NASにおけるSATA SSDとNVMe SSD：どの作業負荷で違いを感じる？

NVMeは低遅延と並列スループットがクライアントに届くとNASを高速に感じさせます。そうでなければ、SATA SSDで十分なことが多いです。

重要なのはどのドライブがベンチマークで勝つかではなく、ネットワーク、NASのCPU、ドライブ構成、ワークロードがその違いを引き出せるかどうかです。SATA SSDは通常のファイルストレージや静かなオールフラッシュプールに強く適しており、NVMeはアクティブなプロジェクト、仮想マシン、コンテナ、データベース、多忙なマルチユーザーワークでそのコストに見合う価値を発揮します。

まずはNASがすでに持っているボトルネックから始めましょう

SATA SSDもNVMe SSDもハードドライブプールよりはるかに高速ですが、リモートクライアントは経路の最も遅い部分しか体験しません。1GbE接続は通常、どちらのタイプのSSDが提供できる速度よりもはるかに低い速度でクライアントを制限します。2.5GbEでさえ、多くのファイル配信タスクで単一のSATA SSDを十分に応答性の高いものにします。

NVMeはNASが複数のリクエストを同時に処理したり、ローカルアプリケーションを実行したり、10GbE経由で接続するときにその効果がわかりやすくなります。ストレージの利点は、システムが低遅延と並列I/Oを必要とするときに最も顕著であり、単一のコンピュータが遅いイーサネットリンクを通じて大きなファイルをコピーしているだけのときにはそうではありません。

高速なローカルメディアはリモートの遅延を自動的に解消しません。ドライブとクライアント間のネットワークホップはNVMeの直接接続の利点の多くを隠すことがあるため、より高いベンチマーク数にお金をかける前にイーサネットの階層を確認してください。

大きなファイル転送ではSATAで十分なことが多い

バックアップ、メディアライブラリ、写真アーカイブ、時折の転送には、HDDから任意のSSDへの変更が通常大きな改善となります。プールがすでにソリッドステートの場合、SATAは単純な連続ワークロードを十分に維持できるため、次の制限はネットワーク、宛先ドライブ、またはCPUになります。

これは1GbEおよび2.5GbEのNAS構成で最も重要です。NVMeにお金をかけても、1GbEクライアントが映画ファイルを何度も高速に読み取ることはありません。なぜなら、イーサネット接続が先に限界に達するからです。したがって、NASが主に大きなファイルを保存・配信する場合、SATAプールの方が容量あたりのコストパフォーマンスが良い選択かもしれません。

この決定は、まずスピニングディスクよりフラッシュを選択した後に行われます。NAS向けのHDDとSSDの比較は容量、騒音、応答性のより広い選択であり、この比較はSSDストレージがすでにワークロードに適合している場合に始まります。

この表はワークロードマップであり、インターフェース単独の約束ではありません。ドライブの品質、RAID構成、RAM、熱挙動、クライアント自身のストレージが結果をどちらの方向にも動かす可能性があります。

NVMeは応答性の高い並列ワークロードを最初に変える

仮想マシンとコンテナは多くの小さなストレージ要求を生成します

仮想マシンは単一のビデオファイルのようには動作しません。起動アクティビティ、パッケージの更新、ログ、データベース、ブラウザキャッシュ、複数のゲストOSが同時に小さな読み書きを行うことがあります。このパターンは、単一の連続転送スコアよりもレイテンシとIOPSを重要にします。

制御された4K読み取りワークロードでは、SATAとNVMeのIOPS比較で、NVMeドライブの方がはるかに多くの操作を記録しました。この結果はワークロード固有の例として扱ってくださいが、アプリケーションディスクや多忙なVMストレージがNVMe上でより応答性が高く感じられる理由を説明しています。

同時アクティビティにより違いがより明確に現れる

NVMeは、NASがスナップショット、同期ジョブ、インデックス作成、その他のアプリケーションを処理しながらユーザーへのサービスを維持しなければならない場合にも価値があります。重要なのはすべてのタスクが即座に速くなることではなく、複数のリクエストがストレージを競合するときに遅延の急増を回避する余裕がシステムに生まれることです。

実際のサーバーテストでは、単純な圧縮ファイル転送はストレージタイプ間で似た結果になることがある一方、書き込み負荷の高い作業や応答時間の遅延は負荷時により顕著に変化しました。この違いはNAS所有者にとって有用です：同時作業中のストレージ遅延がNVMeを選ぶ理由であり、アイドル時のコピー速度のスクリーンショットではありません。

