この記事は2020年12月に更新されました
連載記事「導入前のアドバイス」 ‐ ドライブ①：ドライブのフォームファクターと実装形式編です。
単に記憶媒体としてのHDDやSSDといえど、フォームファクターや、実装形式は多岐に渡り、お客様の需要に合わせた柔軟な選択が可能です。今回は、データを格納するドライブに焦点を当てたいと思います。
フォームファクター
HDD（Hard Disk Drive）やSSD（Solid State Drive）といったドライブには、LFF/SFF/M.2/PCI Express（PCIe）カードタイプ/SCMドライブと複数のフォームファクターがあります。フォームファクターによって、容量、搭載可能数、NIC等の他のサーバーオプションの搭載との兼ね合いなどが異なるため、用途に応じて選択します。
・LFF（Large Form Factor）
3.5インチドライブのことです。一つのドライブの容量が大きいため、大容量搭載用途、例えばファイルサーバーやバックアップサーバー、Software Defined Storage用として利用されることが多いです。
・SFF（Small Form Factor）
2.5インチドライブのことです。LFFよりサイズが小さいためより多くのドライブが搭載でき、小規模~大規模まで汎用的な用途で使用されます。最近は、SFFも容量が増大しており、LFFよりもSFFの方が採用されるケースが多く、主流となっています。
・M.2（エムドットツー）
SFFよりもさらに小さいサイズのフォームファクターを提供しており、SSDの接続方式の一つです。基盤のタイプによりサイズが異なり、例えば2280は幅22mm/長さ80mmサイズのM.2となります。
HPE ProLiant DL20 Gen10 / ML30 Gen10 / DL360 Gen10 / DL380 Gen10 / DL385 Gen10にはM.2スロットを標準装備しており、搭載可能なユニバーサル ソリッドステートM.2キットを使用することにより搭載スロットを増設可能ですが、M.2スロット自体が少なく個別のSSDの容量自体も少ないため、主にOSブート用として利用します。また、HPE MoonshotやHPE Edgelineに搭載するコンパクトなサーバーにも採用されています。
・PCIeカードタイプ
PCIeカードタイプには大きく分けて2種類あり、PCIeカードタイプで提供されるNVMeドライブと、PCIeカードにSATA M.2を2枚搭載可能な製品があります。NVMeはSATA（Serial ATA）やSAS（Serial Attached SCSI）のようなストレージインターフェイスに比べて、PCI Express直結により高速化を実現することで、ドライブ接続のパフォーマンスが向上されるため、SSD本来の性能を発揮することが可能です。業界的には、AIC（Add-in Card）とも呼ばれます。ユニバーサル ソリッドステートM.2キットに搭載するSATA M.2は、PCI Express接続ではなく、オンボードのSATAコントローラーに接続されます。
・SCM（スマートキャリアM.2）ドライブ
SFF（2.5インチ）のスロットに搭載可能な、uFFバックプレーン装備のドライブ ケージを使用し、最大2台のSCM SATA SSDを搭載し実装します。
スマートキャリア（SC）
LFFやSFFドライブの実装形態としてスマートキャリアやLP（Low Profile）などがあります。
スマートキャリアはホットプラグ対応ドライブに視認性に優れたステータスLEDを採用し、誤認や誤操作によるデータ消失のリスクを低減。「取り出し禁止」を示す表示も一目瞭然です。
一方、LPのステータスLEDは小さくあまり目立たないものとなっております。
Low Profileとは控えめなという意味がありますが、こちらはコストパフォーマンスに優れた実装形態です。
記憶媒体 - HDD（Hard Disk Drive）
HDDは円盤型の記録媒体に磁気的にデータを読み書きします。容量（GB・TB：ギガバイト・テラバイト）が大きいほど保存できるデータが増え、回転速度（rpm）・転送速度が速いほどデータへのアクセスが素早くなります。HDDはSATA/SASの接続方式の違いによっても性能と耐障害性が左右されます。性能と耐障害性が高いHDDはSAS方式となります。
HDDのフォームファクターは、3.5インチ（LFF）と2.5インチ（SFF）があり、同じサイズのSATA HDDとSAS HDDは単一のドライブ ケージに混在可能です。
また、HDDのフォーマットタイプには、「セクターサイズ」と呼ばれる最少記録単位が物理的、論理的（OSからの認識）に異なる仕様から、512n、4Kn、512eの3タイプあります。
512n（n:native）：
従来のHDD仕様で、物理セクターサイズ：512 Byte、論理セクターサイズ：512 ByteのHDDです。従来ながらのシステムに採用されているため、現在でも主流ではありますが、セクター数が多い（1セクターあたりの容量が小さい）ほど、媒体上に占めるデータの割合は小さくなってしまうため、データの肥大化がますます進む現代においては、より効率的にデータの記録を実行する必要が生じてきました。そこで登場するのが4Kセクターサイズに対応したハードドライブになります。
4Kn(n:native)：
物理セクターサイズ：4KB（4096 Byte）、論理セクターサイズ：4KB（4096 Byte）のHDDです。データのエラー修正コードに使用するスペースを抑える、かつ、面密度と、ドライブの容量、エラー修正が安定するといったメリットをもたらします。
ただし、従来からのHDDの仕様が精通している現代のITシステムでは、セクターサイズは常に512 Byteと仮定して作られているため、4KセクターサイズのHDDの導入には時間をかけて実施していく流れが業界全体として起こっています。そこで、512 Byteと4KBの間を埋めるべく登場したハードドライブが、512eになります。
512e(e:emulation)：
