aSANドライブ分離がVMware以外のストレージの劣化問題を解決する方法

注意： このコンテンツは自動翻訳によって作成されており、誤りが含まれている可能性があります。最も正確で最新の情報については、英語版の原文をご参照ください。

主なポイント

• 劣化≠故障： I/Oレイテンシが約10msから100ms以上に上昇したドライブは、完全に故障していなくても、業務継続性を損なう可能性があります。これは、ハードウェアの完全な故障よりも検出が難しい状態です。
• スピードは重要です。Sangfor aSAN（Sangforのソフトウェア定義型分散ストレージソリューション）は、停止したHDDドライブを13秒以内に識別します。一方、vSANでは、ディスクをオフラインとマークするまでのデフォルトのタイムアウト時間は120秒です。
• 粒度が細かくなることで影響を軽減： Sangfor aSANのシャードレベルの分離は、ドライブ全体を分離する従来のアプローチとは異なり、少数のシャードの不整合によってドライブ全体がオフラインになることを回避します。
• ソフトウェア優先設計： Sangfor aSANは、物理的なドライブの取り外しを必要とせず、アプリケーション/ソフトウェア層で完全に分離を実行するため、ベンダー間のハードウェア互換性への依存度を低減します。
• 適応型障害処理： Sangfor aSANの分散障害センターは、自然に復旧するレプリカを再度有効化し、永続的または繰り返し発生する障害に対してのみ完全な隔離と再構築をトリガーすることで、不要な再構築サイクルを最小限に抑えます。
• 実運用で実証済み：ある製造業の顧客のMES環境では、Sangfor aSANを導入後、ドライブ停止の事象が15秒で解決されました。また、6ヶ月間にわたって発生した複数のドライブ性能低下事象にも対処し、サービスの中断時間を極めて短く抑えることができました。
• 帯域外監視よりも幅広い適用性：競合するiostatベースのソリューションと比較して、Sangfor aSANの組み込み型I/Oごとの監視は、よりきめ細かなメトリックと低い誤検知リスクを提供します。

組織が仮想化インフラストラクチャを近代化するにつれ、分散ストレージは、ますます複雑化し多様化するハードウェア環境において、安定した効率的なパフォーマンスを提供することが期待されています。しかし、ドライブが完全に故障しなくても、ビジネスに支障をきたす可能性があります。I/O応答時間が約10ミリ秒から100ミリ秒以上に上昇した状態でもオンライン状態を維持しているデバイスは、レプリカ書き込みを遅延させ、クラスタのスループットを低下させ、サービスの継続性を脅かす可能性があります。

Sangfor aSANは、ソフトウェアベースのドライブ分離フレームワークによってこの課題に対処します。このフレームワークは、劣化したコンポーネントを特定し、その影響を抑制し、ストレージの安定性を保護するように設計されており、一時的な速度低下を即座に永続的なハードウェア障害として扱うことはありません。

パート1．劣化したドライブ：ビジネスの安定性に対する隠れた脅威

分散ストレージシステムでは、一般的に強力な一貫性を持つマルチレプリカ書き込みアルゴリズムが用いられます。書き込みは、必要なすべてのレプリカが処理を完了した後にのみ、アプリケーションに確認応答されます。ドライブ、ホスト、またはその他のコンポーネントが劣化状態になると（例えば、ディスクI/O応答時間が10msから100ms以上に増加するなど）、書き込みI/Oが停止し、アプリケーションのパフォーマンスに大きな影響を与え、大規模なサービス中断を引き起こす可能性があります。コンポーネントの品質や障害特性が異なる異種ハードウェア環境では、この問題はさらに深刻化する可能性があります。

従来のソリューションでは、通常、帯域外検出を使用して、劣化したドライブを故障状態に変換します。これにより業務継続性を維持できますが、2つの大きな制約があります。1つ目は、劣化状態が後に正常に戻る可能性があることです。2つ目は、劣化を恒久的な故障として扱うと、ハードウェアの交換や摩耗が早まり、メンテナンスコストが増加する可能性があることです。

