソースエンティティを表します。スナップショットが作成されたエンティティは、それ以降直接使用されることはなくなりますが、メタデータの管理目的でのみ維持されます。図15：スナップショットの作成

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図 15は、XtremIO システムの 16 ブロックのボリュームを示します。1 行目（A（_t0）/S（_t0）とマークされた）は、最初のスナップショットが取得されたときのボリュームを示します（t0）。t0 では、親（A_（t0））とスナップショット（S_（t0））が同じデータとメタデータを持っています。これは、S（_t0）がA（_t0）の読み取り専用スナップショットであるためです（親と同じデータを持っている）。注： 16 個あるブロックのうち、使用されているのは 8 ブロックのみです。ブロック 0 とブロック4 は、重複排除の結果、物理容量の 1 ブロック分のみしか消費しません。空白のドット地のブロックは、シンプロビジョニングされたブロックを表しています。これは、物理容量は一切消費しません。図15では、S（t1）にスナップショットを作成する前に、2 つの新しいブロックが P に書き込まれています。 • H8 は H2 を上書きしています。 • H2 はブロック D に書き込まれます。しかし、A（t0）のブロック3 に格納された H2 と同じであるため、物理容量はほとんど消費しません。（t0）のブロック 3 に格納されたH2 と同じなので、物理容量はほとんどとりません。 S_（t1）は、読み取り/書き込みスナップショットです。これには、親とは異なる 2 つの追加ブロック（2 と 3）が含まれます。（変更されたブロックや各スナップのメタデータの全コピーに専用のスペースの確保が必要であった）従来のスナップショットとは異なり、XtremIO ではスナップショットに専用スペースを確保する必要はなく、メタデータの「膨張」も起こりません。 XtremIO のスナップショットは、どんなときにも、スナップショットの親エンティティと共有されていないブロックにのみ使用される一意のメタデータのみを消費します。これにより、システムは、動的でエンティティの変更量に比例した極めて小さいストレージオーバーヘッドを使用し、大量のスナップショットを効率的に管理できます。たとえば、t2 の時点では、ブロック 0、3、4、6、8、A、B、D、F は親エンティティと共有されています。ブロック5 のみがこのスナップショットで一意です。そのため、XtremIO の消費するメタデータユニットは 1 つだけです。残りのブロックは親と共有され、正確なボリュームデータと構造をコンパイルするために、親のデータ構造を使用します。システムは、ボリュームセットでのスナップショットの作成をサポートしています。セット内のボリュームから取得した全スナップショットは、相互に一貫性があり、全ボリュームの厳密に同一時点の情報を含みます。これは、スナップショットを作成するボリュームセットを選択するか、ボリュームをコンシステンシグループコンテナーに配置し、コンシステンシグループのスナップショットを作成することで、手動で作成できます。スナップショットの作成中、システムパフォーマンスや全体的なシステムレーテンシーに影響が及ぶことはありません（パフォーマンスは維持されます）。これは、システム内のスナップショット数やスナップショットツリーのサイズに左右されるものではあ

