ストレージエリアネットワーク（SAN）とは：構成、プロトコル、用途

ストレージエリアネットワーク（SAN）

ストレージエリアネットワーク（SAN）とは、統合されたストレージ装置にブロックレベルでアクセスするための、専用の高速ネットワークです。物理メディアはリモートのストレージアレイ上にあっても、オペレーティングシステムやアプリケーションには、SANストレージはローカル接続されたディスクとして認識されます。SANはファイルシステムと生のストレージを分離し、複数のサーバーが集中管理されたストレージ資源を共有しながら、ファイルシステム層の制御を各サーバー側で維持できるようにします。

SANの構成

• ホスト：リモートストレージボリュームをマウントし、ローカルのファイルシステムを実行するサーバーです。
• ストレージアレイ：ホストに論理ボリューム（LUN）を公開する、ディスクまたはフラッシュベースのハードウェアです。
• SANスイッチングファブリック：ホストとストレージ間のブロックI/Oを転送する専用スイッチです。
• 管理層：プロビジョニング、ゾーニング、レプリケーション、監視を行うソフトウェアです。

一般的なプロトコルと機能

• Fibre Channel（FC）：長年にわたり確立されてきた低遅延プロトコルで、企業向けSANで多く用いられます。
• iSCSI：IPネットワーク上でSCSIをカプセル化し、既存のイーサネット基盤を利用します。
• FCoE（Fibre Channel over Ethernet）：FCの機能を維持したまま、FCフレームをイーサネット上で転送します。
• マルチパス、ゾーニング、LUNマスキング：冗長性、セキュリティ、およびボリュームへのアクセス制御を確保する技術です。

ファイルシステムとストレージ：SANとNASを分ける違い

ファイルシステムは名前空間を提供し、アプリケーション向けのファイルアクセスの意味規則を実装します。一方、ストレージはデータが実際に格納されるブロックを提供します。直接接続ストレージ（DAS）では、ファイルシステムとストレージは同じサーバー内にあります。ネットワーク接続ストレージ（NAS）では、リモートのアプライアンスがファイルシステムを提供し、クライアントはネットワークファイルプロトコルを通じてファイルにアクセスします。SANではファイルシステムはホスト側に残り、リモートに置かれるのは生のブロックストレージだけです。簡潔な比較についてはホストへのSANの提示方式を、ハードウェアの背景についてはディスクおよびアレイ技術を参照してください。

代表的な用途と利点

SANは、高スループット、低遅延、予測可能な性能、および集中管理を必要とする環境で一般的です。対象には、大規模データベース、仮想化クラスタ、高性能コンピューティング、企業向けバックアップやレプリケーションが含まれます。集中ストレージにより、プロビジョニング、スナップショットベースのバックアップ、拠点間レプリケーション、ストレージ階層化が容易になります。SANでは、サーバー資源とは独立して容量と性能を拡張できます。

トレードオフと運用上の考慮事項

SANの導入・運用には、単純なNASやDASよりも高い設備費と運用費がかかります。スイッチングファブリックの設計、ゾーニングの管理、マルチパスI/Oの実装、ファームウェアとドライバーの互換性確保には専門知識が必要です。それでも、ブロックレベルの意味規則、マルチパスによる耐障害性、一貫して予測可能なI/Oを必要とするワークロードにとって、SANは企業システムの中核的な構成要素であり続けています。

短い歴史と主な事実

SANの概念は、企業が1980年代後半から1990年代にかけてストレージをサーバーから分離しようとしたことから生まれました。Fibre Channel標準の発展により成熟し、その後にはiSCSIやコンバージドイーサネットのソリューションが登場しました。現代のSANは、オンプレミス環境とリモート環境を橋渡しするために、フラッシュ、ソフトウェア定義ストレージの機能、クラウドレプリケーションを統合することが多くあります。