エンタープライズで使用される主要なストレージネットワーキング技術は3つあり、それぞれに利点と欠点があります。この投稿では、VMware vSphere環境での各技術の最適な使用方法を理解するために、FC、SAS、およびiSCSIストレージプロトコルを比較します。ただし、この情報は他のITインフラストラクチャにもストレージをインストールする際にも使用できます。
FC対SAS対iSCSI：技術の比較
vSphere環境で冗長性、高可用性、および負荷効率を高めるための一般的な手法は、vSphereクラスター内のESXiホストを構成することです。VMware共有ストレージを作成することは、クラスターの最も重要な要件の1つです。共有ストレージを作成する方法はいくつかあります：
- ストレージサーバーとESXiホスト上のSASインターフェース
- Fibre Channel（FC）
- iSCSI
- 仮想SAN（vSAN）
vSANはVMwareに含まれており、vSphereクライアントを介して設定できますが、他の3つは追加のソフトウェア/ハードウェアが必要です。さて、iSCSIとSASの違い、およびFCと他のアプローチとの比較を見て、これらの技術の異なる側面を理解しましょう。
- Fibre Channel は、大規模な組織で高性能、可用性、信頼性が必要なミッションクリティカルなアプリケーションに使用されるストレージシステムの究極の解決策です。ただし、そのようなソリューションの価格が高いことに注意してください。
- SASは、より手頃な技術であり、信頼性、高可用性、パフォーマンスが重要視される企業で広く使用されています。
- iSCSIは、3つの中で最も手頃な解決策であり、予算が限られている場合に既存のインフラストラクチャと共に使用することができます。
FC vs SAS
これらの成熟した技術は、どちらも高いパフォーマンス、信頼性、可用性を提供します。ただし、ファイバーチャネルはデータ転送にやや高いパフォーマンスを提供します。
- SASは、性能と価格の比率がより良く、企業ストレージに最適です。
- FCストレージネットワークは、企業環境で非常に大量のデータを扱うためにSANで広く使用されています。
- SASディスクは、プロトコルブリッジングを使用してSASの変換をディスクドライブに処理するためにFCネットワークで使用することができます。
- SASストレージは、ストレージが1つのラックや1つの部屋にサーバー（直接接続ストレージ）がある場合に最適な選択肢です。
インフラストラクチャが成長し、SASストレージの量が不十分な場合は、スケーラビリティの高いFibre Channel SANストレージを検討することができます。
SAS vs iSCSI
SASは、SCSIコマンドを使用してディスクデバイスを接続するインターフェイスであり、一方、iSCSIは基礎となるTCP/IPネットワークを使用してSCSIコマンドをカプセル化するプロトコルです。サーバーでSASドライブを使用することで、合理的な価格で高いパフォーマンスと信頼性を提供します。iSCSIを使用すると、共有ストレージ用にサーバーでSATAディスクドライブを使用できます。
FC vs iSCSI
<Fibre Channel（ファイバ チャネル）は、独自の標準を使用してネットワーキングにおいてSCSIコマンドをディスクドライブに転送するための最適なソリューションです。低コスト、適度な性能、十分なスケーラビリティが決定要因となる場合には、代替手段としてiSCSIを使用することができます。iSCSIはSAN（LUN）を接続するために使用されます。iSCSIを使用するためのイーサネットネットワークは普遍的で一般的ですが、主にストレージトラフィックの転送に特化していません。したがって、性能の観点から見れば、Fibre Channelが優れています。
ここでは、FC vs SAS vs iSCSIテーブルのすべての技術の主要なパラメータを要約します。
| SAS | FC | iSCSI | |
| 説明 | SCSIコマンドを使用したディスクデバイスのシリアルインターフェース | ネットワーキングを含む一連の標準を使用して、SCSIコマンドを転送します | 既存のTCP/IPネットワークを使用してSCSIコマンドをカプセル化するネットワークプロトコル |
| アーキテクチャ | シリアル、ポイントツーポイント | スイッチ、複数の同時トランザクションのサポート | 標準のOSIモデルを使用してEthernetネットワークを利用します。 |
| パフォーマンス | 高 | 非常に高い | 中程度 |
| 使いやすさ | 簡単 | 難しい | 普通 |
| 柔軟性/スケーラビリティ | 中程度 | 高 | 高 |
| 最大デバイス数 | 異なります（256または65535） | 256台のデバイス、スイッチファブリック内で1600万台 | 無制限 |
| デバイス間の最大距離 | 10メートル | 30メートル（銅） | 基盤となるインフラストラクチャに依存します |