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スナップショットの削除は軽量で、エンティティ間の変更済みブロックの量にのみ比例します。システムはコンテンツ対応性能により、スナップショットの削除を処理します。各データブロックには、システム内の対象のブロックのインスタンス数を示すカウンターが付いています。ブロックが削除されると、カウンターの値は 1 つずつ減少します。このカウンター値がゼロのブロック（システムのボリュームまたはスナップショット全体に、このブロックを参照するLBA（論理ブロックアドレス）が存在しないことを意味します）は、新しい一意のデータがシステムに入ってきた時点で、XDP によって上書きされます。子孫を持たない子の削除には、システムによる追加的な処理は必要ありません。ツリーの中にあるスナップショットを削除すると、非同期処理がトリガーされます。このプロセスは、削除されたエンティティの子のメタデータと、親の親のメタデータをマージします。これにより、ツリー構造が断片化されることがなくなります。 XtremIO では、ブロックの削除が必要になると直ちに解放済みとしてマークされます。そのため、ガベージコレクションは不要で、孤立ブロックを見つけ出し、削除するためにシステムがスキャンプロセスを実行する必要はありません。さらに、XtremIO では、スナップショットの削除がシステムのパフォーマンスやSSD メディアの寿命に影響を与えることはありません。スナップショットの実装は完全にメタデータ中心で行われ、アレイのインラインデータ削減を活用するため、データがアレイ内にコピーされることはありません。こうして、多くのスナップショットの維持が可能になります。 XtremIO のスナップショットの特徴は、以下のとおりです。 • 専用のスナップショットスペースは不要。 • ソースボリュームの不変コピー/書き込み可能クローンの作成が可能。 • 瞬時に作成。 • ソースボリュームやスナップショット自体へのパフォーマンスの影響はほとんどなし。注：スナップショットの詳細については、XtremIO のスナップショットのホワイトペーパーを参照してください。

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拡張性の高いパフォーマンス

XtremIO は、新しいアプリケーションだけでなく、すでに導入されているアプリケーションについても、将来的なパフォーマンスや容量のニーズに対応するためスケールアウトできるよう設計されています。XtremIO のアーキテクチャにより、管理の一元化やシステム全体のリソースのバランスを維持しながら、ビルディングブロック（X-Brick）を追加することで、パフォーマンスや容量を向上させることができます。スケールアウトは、XtremIO のアーキテクチャにおける本質的な部分であり、既存のハードウェアを大掛かりにアップグレードしたり、長期間にわたるデータ転送をしなくても実行できます。 XtremIO ストレージシステムは、パフォーマンスや容量の追加が必要になったときに、 X-Brick を追加することによってスケールアウトできます。複数の X-Brick は、可用性の高い、超低レスポンスタイムの冗長 InfiniBand ネットワークを介して結合されます。システムが拡張してもリソースはバランスの取れた状態で維持され、アレイのデータはすべてのX-Brick に分散されます。これによって、均一なパフォーマンスとバランスの取れたフラッシュウェアレベルが保たれます。システムの拡張には、ボリュームの構成や手作業でのボリュームの移動は不要です。 XtremIO では、再マッピングを最小限に抑える一貫したフィンガープリントアルゴリズムが使用されます。内部ロードバランシングスキームに新しい X-Brick が追加され、既存の関連データのみが新しいDAE に転送されます。ストレージの容量やパフォーマンスは、単一のX-Brick 構成に対して、2 つの X-Brick であれば2 倍の IOPS を、4 つの X-Brick であれば 4 倍の IOPS を、6 つの X-Brick であれば6 倍の IOPS を、8 つの X-Brick であれば 8 倍の IOPS を供給するなどのように、直線的に拡張します。ただし、レーテンシーは図16に示すように、システムが拡張されても一貫して低い状態（1 ミリ秒以下）が保たれます。

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図16：一貫した低レーテンシーと直線的なパフォーマンススケーラビリティ XtremIO はそのスケーラビリティに特化して開発されたため、そのソフトウェアにはクラスターサイズに対する制限が元々ありません。*_{システムアーキテクチャは、レー} テンシーについても最も効率的な方法で対処します。ソフトウェア設計は、モジュラー式が採用されています。すべてのストレージコントローラーでは、さまざまな組み合わせのモジュールが実行され、負荷全体を共有します。このような分散型ソフトウェアモジュール（異なるストレージコントローラー上にある）は、個別の I/O 動作を処理し、これはクラスターを通過します。XtremIO は、単一の X-Brick システムか複数のX-Brick クラスターかに関係なく、2 つのソフトウェアモジュール（2 ホップ）で、各 I/O 要求を処理します。そのため、クラスターのサイズにかかわらず、レーテンシーは常に一定に保たれます。注：サブミリ秒のレーテンシーは、実際のテスト結果に基づいて、また、最悪の条件下でのシナリオを想定して検証されています。†