これらの問題に対処するため、業界は改良されたアプローチ、すなわちアプリケーション認識型ソフトウェア分離フレームワークを導入しました。このフレームワークは、レイテンシやIOPSなどのドライブの状態指標を定期的に監視します。ドライブが指定されたしきい値に達すると、停止または低速であると識別され、一連の修復アクションが開始されます。

このアプローチは進歩を示すものだが、いくつかの分野は依然として改善が必要である。

• 処理時間の制限：レプリカ整合性チェックでは、ドライブ上のすべてのシャードを一覧表示する必要があります。ドライブの停止の兆候が最初に現れてから最終的な隔離が完了するまでには、少なくとも数分かかる場合があり、その間に業務継続性が深刻な影響を受けている可能性があります。
• 広範囲にわたる影響：低速ドライブ上のごく一部のシャードに不整合が生じるだけで、ドライブ全体を隔離することができず、業務の中断が継続する可能性があります。
• 不正確な識別：このフレームワークはドライブ側のみを監視するため、検出漏れや誤検出が発生しやすくなります。

パート2．aSANドライブのソフトアイソレーション：ストレージ障害処理のための新しいモデル

Sangfor aSANドライブのソフトアイソレーションは、アプリケーション認識型の障害検出、ヒューリスティックな障害診断、および高精度なコンポーネント隔離を組み合わせたものです。これらの機能により、単一のコンポーネントの劣化が事業継続性に影響を与えることを防ぎます。

1. ソフトアイソレーションフレームワークアーキテクチャ：2層構造でストレージの安定性を保護

aSANのソフト分離フレームワークは、物理仮想ストレージボリュームを管理単位として使用し、以下の2つの部分から構成されます。

• ストレージクライアントデータプレーン：レプリカ劣化検知機能により、レプリカの可用性が保護され、劣化したレプリカを数秒以内に一時的に隔離し、障害情報を迅速に報告することで、業務への影響を最小限に抑えます。
• ソフトアイソレーション制御プレーン：分散障害センター（DFC）は、分散障害ノード（DFN）プラグインから報告された障害情報を収集します。これらの報告を関連付けて分析することで、障害を正確に診断し、誤検出を低減します。障害が短時間で回復可能な場合は、回復後に劣化したレプリカが再度有効化され、レプリカ数が少ない状態での長時間の運用を回避します。障害が回復しない場合は、影響を受けるコンポーネントが完全に隔離され、障害が発生したレプリカが再構築されてデータの信頼性が保護されます。

図1. aSANドライブのソフトアイソレーションフレームワークアーキテクチャ。

2. 物理ドライブを取り外すことなくアプリケーション層ソフトウェアを分離する画期的な技術

業界で一般的な物理ドライブの取り外し方法や、従来のアプリケーション認識型ソフトアイソレーション方式と比較して、Sangfor aSANフレームワークは完全にソフトウェアベースのアイソレーションメカニズムを採用しています。これにより、物理ドライブの取り外し作業が不要になり、異なるハードウェアブランド間での互換性の問題を回避し、ソリューションの汎用性と安定性を向上させます。

DFNは、データプレーンクライアントプラグインと、停止または低速ドライブ検出プラグインを統合する障害プラグインインターフェースも提供します。これにより、障害処理機能が拡張され、より正確な修復が可能になります。

全体として、SangforのaSANドライブソフトアイソレーションソリューションは、アーキテクチャ上の革新性とアプリケーション層における実用的な価値の両方を示し、分散ストレージシステムにおける障害処理への新たなアプローチを提供します。以下の2つの比較結果は、このソリューションが実際にどのように機能するかを示しています。