| コスト | 中程度 | 高 | 低 |
| ターゲット市場 | 中小企業、中規模、大規模ビジネス | 中規模および大規模企業 | 中小企業および中規模ビジネス |
| vSphereでのサポート | はい | はい | はい |
VMware共有ストレージアプローチの比較
以下は、VMware vSphere共有ストレージを作成するためのアプローチの簡単な比較表です。
| アプローチ | 追加ハードウェア | 追加ソフトウェア | 専用サーバ | 管理の複雑さ |
| SAS | SASアダプタ | はい | はい | 中程度 |
| ファイバーチャネル | FCコントローラ、HBA、FCスイッチ | はい | はい | 専任管理者が必要 |
| iSCSI | いいえ | はい | はい | 特定のサーバ構成が必要 |
| vSAN | いいえ | いいえ | いいえ | vSphereクライアント経由で設定 |
ストレージ技術の概要
VMware共有ストレージを作成するための各アプローチを詳しく見てみましょう。
SASとは何ですか？
SAS、またはシリアルアタッチドSCSIは、サーバーでディスクドライブ、DVDドライブ、およびテープドライブを接続するために広く使用されているインターフェース標準です。SASは、ESXiホストなどのサーバーの直接接続ストレージ（DAS）やネットワーク経由でアクセス可能な共有ストレージとして構成されたサーバー（ストレージサーバー）で広く使用されています。
SASは、SCSI（パラレルSCSI）の後継であり、高い効率化が図られたSCSI（Small Computer System Interface）コマンドで動作します。SASコントローラは、SASおよびSATAディスクドライブの接続をサポートします。これは、数年間使用されており、その間に大幅に向上した信頼性の高いストレージインターフェース標準です。
- コンポーネント。SASシステムには、3つの主要なコンポーネントがあります：
- イニシエータ – SASディスクドライブが接続されているホストコンピューターの一部
- ターゲット – 論理ユニットを含むディスクデバイスで、この場合はイニシエーターと呼ばれるホストコンピューターに接続されています
- サービスデリバリーサブシステム – イニシエーターをターゲットに接続するためのケーブルなどの機器を含みます
- 性能。SASは、複数の高速物理リンクを1つのより高速なポートに組み合わせて、これらのリンクとコントローラー間の帯域幅を増加させることを可能にします。SAS 3は、インターフェース速度が12 Gbit/s、SAS 4は22.5 Gbit/sを提供し、開発中のSAS 5は45 Gbit/sを提供する予定です。実際には、接続されているSASディスクドライブのタイプに応じて速度が異なり、HDDまたはSSDである可能性があります。
- 柔軟性。SASストレージコントローラー、またはSASホストバスアダプターは、サーバーに取り付ける必要があります。SASコントローラーは、PCI-Eスロットに取り付けられるボード（回路）です（以前はPCIスロットが使用されていました）。コンピューターマザーボードには有限の数のPCI-Eスロットがあり、SASコントローラーには有限の数のSASポートがあります。SASデバイスの数を増やすには、エクスパンダー（エッジおよびファンアウトエクスパンダー）を取り付けることができます。最大のケーブル長は最大10メートルです。スケーラブルなストレージシステムを計画する際には、これらの可能性と制限を考慮する必要があります。
- 使いやすさ。直接接続されたストレージの場合、SASストレージサブシステムのインストールは簡単です。SASストレージコントローラー（SAS RAIDコントローラーである場合もあります）とディスクを取り付ける必要があります。SASエクスパンダーを使用して、SASディスクを備えたSANを構成することができます。その後、Fibre Channelを使用してSANなどの外部ネットワークにデータを転送できます。
- コスト。SASストレージシステムのインストールは、企業にとって手頃な価格であり、これがSASの利点の一つです。
SAS規格は、サーバー側とクライアント側の両方にハードウェアSASインタフェースが必要なアプローチです。この技術は、SAS 4では最大22.5 Gbit/sの速度を提供します（前述のように、SAS 5は開発中です）、しかしいくつかの制限があります。
- A SAS infrastructure is not scalable because of the finite number of SAS ports on the storage server. However, if you need more storage, you can replace disks with larger ones or install an additional storage server.
