ギガビットクライアントで10GbE NASを使う場合：サーバーとエンドポイント、どちらを先にアップグレードすべき？
NASにすでに正常な10GbEアップリンクがあるのに、稼働中のワークステーションがすべて1GbE接続のままなら、1人のユーザーのファイル転送が問題になっている場合は、まずエンドポイント経路をアップグレードしてください。ストレージ、CPU、プロトコル、またはアップリンク設定が原因で、サーバーがギガビット級を超えるスループットを提供できないことが測定で確認された場合に限り、先にNAS側をアップグレードします。ギガビット接続のクライアントが複数ある場合、10GbEのNASはすでに有用な合計帯域幅を提供できるため、最初に行うべきアップグレードは、ボトルネックがクライアント単位かサーバー全体かによって決まります。
まずネットワーク容量とファイルサービスのスループットを切り分ける
最初のテストでは、異なる2つの問いに答える必要があります。両端が対応している場合、ネットワーク経路は1GbEを超える速度でデータを転送できるか。そして、NASのストレージスタックはその速度でデータを提供できるか。10GbEポートという表示だけでは、どちらの問いにも答えられません。ケーブル、スイッチのネゴシエーション、NICドライバー、CPU、SMBまたはNFSの動作、ストレージプールのいずれも、アプリケーションのスループットを低下させる可能性があります。
ESnetのiperf3測定ツールが便利なのは、NASのディスクプールを主な負荷にせず、実際に達成可能なIPネットワーク帯域幅をテストできるからです。10GbE対応クライアントとNASが、想定する経路でマルチギガビットのiperf結果を出せない場合は、より高速なストレージやエンドポイント用ドライブを購入する前に、ネットワークを改善してください。
次に、実際のファイル転送を実行します。iperfが高速でも、SMB、NFS、またはアプリケーションI/Oがギガビット相当かそれ以下にとどまる場合、制限要因はイーサネットリンクの上流または下流にあります。その結果から、サーバー側のチューニングまたはストレージに目を向けるべきだと判断できます。iperfとファイル転送の両方が1GbEクライアントの上限に達するなら、エンドポイント経路が最初にアップグレードすべき明らかな箇所です。
そのエンドポイントではギガビットが絶対的な上限
1GbEのNICを搭載したワークステーションは、10GbEのNAS接続を10Gbpsで利用することはできません。NASのストレージプールやサーバーCPUに十分な余裕があっても、そのクライアントがネットワークに接続する速度は、ネゴシエーションされた自身のリンク速度によって決まります。大容量のプロジェクトファイルのコピー、バックアップ、VMイメージ、RAW写真の転送を待つユーザーにとって、クライアントのNICと、クライアントとNASの間にあるスイッチポートが、実際の最初の上限になります。
IntelのマルチレートX550アダプターの仕様は、エンドポイントのアップグレードが1GbEか10GbEかの二者択一である必要はない理由を示しています。対応するアダプターなら、接続先に応じて2.5、5、10GbEでネゴシエーションできるため、段階的なホームネットワークのアップグレードが可能になります。
特定のワークステーションだけが遅く、NASがより高速なトラフィックを処理できることをすでに確認できている場合は、まずクライアント側の経路をアップグレードします。この経路には、ワークステーションのNIC、スイッチポート、ケーブル、途中にあるアップリンクが含まれます。ワークステーションが依然として1GbEでネゴシエーションしている状態でサーバーのCPUやストレージを交換しても、クライアントごとの上限は変わりません。
ネットワーク全体を拡張する前に、1台の高速エンドポイントで制御された検証を行う
最もリスクの低い手順は、エンドツーエンドで高速な経路を1つ構築してテストすることです。最も大きなファイルを扱うワークステーションをアップグレードし、2.5/5/10GbE対応ポート経由で接続して、iperfと実際のNAS転送の両方を測定します。これにより、既存の10GbE NASがそのポートを実際のアプリケーション性能として発揮できるかどうかを確認できます。
