【入門】ストレージインターフェース (I/O インターフェース)

本記事では、ストレージ (SSD/HDD など) の3つの接続方式とインターフェースを紹介します。

DASSANNAS
構成図1台のサーバに1台のストレージSANによるストレージの統合ファイルサーバの統合
サーバーの数1台のサーバー複数のサーバー複数のサーバー
接続方法直接ネットワーク (SAN/LAN)ネットワーク経由 (LAN)
ファイルシステムサーバーが持つサーバーが持つストレージが持つ
ストレージの種類ブロックストレージブロックストレージファイルストレージ
https://www.fujitsu.com/jp/products/computing/storage/lib-f/tech/beginner/san-nas-das/
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DAS (Direct Attached Storage)

DAS (Direct Attached Storage)DAS とは、1台のコンピュータにストレージを直接接続する方法です

1台のサーバに1台のストレージ

一般的なストレージ (SSD/HDD) の接続方法です。

以降では、DAS で利用するインターフェースを紹介します。

インターフェース

ハードウェアインターフェース

ハードウェアインターフェースとは、コネクタの形やデータの通信方式を決めたルールです。

現在、最も有名なハードウェアインタフェースは USB でしょう。

DAS で利用する主なインターフェースは以下です。

物理インターフェース説明転送方式イメージ
ATA (Advanced Technology Attachment)安い。PC 向け
現在は SATA を使う
パラレル
SATA (Serial ATA)安い。PC 向けシリアル
SCSI (Small Computer System Interface)サーバー向け
現在は SAS を使う
パラレル
SAS (Serial Attached SCSI)サーバー向けシリアル
NVMe (NVM Express) ※早い。SSD 向けシリアル
M.2 コネクタ
https://www.ieice-hbkb.org/files/08/08gun_01hen_02.pdf
https://www.enterprisestorageforum.com/hardware/nand-dram-sas-scsi-and-sata-ahci-not-dead-yet/

※ Q. NVMeはAHCIという論理インタフェースプロトコルのカテゴリーで使われる場合と、SATA、SASという接続形態のカテゴリーで使われる場合があるように思うのですが、どちらの意味で使うのが本来正しいのでしょうか?

A. NVMe は双方の意味合いがあります。

https://www.dell.com/community/%E3%82%B9%E3%83%88%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%82%B8-%E3%82%B3%E3%83%9F%E3%83%A5%E3%83%8B%E3%83%86%E3%82%A3/NVMe%E5%AF%BE%E5%BF%9C%E3%82%B9%E3%83%88%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%82%B8%E3%81%AB%E3%81%A4%E3%81%84%E3%81%A6%E3%81%AE%E3%81%94%E8%B3%AA%E5%95%8F/td-p/8197653

シリアル vs パラレル

シリアル転送方式シリアル転送方式は、1本の線で1ビットずつ送信する方法です。
パラレル転送方式パラレル転送方式は、8 or 16 本の線で 8 or 16 ビットずつ送信する方法です。

例えば、アルファベットは 8 ビットで表現されますが、パラレルの場合は一気に送信できます。

ただし、パラレルは 8 ビット全ての到着を待つ必要があるので、結果的には1ビットを8回送った方が現代の技術では早くなります。(詳細はこちら)

そのため、2023年現在ではシリアルが主流となっています。

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SAN (Storage Area Network)

SAN (Storage Area Network)SAN とは、ネットワーク経由で複数のコンピュータを同じストレージに接続する方法です

SANによるストレージの統合

ストレージを共有化」したり、「冗長構成」をとることができます。

SAN で利用するインターフェイスは以下です。

プロトコル物理インターフェース説明通信方式イメージ
iSCSI (Internet SCSI)NIC +
LAN ケーブル
or 光ファイバー
TCP/IP 対応の SCSI
安い。小規模向け
TCP/IP
FC (Fibre Channel)HBA +
光ファイバー
高い。大規模向けFC
FCoE
(FC over Ethernet)
CNA +
LAN ケーブル
or 光ファイバー
Ethernet 対応の FC
LAN と SAN を統合
CEE
https://www.dell.com/community/%E3%82%B9%E3%83%88%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%82%B8-Wiki/FCoE%E3%82%B1%E3%83%BC%E3%83%96%E3%83%AB%E3%81%A8iSCSI%E3%82%B1%E3%83%BC%E3%83%96%E3%83%AB/ta-p/7181169
https://docs.oracle.com/cd/E19964-01/html/E20764/z400124d1033484.h
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NAS (Network Attached Storage)

NAS (Network Attached Storage)NAS とは、ネットワーク経由で複数のコンピュータから同じストレージに接続する方法です

ファイルサーバの統合

ストレージを共有化」したり、RAID で「冗長構成」できます。

簡単に導入するなら NAS でいい。(SAN との比較はこちら)

プロトコル物理インターフェイス説明
NFSLAN ケーブルUNIX/Linux 向け
SMBLAN ケーブルWindows 向け
CIFS (SMB v1.0)LAN ケーブルWindows 向け。古い

参考記事

インターフェースとは
ストレージインターフェースのまとめとして、各種インターフェースの変遷と概要を解説します。
DAS、NAS、SANの違いについて–株式会社ニューテック
FC-SAN関連コラム