- ケーブルの長さの制限のため、ストレージサーバーとディスクは同じラックに取り付ける必要があります。したがって、このアプローチは、非常に大規模な環境ではなく、高速なデータ転送が必要な中小規模の環境に適しています。
Fibre Channelとは何ですか？
Fibre Channel（FC）は、ディスクやネットワークデバイスを含む高性能ストレージシステム用のインターコネクト技術です。FCは、このデータを翻訳せずにデバイス間でSCSIデータを転送することをサポートしています。
- アーキテクチャ。Fibre Channel標準アーキテクチャは5つのレイヤーを持ち、Ethernetネットワークに使用されるOSIモデルとは異なります：
- FC-0は物理層であり、データケーブル、コネクタ、およびデータ制御のためのこの環境での信号の通過を含みます。
- FC-1は伝送プロトコル層であり、データのエンコーディングとデコーディング、データの同期、リンクの維持、およびエラー検出に責任があります。
- FC-2はフレーミングおよびシグナリングプロトコル層です。それは転送されたデータの構造と組織を定義し、データのシーケンス化とフロー制御に責任があります。この層で受信および送信されたプロトコルデータユニットのセグメンテーションと再結合が実行されます。
- FC-3は共通サービス層であり、RAID、暗号化、データストライピング、マルチキャスティングなどのFC機能を提供するために使用されます。また、将来開発されるかもしれない他のFC機能にも使用されます。
- FC-4は上位層プロトコルまたはマッピング層であり、FCをトランスポートとして使用できるプロトコルとその使用シーケンスを記述するために使用されます。これにより、これらのプロトコルをFC 0-3レベルにマッピングし、上位層プロトコル（例：SCSI）と下位のFCレイヤーとの通信ポイントを提供します。
FCモデルとハードウェアはプロトコルオフロードエンジン（POE）向けに設計されています。これにより、低い伝送オーバーヘッドと全体的な効率の向上が実現されます。ほとんどのトップSANシステムは、SCSIコマンドをFCフレームにパッケージ化し、ホスト（サーバ）から共有ストレージへのトラフィックを転送するためにFibre Channelプロトコルを使用しています。
- 性能。ファイバーチャネルの最大の利点は速度であり、完全な高速ネットワークを構築するために使用できます。Gen 7 FCネットワークはそれぞれ12,800 MB/sおよび51,200 MB/sのスループットを持つ64GFCおよび256GFCをサポートしています。128Gファイバーチャネルは、最大24,850 MB/sのスループットを提供します。デュアルチャネルの互換性も、ファイバーチャネルがストレージエリアネットワーク（SAN）でストレージインターコネクトに広く使用されている理由の1つです。
- 柔軟性と拡張性。 データの同時複数アクセスと長距離接続は、ファイバーチャネルの利点です。 FCには特別なハードウェアと機器が必要です：サーバーにインストールされたホストバスアダプター（例：ESXiホスト）、ストレージサーバー上のFCコントローラー（SANのメンバー）、FCスイッチ、ケーブルなど。 ストレージのFCポートの数がESXiホストの数よりも多い場合は、スイッチをインストールする必要があります。 このようなレイアウトは大規模なサーバーインフラストラクチャーでは一般的です。 FC SANシステムでSASディスクドライブを使用することができます。
長距離サポートにより、冗長配列（ミラーリング）の異なるディスクを異なる場所に配置できます。 ディスクデータは、プライマリサイトから数キロ離れたリモートサイトにミラーリングできます。 このアプローチにより、ローカルな災害によるデータ損失を回避できます。
使用されるケーブルに関しては、銅ケーブルと光ファイバーケーブルの両方がサポートされていますが、ファイバーチャネルテクノロジーのすべての利点を得るには光ファイバーケーブルを使用する必要があります。 銅ケーブルの最大距離/ケーブル長は、ケーブルの品質によって異なり、30メートルです。 光ファイバーケーブルの場合、ケーブルの品質に応じて、100メートルから50キロメートルまでの距離が可能です。 光ファイバーケーブルにはシングルモードとマルチモードがあります。 シングルモードファイバーは、より高い転送速度、帯域幅、および距離を提供します。 パフォーマンスの低下を回避するために、高品質のSFP（スモールフォームファクタープラグ可能）トランシーバーを使用してください。