QNAPの5速度対応10GBASE-Tスイッチは、10GbE NAS、1台の高速ワークステーション、複数のギガビットクライアントを、各ポートが接続先のデバイスに合わせて速度をネゴシエーションしながら、1つのネットワークで共有できる便利な混在速度トポロジーを示しています。サーバーの10GbEリンクの価値を実証するために、すべてのエンドポイントをアップグレードする必要はありません。
高速なエンドポイントで転送速度が数倍になったなら、エンドポイントを先に強化する判断が正しかったことが確認でき、必要に応じてネットワークの残りの部分をアップグレードできます。性能がほとんど変わらない場合は、エンドポイント用アダプターの購入をやめてNASを調査しましょう。この制御された検証により、家庭全体のマルチギガネットワークへの投資によってサーバー側のボトルネックが見えなくなる事態を防げます。
高速なクライアントでもデータ転送速度が上がらない場合はNAS側をアップグレードする
高速なエンドポイントによってクライアントごとの上限がなくなるため、残る制限を特定しやすくなります。HDDプールでは負荷の高いランダムワークロードを維持できない場合があり、暗号化や圧縮がCPUを消費することもあります。低消費電力のサーバーはファイルサービス処理に苦戦する可能性があり、アプリケーションがNICの帯域を使い切るよりずっと前にI/Oを直列化してしまうこともあります。
現在のSMB、CPU、ストレージワークロードのボトルネックに関するTrueNASのハードウェアガイダンスは、ネットワークハードウェアが一工程にすぎないことを思い出させてくれます。十分な性能のないCPUは、チェックサム計算、圧縮、暗号化、ファイルサービス処理でボトルネックになり得る一方、仮想化や並列ワークロードによって適したCPUの特性は変わる、と説明されています。
高速なエンドポイントによって、サーバーが処理しきれない余裕がリンクにあることが確認できた場合にのみ、NAS側のストレージ、CPU、メモリ、または設定をアップグレードします。これにより、アップグレードの順序を維持できます。まずクライアント側の上限を取り除き、次の制限を確認し、実際にワークロードを遅延させているサーバーコンポーネントを変更します。
複数のギガビットクライアントは、すでに10GbEのNASアップリンクを同時に利用できます
各クライアントが1GbEであっても、10GbEのNASが無駄になるわけではありません。4台のクライアントは、それぞれのギガビットアクセスリンクを同時に使用でき、サーバーのアップリンクは4台分の合計トラフィックを処理できます。4台すべてが1GbEのNAS接続を分け合う必要はありません。そのため、どのエンドポイントもまだマルチギガビットになっていない家庭でも、サーバー側の10GbEポートは価値があります。
MicrosoftのSMBマルチチャネルのドキュメントにも、1つの接続経路と利用可能な複数の経路の違いが示されています。SMBは、対応する構成では複数のインターフェースを利用できますが、通常の1GbEクライアントの経路が、サーバーの10GbEという表示を自動的に引き継ぐわけではありません。合計容量とクライアントごとの容量は、別々に検討すべき購入上の問題です。
「バックアップを開始すると全員の速度が低下する」という不満なら、10GbEのNASアップリンクは維持し、すべてのエンドポイントを交換する前に、サーバーとストレージの合計容量を確認します。「1人の編集者が今すぐ400 GBのプロジェクトを必要としている」という不満なら、まずその編集者の経路をアップグレードします。どの上限が重要かは、遅延を感じているユーザーによって決まります。
観測されたボトルネックに基づいてアップグレードの順序を決める
シンプルな判断手順を使います。まず、NASが10GbEでネゴシエーションし、対応クライアントとのiperfテストでマルチギガビットのスループットを実現できることを確認します。次に、そのネットワーク結果を実際のファイルサービスのスループットと比較します。最後に、問題が1台のクライアント、複数クライアントの同時利用、またはNAS自体のどこにあるのかを判断します。
| 観測された結果 | まずアップグレードする | 理由 |
|---|---|---|
| NASのiperfはマルチギガビットなのに、1台のクライアントは1GbE付近で頭打ちになる | エンドポイントの経路 | クライアントのNICまたはスイッチポートが絶対的な上限になっている |