キャッシュと専用NVMeプールは異なる問題を解決する

NVMeキャッシュは、頻繁に使用されるデータやメタデータがキャッシュの作業セット内に繰り返し入る場合にHDDプールの応答性を向上させます。これはアプリケーション、VMディスク、アクティブプロジェクトを専用のNVMeボリュームに直接置くのとは異なります。

キャッシュの効果はデータの再利用方法、NASの書き込みキャッシュの実装、ネットワークがその効果をどれだけ活かせるかに依存します。実用的なSATA対NVMeキャッシュ比較では、ギガビットネットワークではユーザーが体感する差は小さい一方で、大容量ネットワークインターフェース、コンテナ、仮想マシン、データベースの活動ではNVMeの方が重要になると指摘しています。

データが常にフラッシュ性能を必要とする場合（アクティブなプロジェクトファイル、データベースボリューム、VMイメージ、アプリケーションデータ）には専用のNVMeプールを選びます。すべてのファイルをより高価なストレージに移動せずに大容量プールの性能を向上させたい場合はキャッシュを選びます。

容量、ベイ数、拡張性はピーク速度よりも重要な場合がある

SATA SSDは通常のドライブベイを使用するため、複数の同じドライブでオールフラッシュプールを構築し、容量を簡単に拡張したい場合に魅力的です。NVMeドライブは専用のM.2スロットを使うことが多く、メインのベイはより大きなSATA SSDやハードドライブのために確保されます。

この物理的な分割は混合レイアウトに有利です。極端なIOPSを必要としないがフラッシュの恩恵を受けるファイルには大容量のSATAストレージを、最もレイテンシに敏感な作業を生み出す小さなアクティブレイヤーにはNVMeを使用します。また、性能をほとんど必要としないコールドメディアに高価なNVMe容量を無駄にすることも避けられます。

すべてのM.2スロットがドライブの公称速度を出せるとは限りません。PCIeレーンの割り当て、NASのCPU制限、冷却、共有チップセット帯域幅が結果を低下させることがあります。「NVMeサポート」が完全なNVMe性能の証明とみなす前に、実際のプラットフォームを確認してください。

どのSSDレイアウトがあなたのNASに適していますか？

NASが主に大きなファイルを提供し、1GbEまたは2.5GbEで動作し、手頃な価格のオールフラッシュ容量が必要な場合はSATA SSDを選択してください。また、ネットワークを再設計したり、より複雑なアプリケーションワークロードに移行したりせずにHDDのレイテンシを置き換えたい場合にも合理的な選択です。

NASに10GbE対応の経路があるか、ローカルで負荷の高いワークロード（複数のコンテナ、データベース、仮想マシン、アクティブな編集資産、集中的なインデックス作成、同時ユーザー）がある場合はNVMeを選択してください。最良の指標は、M.2スロットが利用可能であることではなく、アクティブな作業中の繰り返されるストレージ待機時間です。

両方の作業がある場合は混合レイアウトを選択してください。長期ファイルや一般共有は容量レイヤーに置き、NVMeは迅速で繰り返しアクセスが必要なデータに予約します。この方法は、すべてのSATA SSDをデフォルトでNVMeに置き換えるよりも通常は目に見える効果を生みます。

よくある質問

NVMeは1GbEのNASを高速化しますか？

NAS側のアプリケーション活動、キャッシュ、いくつかの内部タスクを改善できますが、単一のリモートクライアントは通常1GbE接続によって制限されます。通常のファイル転送では、目に見える効果は小さいかもしれません。

仮想マシンはSATA SSDに置くべきですか、それともNVMeに置くべきですか？

使用頻度の低いVMはSATA SSDストレージで十分に動作します。複数のVM、データベース、スナップショット、バックグラウンドジョブが頻繁に小さなI/Oや目に見える一時停止を引き起こす場合は、NVMeの方が安全な選択です。

NVMeキャッシュはSATA SSDプールより優れていますか？

自動的にはそうなりません。キャッシュは、ワークロードが繰り返しアクセスし、加速できるデータに対してのみ効果があります。専用のSATA SSDプールは、一貫して高速なストレージを必要とするファイルやアプリケーションに対してより予測可能です。

決定境界

NASのアクティブレイヤー用にNVMeを購入しましょう。ラベルのためではありません。作業がイーサネットで制限されているか、主に大きな連続ファイルで構成されている場合、SATA SSDはより低コストで実用的な結果を提供できます。