拡張性に関しては、Fibre Channelストレージシステムを、小規模から大規模な環境まで、すべてのサイズの環境で使用できます。 インターコネクト技術として、Fibre Channelはポイントツーポイント接続、スイッチトポロジー、およびアービトレーティッドループをサポートしています。
- 使いやすさ。Fibre Channelは、デバイスを接続するための一般的なEthernetネットワークとは異なります。技術の原理を学び、特定のハードウェアをインストールするには追加の労力が必要です。Fibre Channel SANストレージの構成の難易度は高いです。専門のハードウェアと機器をインストールする必要があります。
- コスト。Fibre Channelストレージシステムに使用されるハードウェアと機器は高価です。このようなインフラストラクチャは、データ転送速度とセキュリティが非常に高い優先事項とされる大規模な銀行や企業に最適です。
Ethernet経由のFibre Channel（FCoE）
Fibre Channel over Ethernet (FCoE)は、10Gbitネットワークなどの基礎となる物理的な高速Ethernetネットワークを、オーバーレイレベルでFibre Channelアーキテクチャと組み合わせて使用できる技術です。FCフレームのカプセル化は、それらをEthernet上にマッピングすることによって使用されます。
FCoEは、Ethernetネットワークに使用されるハードウェアとの互換性を向上させるために開発されましたが、オーバーヘッドがネイティブのFibre Channelストレージネットワークよりも高いことに注意してください。FCoEの主なアイデアは、特別なFC機器を購入せずにEthernetネットワーク上でFibre Channelテクノロジーを使用することによってコストを削減することです。FCoEはFCの拡張と見なすことができますが、置換ではありません。
ネットワークトポロジとOSIモデルに関する私たちの投稿で詳細を読んでください。
iSCSIとは何ですか？
iSCSI（Internet Small Computer Interface）は、SCSIコマンドをTCP/IPネットワーク上で転送するプロトコルです。iSCSIプロトコルはブロックレベルでデータを共有し、ファイルレベルでデータを共有するSMBやNFSとは異なります。このプロトコルを使用すると、ネットワークカード、スイッチ、ケーブル、およびNASデバイスまたはSASまたはSATAディスクが搭載されたストレージサーバを含むEthernetネットワーク機器を使用できます。
- パフォーマンス。パフォーマンスは基礎となるネットワーク帯域幅に依存しますが、SASやファイバーチャネルのパフォーマンスほどではありません。iSCSIはマルチパス、ジャンボフレーム、およびその他のテクノロジーをサポートし、イーサネットネットワークにおけるより良いパフォーマンスを提供します。ストレージ接続には10ギガビット、40ギガビット、または100ギガビット/秒の高速イーサネットネットワークを使用できます。iSCSIプロトコルを使用してTCP/IPネットワークを介してSCSIコマンドを転送する場合、SASやFCストレージシステムと比較してオーバーヘッドが発生し、全体的なパフォーマンスに影響を与えます。iSCSIを使用する際に発生するレイテンシーは、リモートストレージサーバー上のSSDストレージデバイスの利点を減少させる可能性があります。カプセル化プロセスには追加のプロセッサリソースが必要であり、これには時間がかかります。
- 柔軟性。iSCSIプロトコルを使用して接続されるiSCSIターゲットの最大数に制限はありません。iSCSIを使用して接続できるストレージの最大量は、ストレージサーバー、NAS、またはSANにインストールされたディスクの量に依存します。サーバーやNAS（ネットワークアタッチドストレージ）にSASやSATAディスクを搭載してiSCSIターゲットを構成することが技術的に可能です。
- 使いやすさ。中程度 – ストレージとIPネットワークの知識が必要です。
- コスト。ネットワークストレージにアクセスするためにiSCSIプロトコルを使用することで、コストを節約することができ、主に中小企業で使用されています。安価なハードウェアを使用することは技術的に可能ですが、そのようなハードウェアで達成できる信頼性とパフォーマンスのレベルに制限があることに注意してください。