物理セクターサイズ：4K（4096 Byte）、論理セクターサイズ：512 ByteのHDDです。512 Byteセクターエミュレーションと呼ばれる方法を用いて、4Kセクターサイズのメリットを享受しながら、OS側からは従来ながらの512セクターサイズでふるまいます。エミュレーションをかけずに論理セクターとしても4K Nativeでアクセスすることも可能です。
512e HDDがリリースされた当初はVMwareが非サポートなどOSの制限がありましたが、現在はVMwareも含めてサポートしています。（VMwareは6.5からサポート）
HPEでは、512n、512eの2つのタイプのHDDを提供しており、512nは無表記、512eは「512e」と表記がついているものとなります。
各ハードディスクドライブの仕様は下記をご参照下さい。https://support.hpe.com/hpesc/public/docDisplay?docLocale=ja_JP&docId=a00005821en_us
記憶媒体 - SSD（Solid State Drive）
SSDは内蔵している半導体の記録媒体に電気的にデータを読み書きします。従来の回転式メディアと比較して、高性能、低レイテンシ、低消費電力です。
SSDのフォームファクターは、3.5インチ（LFF）/ 2.5インチ（SFF）/ M.2 / PCIeカードと幅広く、同じサイズ（2.5インチまたは3.5インチ）のSATA SSDとSAS SSDは単一のドライブ ケージに混在可能です。
SSDの耐久性能カテゴリ
SSDは、お客様の使用環境のワークロードレベルに基づいた4つの耐久性能のカテゴリ、VRO（Very Read Optimized）、RI（Read Intensive）、MU（Mixed Use）、WI（Write Intensive）があり、必要な耐久レベル・性能・コストの兼ね合いを見て、選択します。耐久レベルの指標としては、DWPD（Drive Write Per Day）という1日当たりのドライブ書き込み回数を使用することが一般的です。
・VRO（Very Read Optimized）
VROは耐久性が1DWPD以下で用途としては読み取り重視です。他のカテゴリのSSD製品と比較すると書込み速度は遅く、使用するワークロードに注意が必要です。AI、リアルタイム分析などのワークロードでHDDの代わりの用途に適した製品です。
・RI（Read Intensive）
RIは耐久性が1DWPD以下で用途としては、読み込み中心のため、システムディスク、OSブート用に適した製品です。
・MU（Mixed Use）
MUは耐久性が1DWPD以上～10DWPD未満で性能は読み書き両方で高速化されているバランス型です。データベース、ファイルサーバーなどのデータ領域用に適した製品です。
・WI（Write Intensive）
WIは耐久性が10DWPD以上で性能は読み込み/書き込み双方の高速化さらに書き込みに特化したタイプです。データベース、キャッシュ領域用として、OLTP、ビックデータに適した製品です。
SSDの信頼性・性能評価の参考値（DWPD/IOPS）
・DWPD（Drive Writes Per Day）
DWPDは5年の間、1日にドライブの全容量を書き換えできる回数によりSSDの耐久性を示す指標です。例えば、3DWPDの耐久性をもつ1.92TBのSSDでは、1.92TBの全領域を5年間にわたり毎日3回書き換えることが可能な耐久性を持つことを表します。
・IOPS（Input/Output Per Second）
IOPSは、ドライブが1秒間に書き込み（Write）、読み込み（Read）が可能な回数を表す指標です。IOPSの値が高いほど高速にデータの処理ができることを表しています。RIはReadの値が高く、WIはWriteの値が高く、MUはReadとWrite両方の値が高めとなっています。ひとえにRead / Writeといっても、連続した領域に順番に読み書きをするSequential Read/Write、不連続な領域に読み書きするRandom Read/Writeがあり、ワークロードによってはどのくらいの割合で、Read / Writeを実施しているか（例：Read（70%）、Write（30%））、でも性能は大きく左右されますので、要件に応じたSSDの選定が必要です。
カタログスペックの参考として、QuickSpecsをご参照ください。
QuickSpecs - HPE Solid State Disk Drives
https://h20195.www2.hpe.com/v2/getdocument.aspx?docname=a00001288enw
Multi Vendor対応
昨今、自然災害やウイルスのパンデミック、供給元の過剰在庫や大幅な価格下落リスクの回避などの理由により、フラッシュストレージの供給不足問題が取り上げられていることはご存知のところかと思います。HPEでは、ユーザーの皆様になるべく安定的に供給できるよう、6G SATA SSDの製品ラインナップに、複数の製造元（Multi-Vendor）より供給されるMV SSDを用意しています。MV SSD製品は、単一の製造元から供給される従来のSSD製品と比較して、安定した供給と長い販売期間での提供が可能です。複数の製造元から供給されるため、製造元によって性能に差異があります。そのため、製造元から供給される各SSDパーツの“最小”性能（IOPS、DWPD）と“最大”消費電力を本製品の仕様としています。
HDDとSSDの詳細についてはサーバーストレージドライブを御覧ください。
USB/Micro SD
USBキーやMicro SDはOSブート用として利用するフラッシュメディアです。
USBキーには、microSDHCフラッシュメディアを2枚装着して
ミラーリングで利用する製品（右図）もあります。
今回はドライブのフォームファクターと実装形式に焦点を当ててご紹介しました。
次回は、SATA/SASに代表されるインターフェイスとデータ保護機構について触れたいと思います。
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。
