iXsystems FreeNAS ミニNAS レビュー

FreeNAS Mini（ディスクレス）

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FreeNAS Miniは、消費電力わずか17ワットの8コアIntel Avotonプロセッサをはじめ、安定性、パフォーマンス、信頼性を重視して厳選されたコンポーネントを採用しています。この高効率プロセッサは、最低16GBのECC DDR3 DRAMと連携して動作します。FreeNASオペレーティングシステムはDRAMを転送中のデータのキャッシュとして使用するため、データの破損を防ぐにはECCメモリの使用をお勧めします。 

システム背面に搭載された2つのIntelギガビットイーサネットポートにより、ストレージサーバーを2つの独立したネットワークで動作させることも、チーム構成で同時に動作させることも可能です。ネットワークが対応していれば、802.11adに加え、ラウンドロビンなどの他の構成もサポートされます。また、コンソールアクセスやマザーボード構成の変更用に、帯域外専用管理ポート（IPMI）も搭載されています。iXsystemsは、アップグレードオプションとして、デュアルポート10GbE搭載システムも提供しています。

4つの外付けホットスワップHDDドライブスレッドがストレージディスクを搭載します。iXsystemsは、FreeNAS MiniファミリーにWestern Digital Red製品を使用しています。2つの内蔵2.5インチドライブベイにはZILおよびL2ARCキャッシュドライブが搭載されていますが、これらはアドオンオプションです。オペレーティングシステムは専用のSATA DOM上に配置されています。

昨年、SSDキャッシュは、仮想マシンストレージやデータベースに使用される低価格NASシステムで人気が高まっています。処理性能は大幅に向上する一方で、価格は低下しています。実際、パフォーマンスは非常に向上しており、複数の高I/Oアプリケーションを同一システムで実行できます。SSDキャッシュは、ホストの処理能力に合わせてI/Oスループットを向上させます。

FreeNASは、SSDを使用してZILとL2ARCという2つの特定の領域を高速化する機能を提供します。iXsystemsのシニアエンジニア、Joshua Paetzelが、この2つのキャッシュシステムについて詳しく説明します。

ZILデバイス：ZFSはZIL（ZFSインテントログ）専用デバイスを使用できます。これは基本的に同期書き込み用のキャッシュです。ワークフローによってはトラフィックがほとんど発生せず専用ZILのメリットを享受できるものもあれば、同期書き込みのみを使用するワークフローもあり、実用上は専用ZILデバイスが必要になります。ここで覚えておくべき重要な点は、ZILは常にメモリ内に存在するということです。専用デバイスがある場合はメモリZILが専用デバイスにミラーリングされ、そうでない場合はプールにミラーリングされます。SSDを使用すると、データプール（おそらく回転ディスクで構成されている）をメモリ内ZILのミラーリングに使用しないため、レイテンシと競合を軽減できます。

ZFS と ZIL デバイスの障害については、多くの混乱があります。ZFS が最初にリリースされたとき、専用の ZIL デバイスはデータ プールの整合性を保つために不可欠でした。ZIL vdev がなくなると、プール全体が使用できなくなります。これらの古いバージョンの ZFS では、障害が発生した ZIL デバイスによってプール全体が破壊されるのを防ぐために、ZIL デバイスのミラーリングが不可欠でした。これは、ZFS ではもう当てはまりません。ZIL vdev がなくなるとパフォーマンスに影響しますが、プール全体が使用できなくなることはありません。ただし、ZIL 障害が発生した場合にデータ損失を防ぐために ZIL をミラーリングする必要があるという従来の考え方は残っています。専用 ZIL デバイスは、実際のメモリ内 ZIL をミラーリングしているだけであることに留意してください。データ損失が発生するのは、専用 ZIL デバイスに障害が発生し、ミラーリングされていないメモリ ZIL への書き込み中にシステムがクラッシュした場合のみです。専用ZILデバイスに障害が発生するとすぐに、インメモリZILのミラーがプールに移動します（実際には、ZILデバイス障害発生後、システムが数秒間データ損失の危険にさらされる可能性があることを意味します）。クラッシュ後、ZFSはZILコンテンツの再生を試みます。SSD自体は揮発性の書き込みキャッシュを備えているため、予期せぬシャットダウンが発生するとデータが失われる可能性があります。ZFS書き込みキャッシュの再生にすべての書き込みが含まれるようにするには、専用ZILデバイスとして使用するSSDデバイスに電源保護機能が必要です。HGSTは、専用ZFS ZILデバイスとして特別に設計されたデバイスを多数製造しています。Intelなどの他のメーカーも適切なデバイスを提供しています。実際には、システム設計者のみが、ユースケースが電源保護機能を備えたプロフェッショナル向けエンタープライズグレードSSDを必要とするのか、それともコンシューマーレベルのデバイスで十分なのかを判断できます。主な特徴は、低レイテンシ、高いランダム書き込み性能、高い書き込み耐久性、そして状況によっては電源保護機能です。

L2ARCデバイス：ZFSを使用すると、システムに専用の読み取りキャッシュデバイスを装備できます。通常、これらのデバイスのレイテンシは、メインストレージプールよりも低速である必要があります。プライマリ読み取りキャッシュはシステムRAMであり、これはSSDよりもはるかに高速です。読み取りキャッシュ要件をRAMで満たすことができれば、SSD読み取りキャッシュを使用する場合よりも優れたパフォーマンスが得られます。さらに、L2ARC読​​み取りキャッシュによってパフォーマンスが実際に低下するシナリオもあります。6GBのメモリキャッシュ（ARC）と5.9GBのワーキングセットを備えたシステムを考えてみます。このシステムでは、読み取りキャッシュヒット率がほぼ100%になる可能性があります。SSD L2ARCをシステムに追加すると、L2ARCはアドレス空間をマッピングするためにRAM内にスペースを必要とします。このスペースは、メモリからデータを退避させてL2ARCに配置するというコストを伴います。ARCヒット率は低下し、ミスは（はるかに低速な）SSD L2ARCで解決されます。つまり、すべてのシステムがL2ARCの恩恵を受けられるわけではありません。 FreeNAS には、GUI とコマンドラインで ARC のサイズとヒット率を判断できるツールが含まれています。ARC サイズが RAM の許容最大値に達し、ヒット率が 90% を下回る場合、システムは L2ARC の恩恵を受けることができます。ARC が RAM より小さい場合、またはヒット率が 99.x% の場合、システムに L2ARC を追加してもパフォーマンスは向上しません。L2ARC に適切なデバイスを選択する際には、ランダム読み取りパフォーマンスを重視してください。これらのデバイス上のデータは永続的ではなく、ZFS は L2ARC デバイスに障害が発生しても非常に良好に動作します。L2ARC デバイスをミラーリングしたり冗長化したりする必要はありません。また、これらのデバイスに電源保護を施す必要もありません。

クリス・ラムザイヤーは、Tom's Hardwareのシニア寄稿編集者でした。彼はコンシューマー向けストレージのテストとレビューを担当していました。