SASやFCとは異なり、iSCSI技術には特定のハードウェアが必要ありません。既存のイーサネットネットワークインフラ内で動作し、ソフトウェアエミュレートされたiSCSIアダプタを使用します。これにより、この技術は以前の2つよりもスケーリングが容易であり、IT予算が限られている小規模環境にとってもより手頃な価格で利用できます。なぜなら、追加の機器が必要ないからです。一方で、iSCSIを動作させるには特定のオペレーティングシステム（OS）とソフトウェア構成が施された専用サーバが必要です。
以下の表は、iSCSIで使用されるOSIレイヤとFibre Channelの動作に使用されるOSIレイヤの類似点を示しています。
| OSIレイヤ | iSCSI | Fibre Channel |
| 7 アプリケーション | – | – |
| 6 プレゼンテーション | SCSIコマンドセット | SCSIコマンドセット |
| 5 セッション | iSCSI | FC-4/FC-3 |
| 4 トランスポート | TCP | FC-2 |
| 3 ネットワーク | IP | FC-2 |
| 2 データリンク | イーサネットMAC | FC-1 |
| 1 物理 | イーサネット（物理） | FC-0 |
プロのヒント: ネットワークストレージにアクセスするためにイーサネットネットワークとFCoEまたはiSCSIプロトコルを使用する場合は、ストレージネットワークとして専用ネットワークを使用し、本番ネットワークやVMネットワークなどを使用しないでください。これにより、パフォーマンスの低下を回避し、セキュリティを向上させ、問題の診断を簡素化できます。
vSANとは何ですか？
vSANは、VMware環境向けのストレージ仮想化ソフトウェアであり、VMwareのESXiハイパーバイザーの一部として提供され、複数のESXiホストでハイパー収束仮想インフラストラクチャを構築するために使用されます。VMwareは、vSphere v5.5でVMFSストレージを共有する独自のアプローチを最初に導入しました。それ以来、vSANはvSphere 7.0.3で大幅に改善されました。VMwareは、追加のストレージサーバーハードウェアなしで、サーバーのローカルリソースと既存のギガビットイーサネットネットワーキングを使用できることを許可しています。
このオプションは魅力的に見えます。なぜなら、特定のハードウェアが必要ないだけでなく、VMware vSphereクライアントのGUIで構成できるからです。さらに、ホストとストレージディスクの物理的な場所に依存しません。
一方で、VMware vSANクラスターを作成するには、追加のvSphereライセンスが必要であり、ホストの数が多い場合には高価になる可能性があります。vSANのパフォーマンスは、ネットワークの速度とESXiホストにインストールされたディスクの速度に依存します。
vSANはどんな規模のインフラストラクチャにも適しており、専用のストレージサーバをインストールできない場合に特に便利です。しかし、大規模なデータセンターでは高額なソリューションになる可能性があります。VMware vSphereでVMware vSANを使用することは、ハイパーコンバージドインフラストラクチャ（HCI）としても知られています。
結論
この比較での勝者は、あなたの要件によって異なります。パフォーマンス、価格、信頼性、利便性に応じてストレージソリューションを選択できます。
VMware vSphereはFC、SAS、およびiSCSIストレージをサポートしています。さらに、VMwareはESXiホストで直接アタッチストレージを使用してVMを保存するSANのようなストレージを作成するためのvSANを提供しています。
物理から仮想への移行プロジェクトを開始する前に、仮想化されたサーバのIOPs数を決定するための実現可能性調査を行うと良いでしょう。その結果に基づいて、どのストレージ配置アプローチが最適かを決定します。また、NAKIVO Backup＆Replicationのような信頼性のあるバックアップソリューションを使用して、vSphere環境をバックアップすることを忘れないでください。
Source:
https://www.nakivo.com/blog/fc-vs-sas-vs-iscsi-comparison/