Intel Optane の潜在能力を追求: RAID パフォーマンスの検証

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機能と仕様

IntelのOptane Memoryがついに出荷開始となりましたが、高性能コンピューターにおけるキャッシュの仕組みや、厳しいシステム要件に戸惑うユーザーも少なくありません。Optane Memoryはハードディスクドライブと組み合わせることでSSD並みのパフォーマンスを発揮し、タスクによっては低価格SSDよりも優れたパフォーマンスを発揮します。しかしながら、最速のストレージシステムを求めるユーザーもおり、キャッシュは最適な選択肢ではありません。そこで本日は、3枚のOptane Memory SSDをRAID 0アレイで組み合わせ、オペレーティングシステムといくつかのプログラムをインストールするための大容量ボリュームを作成するという、ある選択肢を検証します。

この記事では、高速デバイスに頻繁にアクセスされるデータをプリロードするキャッシュアレイの作成については考慮していません。3台のOptaneデバイスを併用し、特別なソフトウェアは使用せず、ワークロードを力ずくで処理するだけです。

Optaneの3D XPoint（物理チップ）はまさに力強い。最初のOptane記事で述べたことを要約すると、キャッシュ製品は高性能SSDよりわずかに速いだけだ、ということになる。確かにその通りだが、これはサンドバッグ型の製品だ。32GBと16GBの容量を持つOptane Memory SSDは、1チャネルまたは2チャネルを使用している。おそらくシングルチャネルデバイスだろうが、Intelはコントローラの仕様について肯定も否定もしていない。私の理論に従えば、このIntelのシングルチャネルコントローラは、8チャネルNANDベースのSSDをはるかに凌駕する。今後、Optaneの性能がさらに明らかになるだろうが、今のところは、全く新しいクラスのメモリとして捉えるべきだろう。

今は見えにくいかもしれませんが、IntelはまもなくSSD市場で優位に立つでしょう。ここ数年、SSDメーカーは皆Samsungに追いつこうと躍起になってきました。Samsungは現在、最先端のNANDフラッシュを保有しており、その優位性は非常に大きく、TLC NANDは競合のMLC NANDを上回るパフォーマンスをしばしば発揮しています。Samsungの3D NANDは、大学フットボールチームと高校フットボールチームの対戦に例えることができます。もしこの例えだとしたら、IntelのOptaneテクノロジーはNFLレベルの技術と言えるでしょう。

Optaneは素晴らしいスタートを切ったと思います。初期のSLCベースのプロシューマー向けSSDは、発売当初は現代のSDカードよりも遅かったことを忘れてはなりません。Optaneは今後、より高速、大容量、そして安価になるでしょう。私たちが望むのは、IntelがOptaneを大量生産し、低価格化を実現し、最高性能のデバイスを手頃な価格で提供してくれることです。もしそれがすぐに実現すると考えているなら、それはIntelの真髄を理解できていないということです。低価格のコンシューマー向けOptaneベースSSDはすぐには登場しないでしょうが、RAIDを使えば、少しのリスクを負うだけでシステムを自由に操作できます。

最新のSSDは、パフォーマンスを向上させるために内部RAIDの一種を使用しています。単一のNANDダイは高速ですが、SSDに求められる高いパフォーマンスレベルに到達するには、複数のNANDダイが連携して動作する必要があります。容量が大きいほど、並列トランザクションの可能性が高まります（ただし、限界があります）。これにはプラス面とマイナス面の両方があります。時間の経過とともに、NANDダイの容量は増加し、SSD内の物理チップの数は減少しました。そのため、多くの最新のSSDは、同じ容量の旧モデルよりも速度が遅くなっています。Optaneは状況を一変させます。Intelはまだ手頃な価格のプロシューマー向けOptane SSDを提供していません。そこで、既にお持ちのハードウェアとソフトウェアを組み合わせて、Optane SSDを作ってみましょう。

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仕様

インテル Optane メモリ 16GB

インテル Optane メモリ 32GB

すべてのIntelチップセットがRAIDをサポートしているわけではありません。PCIe RAIDは、PCIeレーンをPCHチップセットに直接転送する必要があるため、さらに限定的な層に分類されます。この機能を有効にするには、Rapid Storage Technology（RST）をサポートする100シリーズまたは200シリーズのチップセットが必要です。Optaneメモリキャッシュ（第7シリーズCoreプロセッサおよび200シリーズチップセット）を有効にする場合ほど制限は厳しくありませんが、それでもハードルは非常に高くなります。