| 高速なクライアントでiperfは高い数値が出るのに、ファイルコピーは遅い | NASのストレージ／CPU／設定 | ネットワークの速度がファイルサービスのスタックを上回ることがある |
| 複数の1GbEクライアントを同時にアクティブにした場合にのみ速度が低下する | NASの合計帯域容量を測定する | 10GbEアップリンクはすでに役立っている可能性があり、ストレージやCPUが共有されているのかもしれません |
| 10GbE NICを搭載していても、NAS自体は1GbEでネゴシエーションしています | サーバー側のネットワーク経路 | 宣伝されている10GbE機能が、エンドツーエンドで有効になっていません |
| 負荷の高いワークフローには、高速なエンドポイントが1つあれば十分です | 1つの経路で止める | 家全体をアップグレードしても、対象の作業が変わらないままコストが増えるだけです |
最初の高速エンドポイントだけでワークフローの目標を達成できるなら、そこで止めてください。すでに複数のギガビットクライアントによって合計需要が発生している場合は、10GbEのサーバーリンクを維持し、すべてのクライアントに手を入れる前に、共有ストレージとCPUの容量を確認してください。次に購入するものは、単にリンク速度の表示を一致させるのではなく、測定された上限を取り除くものであるべきです。
このPC2の判断は、万能な勝者を決めるものではなく、順序を決めるものです。NASがすでに十分な速度を実証しており、1台のワークステーションがユーザー側のボトルネックになっている場合は、エンドポイントを先にする方法が最も一般的です。より高速なテストクライアントによってNAS側の上限が明らかになった場合や、複数クライアントの合計需要がサーバーリソースを圧迫している場合は、サーバーを先にする方法が適切です。
次のアップグレードでワークフローが変わらなくなったら、そこで止める
ネットワークのアップグレードは、連鎖的に拡大しがちです。1台のワークステーションが2.5GbEまたは10GbEに対応すると、すべてのスイッチ、ケーブル、ドック、アダプターを交換したくなります。しかし、別の測定済みワークロードが低速リンクを頻繁に超過し、問題になるまでは、計画を広げないでください。
10GbE直結と管理型10GbEスイッチの比較に関するZimaSpaceの比較記事では、隣接するトポロジーの境界を示しています。つまり、1台の負荷の高いワークステーションであれば、家庭全体を共有の高速ファブリックにする前に、1本の高速経路を導入する理由になり得ます。アップグレードの順序も、同じ費用対効果の考え方に従うべきです。
対象となる編集作業、バックアップ時間、または複数クライアントのワークロードが必要な時間要件を満たしたら、そこで止めましょう。10GbE NASはギガビットクライアントに効率よくサービスを提供でき、1台の高速クライアントでNASの性能をより多く引き出せます。サーバーハードウェアは、測定結果がサーバー側を原因として示した場合にのみ変更してください。
FAQ
10GbE NASにすると、1GbEクライアントは速くなりますか？
1回の転送で、クライアント自身の1GbEリンクを超えることはありません。ただし、10GbE NASなら、複数のギガビットクライアントを同時に処理して、すべての通信を単一の1GbEサーバーアップリンクに集中させず、全体的なサービス性能を向上できます。
スイッチとワークステーションのNICは、どちらを先にアップグレードすべきですか？
より高速な経路を利用するには、両端と中間にあるスイッチポートが、想定する速度に対応している必要があります。現在のスイッチがギガビット専用なら、マルチギガ対応のワークステーションNICだけを導入しても、接続は1GbEでネゴシエートされます。エンドポイントまでの経路は、NIC、スイッチ、ケーブルを合わせて考えてください。
リンクアグリゲーションを使えば、1Gbpsのクライアントで10GbE NASのリンクをフル活用できますか？
通常のリンクアグリゲーションでは、単一の1GbEクライアントインターフェースを10GbEインターフェースに変えることはできません。クライアントとサーバーの両方が対応していれば、一部のプロトコルで複数の経路を利用できますが、エンドポイントには適切なリンクが複数あり、互換性のあるソフトウェアも必要です。
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