Samsung 950 Pro 256GB RAIDレポート

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RAIDと初期パフォーマンステストとは何か

冗長アレイ（Redundant Array of Independent Disks、正式にはInexpensive Disks）は、パフォーマンス、容量、および/またはデータ整合性を向上させる目的で、多数の物理ドライブを1つの論理ボリュームに統合するためによく使用されます。この技術は、1988年6月にSIGMODカンファレンスで発表された「冗長アレイ（Inexpensive Disks、RAID）」というホワイトペーパーで初めて提唱されました。このホワイトペーパーでは、PC業界でより一般的に見られる安価なドライブのアレイが、メインフレームの最高性能ディスクよりも優れた性能を発揮する可能性があると著者らは示唆していました。物理デバイスの数に比例して障害は増加しますが、冗長性を確保することで、アレイの信頼性は単一のリポジトリの信頼性をはるかに上回る可能性があります。このホワイトペーパー以前には、様々な企業で5段階のRAIDが既に使用されていましたが、この技術はまだ標準化されていませんでした。

現在使用されているレベルはRAID 0です。これは2台以上のドライブを結合することで、パフォーマンスとストレージ容量を向上させます。RAID 0の欠点は、障害のリスクが倍増することです。2台のディスクアレイで1台のドライブが故障すると、両方のディスクのデータが失われます。

家庭用PCのRAID

2000年はPC愛好家にとって興味深い年でした。パラレルATA（PATA）バスの速度上限が33MB/秒から66MB/秒に向上したのです。Intelの圧倒的な人気を誇る440BXチップセットは新しい仕様をサポートしていなかったため、アドインカードメーカーはディスクリートコントローラによるサポートに躍起になりました。Promiseもその一つで、Ultra66（RAID非対応のHBA）とFastTrak66（PATA RAIDコントローラ）という2つの製品を開発しました。抵抗器が1つある以外は、この2つの製品は同一でした。ファームウェアはそれぞれ独自のものでしたが、それでもパワーユーザーは、不足している表面実装部品をはんだ付けし、低価格のカードにフラッグシップモデルのRAIDファームウェアをフラッシュインストールしました。この手順について詳しくは、Tom's Hardwareの創設者であるTom Pabst氏の記事をご覧ください。

RAIDが主流に

Promise Ultra66からFastTrak66への改造が人気を博して間もなく、メーカー各社はAbitのBE6-IIのようなオーバークロック対応マザーボードにRAIDサポートを追加しました。その頃には、銅線ベースのハイエンド空冷クーラーや水冷キットが登場し、Intelの高度な調整が可能なCoppermine CPUを新たな高みへと引き上げました。300ドルのPentium III 500MHzは、最小限の手間ですぐに750MHzまで速度を上げることができました。この750MHzモデルは、500MHzモデルの3倍の価格であるべきでした。マニアにとってはまさに好機でした。RAIDによるストレージパフォーマンスの向上は、まさに次の論理的ステップでした。

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440BX以来、私たちは長い道のりを歩んできました。最近のマザーボードのほとんどは、チップセットにRAIDサポートを組み込んでいます。しかし、PCIeベースのデバイスにおけるRAIDは全く別の話です。これは、過去に標準化された概念を活用した、より新しいコンセプトです。

現在、PCIe接続ドライブアレイからのオペレーティングシステムの起動をサポートしているのは、IntelのZ170チップセットのみです。しかし、すべてのZ170ベースプラットフォームでこの機能がサポートされているわけではありません。ASRockのZ170 Extreme 7+は、他の多くのチップセットよりも一歩先を進んでいます。3台のM.2ドライブを使用し、RAID 0（2ドライブ分の性能向上）、RAID 1（2ドライブのミラーリング）、RAID 5（3ドライブ分の性能とパリティ保護）を構築できます。このレビューでは、Z170 Extreme 7+と2台の950 ProをRAID 0で接続し、1台のより大型な950 Proと比較します。アレイ設定は上の画像に示されています。テストでは16KBのストライプサイズを使用しています。

シーケンシャルリードパフォーマンス

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これらのチャートには、Samsungの850 ProやSanDiskのExtreme Proなど、現在市場最速のSATAベースのクライアントSSDを含むいくつかの代替製品も含まれています。SATAはキュー深度が32までしか拡張できないため、PCIeベースのドライブのように128コマンドの深度までデータを生成することはできません（実際には、キューごとにさらに256コマンドを追加することで、256まで拡張できます）。

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Samsungの256GB 950 Proは、シーケンシャルリード性能が2000MB/秒強です。Z170のストレージコントローラは、ダイレクトメディアインターフェース（DMI）を介してCPUと通信しますが、このインターフェースは他の複数のデバイスと帯域幅を共有します。DMIはPCHとCPU間の速度が4GB/秒未満に制限されているため、1枚の950 Proの速度を2倍にすることはできません。

シーケンシャル書き込みパフォーマンス

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256GB 950 Proのシーケンシャル書き込み速度は512GBモデルとは異なります。大容量モデルは1500MB/秒の書き込み速度を実現していますが、小型モデルはSamsungの仕様により900MB/秒に制限されています。ストライプ化された950 Proアレイはどちらも1台のドライブの2倍のパフォーマンスを発揮し、2台の256GBドライブは512GB 950 Pro 1台よりも約400MB/秒高速です。

ランダム読み取りパフォーマンス

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256GB 950 Proアレイは、単一ドライブよりも高いランダム読み取りパフォーマンスを実現しますが、その向上はキュー深度が高い場合にのみ定量化できます。通常のデスクトップ環境では、そのメリットはほとんど感じられません。実際、ほとんどのワークロードを特性化できる低いキュー深度では、RAIDアレイは単一ドライブよりもわずかに遅くなります。