連載記事「導入前のアドバイス」 - ドライブ②：インターフェイスとディスクのデータ保護編です。
前回は、ドライブのフォームファクターと実装形式に関してご紹介しました。
今回は、SATA/SASに代表されるインターフェイスの違いや、データ保護機構をご紹介します。
インターフェイス(SAS/SATA/NVMe)
・SATA（Serial ATA）
SATAは、ATA 133 (ATA-7)を越えるパラレルATA の速度の向上を阻む電気的なシグナリング、ケーブリング、およびデータ堅牢性の問題に対応した技術です。
2000年初期頃まで主流だったパラレル通信では、データをパラレル（並列）に転送するため、CPUの動作周波数（クロック）が低かった頃はクロック当たりの転送量が多いため広く採用されていましたが、CPUの高クロック化に伴い、パラレル方式ではノイズの影響が大きく、転送速度にずれが生じてしまうため、転送データの同期を取るのが難しく、物理的な限界が来ました。そのため、パラレル方式のように同期を取る必要がないためずれが生じづらく、CPUの高クロックに対応したデータ通信を実現するためにシリアル通信が現在の主流となっています。
SATA は、より低いシグナリング電圧、エンドツーエンドのデータ保護、ホットプラグ機能、およびコネクターピン数の減少を実現し、パラレル ATA のケーブルと比較して、細くかさばらないケーブルによる簡単な配線を可能にしています。コントローラーとハードディスクの接続はポイント・ツー・ポイント形式で、コントローラーポートあたり 1 台のハードディスク接続となるため、パラレルATA より高速なデータ転送が可能です。SATA は現在発売されているデスクトップ製品および低価格帯サーバーにおける標準的なハードディスクインターフェイスとなっています。（一般的にデスクトップ製品の SATA ハードディスクはホットプラグには対応していません。）
SATA はパラレルATA とハードウェアの互換性はありませんが、ATA プロトコルは完全な互換性があるため、既存の ATA デバイスドライバーを利用できます。現在の主流は第二世代の SATA Revision 3 に準拠した製品となっており、最大データ転送速度が6.0Gb/s で、ドライブ内部での入出力処理を最適化するNCQ 機能が実装されている等の特徴があります。
・SAS（Serial Attached SCSI）
SASは、以前のパラレルSCSI のパラレルデータ転送をシリアル転送に移行したSCSI で、Ultra320 SCSI の開発で直面した様々な電気工学的課題を解決してより高いパフォーマンスを実現できる技術です。
SAS は従来の SCSI デバイスのように、複数のストレージデバイスで 1 つのバスを共有するのではなく、ストレージデバイス毎に SAS リンクを占有するポイント・ツー・ポイントアーキテクチャーを採用しているため、従来の SCSI 以上のデータ転送量を実現し、ストレージデバイス障害の発見と修復がより容易になっています。
SAS はコマンドセットをパラレル SCSI から、フレームフォーマットをファイバーチャネルから、物理的な特性をシリアル ATA（以下 SATA）から継承しています。このため SAS テクノロジーは、低電圧作動伝送、8b/10b エンコーディング、全二重通信といった物理仕様で SATA テクノロジーと互換性があり、１つの SAS システム内に SASドライブと SATA ドライブを共存させることができます。（SATA ドライブを SAS コントローラーへ接続することはできますが、SAS ドライブをSATA コントローラーへ接続することはできません。）
HPE サーバーストレージ
https://www.hpe.com/jp/ja/servers/server-options/server-storage.html
・NVMe（Non-Volatile Memory Express）
NVMeはSSD等のフラッシュストレージでの使用を前提として作られた規格です。
フラッシュストレージは、数年前まではSATAやSASなどのHDDと同様のストレージインターフェイスを採用したものが市場の主流でしたが、その反面、フラッシュストレージの潜在能力を十分に発揮できないという課題がありました。こうした課題を解決するために、PCI Express（PCIe）接続前提のインターフェイス規格であるNVMe(Non-Volatile Memory Express)が2017年頃より普及してきました。
NVMeは、オーバーヘッドが小さく、I/O要求毎に必要なプロセッサからの命令が少なく済むため効率性に優れ、IOPSの向上やこうスループットが見込めます。同時に処理できるストレージコントローラーのコマンドキューも非常に多いため、プロセッサコアに合わせてパフォーマンスの拡張も可能です。また、仮想化におけるハイパーバイザーの処理をPCIeデバイス側で実行するSR-IOVといったI/O仮想化アーキテクチャーを取り入れるなどの技術的な優位性が挙げられます。
NVMeのフォームファクターとしては、 PCIeカード/2.5インチドライブ/M.2の3タイプがあります。その中で2.5インチのNVMeドライブは、NVMe PCIeカードの性能を2.5インチベイで実現し、さらにホットスワップで前面からの脱着が可能なため、保守性も優れています。
ProLiant Gen10でNVMeドライブを搭載できるドライブ ケージは、U.2規格（旧名称SFF-8639）のドライブ ケージになります。
DL385 Gen10 Plusでは、U.2規格の上位であるU.3規格のドライブ ケージを採用しており、U.3ドライブ ケージはSATA/SAS/NVMeドライブを混在することができるドライブ ケージです。
（Smartアレイ コントローラーとU.3ドライブ ケージの接続は非対応：2020/9執筆時点）
NVMeドライブは、U.2対応ドライブとU.3対応ドライブがあり、U.3対応ドライブはU.2と下位互換性があるため、U.2ドライブ ケージにU.3対応ドライブを搭載できます。
Gen10用のU.2/U.3対応ドライブ（右図）は電源ボタンが付いており、
取り外し時には、ドライブの電源ボタンで、ドライブの電源を切断する必要があります。
Gen10 Plus用のU.3対応ドライブは、SAS/SATAドライブと同じ
スマートキャリア（SC）になりますので、ドライブの電源を切断する
必要はなくドライブを取り外すことができます。
DL20 Gen10/ML30 Gen10のシステムボードには、M.2 NVMe SSDが搭載できるM.2コネクターが1スロット装備されており、OSブート用などに利用できます。
ディスクのデータ保護：ISE（Instant Secure Erase）
ISEとは、データ保護を目的として設計された機能で、ディスクドライブを簡単に初期化し、データを永久かつ即時に読み取り不可とすることがを実現します。ISE対応のHDDは、データを書き込む際に常に暗号化してから書き込みをし、初期化する際にはデータを上書きするのではなく、暗号化に使用していたキーを削除することで、短時間でデータの読み取りを不可にします。
製品名にISEとあるHDDにISE機能を搭載しています。
yoshihiko1989
日本ヒューレット・パッカード株式会社で Server Solution / CloudNative関連のプリセールスを担当しています。