3ドライブ構成のRAID 0アレイには、Asrock Z170 Extreme7+マザーボードを使用しました。このマザーボードには、PCIe 3.0 x4接続に対応したM.2スロットが3つ搭載されており、すべてのスロットはPCH経由でRapid Storage Technologyに接続されます。M.2ソケットを3つ搭載したマザーボードはごくわずかですが、M.2ソケットを2つ搭載し、PCH経由のオプションを備えたPCIeスロットを1つ搭載したマザーボードは数多く存在します。

Microsoft Storage Spacesで構築された真のソフトウェアRAIDから起動することはできませんが、Rapid Storage Technologyを使用したRAID 0アレイから起動することは可能です。このアレイは約82GBの使用可能容量を提供し、これはすべてのアップデートとOfficeソフトウェアスイートを含むWindows 10 Proのインストールに必要な容量の約2倍です。それほど大きな容量ではありませんが、今回のケースでは量よりも質を重視しています。

Optane メモリ NVMe SSD は、一部の SSD よりもピーク帯域幅は低くなりますが、それはどこでより高いパフォーマンスを提供するかにかかっています。Optane メモリは、キュー深度が低い場合、NAND よりも高速です。このメディアは NAND の 100 倍のパフォーマンスを提供するという Intel の当初の主張にとらわれた人もいますが、デバイスレベルのパフォーマンスは 10 倍に近いです。Optane メモリ (公式キャッシュシステム) では、そのマークにさえ達しませんでした。これまでに SSD のレビューを読んだことがある方であれば、最高製品と平均的な製品の間で 10% ～ 20% の差がある製品を調べたことをご存知でしょう。デスクトップにおける Optane メモリの利点は、完全に 10 倍の改善ではないかもしれませんが、これまでテストしたものよりもはるかに高速です (再起動時にすべてのデータが失われることなく)。

価格、保証、耐久性

IntelのOptaneメモリの価格は、最初のレビュー以来変更されていません。16GBドライブの小売価格は依然として45ドルから50ドルで、小さなドライブを積み重ねてもストレージ容量はそれほど大きくありません。Optane RAIDを使用する場合は、32GBドライブの使用をお勧めします。価格は販売元によって異なりますが、32GBデバイス1台あたり75ドルから80ドルの間で変動します。

32GBのOptaneドライブは、小型モデルよりも発売までに時間がかかりました。現在、NeweggとAmazonの両方で32GBモデルを取り扱っており、IntelはOptaneの品薄について何も発表していません。Neweggでは一度に注文できるドライブの数に制限があるため、3台購入するには別々に注文する必要があります。Amazonには同様の制限はありませんが、売り切れが続いています。

Intel は、Optane メモリ SSD に最大 182.5 TB の書き込み耐久性をカバーする 5 年間の限定保証を提供しています。

詳しく見る

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Optaneメモリモジュールは、業界標準の片面M.2 2280フォームファクタで提供されます。3D XPointメモリは、単一のダイへの読み書きで高いパフォーマンスを実現するのに十分な速度を備えています（DRAMバッファを必要としないことに留意してください）。この謎のコントローラは、ほとんどのNANDベースSSDコントローラよりも小型で、Optaneメモリ専用に設計されているようです。

このテストでは、Asrock Z170 Extreme7+ マザーボードに 3 つの Optane メモリ 32GB M.2 モジュールを RAID 0 で装備しました。

インテルラピッドストレージテクノロジー RAID

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Optane Memory RAIDアレイをセカンダリボリュームとしてテストしました。これにより、オペレーティングシステムや測定ソフトウェアからの追加I/Oなしにパフォーマンスを測定できます。オペレーティングシステムが既にインストールされている状態で、IntelのRapid Storage Technologyインターフェースを使用して、RAID 0で3ドライブアレイを構築しました。最初のテストラウンドの後、データを消去し、アレイにWindows 10 Proをインストールして、BAPCoのSYSmark 2014 SEを実行しました。