パート3．検証結果：aSANのパフォーマンスがすべてのテストでトップに

1. ドライブ停止および低速時のテストにおけるVMwareとの比較

Sangforは、VMwareとの比較テストと実地検証を5つの領域で実施しました。対象とした領域は、ディスクI/Oの停止検出、ディスクI/Oの遅延検出、RAIDコントローラの劣化検出、ドライブの停止または遅延後の復旧、およびそのような障害が業務I/Oに与える影響です。

図2．停止状態および低速ドライブのテストにおけるVMwareとの比較。

VMware vSANとの比較において、停止したドライブや低速なドライブの処理に関して、Sangfor aSANのドライブソフトアイソレーションソリューションは、テスト環境においてより優れたパフォーマンスとより包括的な監視メカニズムを提供することが示されました。

2. 他社製ソフトアイソレーションソリューションとの比較

図3．他社製ソフトアイソレーションソリューションとの全体的な比較。

比較の結果、以下の点が明らかになった。

• 修復アプローチ：Sangfor aSANは、インテリジェントなI/O分析に基づくマルチレベル分離戦略を採用しています。分離の粒度がより細かく、修復の精度が向上します。比較対象のソリューションは、ドライブレベルの分離のみをサポートしています。
• 検出ポイント：Sangfor aSANは組み込みのモニタリング機能を使用して、ストレージクライアントからのすべてのI/O操作を監視します。これにより、よりきめ細かな粒度、より多くのメトリック次元、および誤分類のリスク低減が実現します。比較対象のソリューションは、iostatによる帯域外モニタリングを使用しています。こちらは実装作業は少なくて済みますが、検出効果は劣ります。

全体として、SangforのaSANドライブソフトアイソレーションソリューションは、正確かつ効率的な検出、インテリジェントで柔軟なポリシー、そして幅広いシナリオ対応を兼ね備えています。これらの機能により、安定したビジネス運用を強力に保護し、エンタープライズストレージシステムにとって信頼できるソリューションとなっています。

第4部　本番環境への展開

aSANはMESの安定性を向上させ、運用上の負担を軽減します

当社の製造実行システム（MES）では、ドライブの劣化により応答時間が著しく低下するという問題が発生していました。生産計画、資材管理、品質監視など、あらゆる業務に影響が出ていました。その結果、毎月数十万元もの経済損失が発生し、トラブルシューティングには多大な時間と労力が費やされ、通常の生産活動が深刻な混乱に陥っていました。

ティア1製造企業のエグゼクティブディレクター

MESの成功事例をもっと読む

SangforのaSANドライブソフトアイソレーションソリューションの導入後、MES環境は以下の改善を実現しました。

• 迅速な対応：低頻度で発生したHDDの停止を15秒以内に処理し、業務サービスを速やかに正常に戻すことができました。
• 持続的な安定性： 6ヶ月間にわたり複数回発生したドライブの性能低下事象に対処し、サービスの中断期間を極めて短期間に抑えました。
• 効率性の向上：安定した効率的なMES運用により、よりタイムリーかつ正確な生産スケジューリングが可能になり、資材管理効率が大幅に向上し、効果的なリアルタイム品質監視がサポートされ、製品不良率の低下に貢献しました。

直接的なコスト削減に加え、IT運用チームは煩雑なハードウェアのトラブルシューティングから解放され、重要なリソースを戦略的なITイニシアチブやユーザーエクスペリエンスの向上に投入できるようになり、全体的な業務生産性の目に見える向上につながった。

SangforのaSANにおけるドライブのソフトアイソレーションは、分散ストレージにおけるプロアクティブな障害管理の新たな基準を打ち立てます。長年にわたる社内ストレージイノベーションに支えられ、Sangforは信頼性の高いエンタープライズグレードのソリューションを開発し続け、企業がレガシーインフラストラクチャを刷新し、複雑なデジタル環境を自信を持って乗り越えられるよう支援します。

Sangfor HCIの無料デモを入手

Sangfor aSANと劣化ドライブに関するよくある質問