Azure Elastic SAN と Managed Disks と Blob Storage の比較:適切なツールの選び方
By Mirko Peters ·
ブログへようこそ。このブログでは、番組で話した内容をさらに掘り下げてお伝えします。データをどこに置くかを決める際、Azure の充実したストレージ環境を理解するのは大変に感じられるかもしれません。新しいクラウド環境を設計する場合でも、既存のエンタープライズ環境を拡張する場合でも、Microsoft Azure のストレージサービスの違いを理解することは、パフォーマンスとコスト効率の両面で非常に重要です。今回は、Azure Elastic SAN と Managed Disks、Azure Files、Blob Storage を比較し、お客様のアプリケーション要件に最適なアーキテクチャを判断できるよう解説します。
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ブログへようこそ。このブログでは、番組で話した内容をさらに掘り下げてお伝えします。Azure のストレージ環境は充実している分、データをどこに配置するかを決める際に迷いがちです。新しいクラウド環境を設計する場合でも、既存のエンタープライズ環境を拡張する場合でも、Microsoft Azure のストレージサービスの違いを理解することは、パフォーマンスとコスト効率の両面で極めて重要です。今回は、Azure Elastic SAN を Managed Disks、Azure Files、Blob Storage と比較し、お客様のアプリケーション要件に最適なアーキテクチャを判断できるよう解説します。
移動中にこれらの概念をさらに詳しく知りたい方は、関連するポッドキャストエピソード Azure Elastic SAN — Simply Explained もぜひご覧ください。ここではストレージアーキテクチャの基本原則を詳しく解説しています。
Azure のストレージ環境を把握する
Azure には、データの種類、アクセスパターン、パフォーマンス要件に合わせて選べる、豊富なストレージサービスが用意されています。ただし、クラウド環境が拡大するにつれて、ツールの選択は既定のオプションを選ぶことよりも、ワークロードの特性と基盤となるストレージ機能を適合させることが重要になります。Azure Managed Disks、Blob Storage、Azure Files、そして新しい Elastic SAN を見ると、それぞれのサービスが特定の運用上およびパフォーマンス上の課題を解決するように設計されていることがわかります。
多くの組織は、クラウドを小規模に始めます。標準またはプレミアムのディスクを個々の仮想マシンに接続し、長期的なスケーラビリティはあまり考えないことがほとんどです。しかし、ワークロードが増え、データベースの要件が変動し、パフォーマンス需要が急増すると、画一的な考え方では予算の無駄とパフォーマンスのボトルネックを招くことに、設計者はすぐに気づきます。回復力とコスト効率に優れたクラウド環境を構築するには、従来のストレージ手法が大規模化で行き詰まる理由と、Elastic SAN のような最新のソリューションがそのギャップをどう埋めるのかを検討する必要があります。
個別ディスクがボトルネックになる理由
Azure Managed Disks は、多くの個々の仮想マシンに対して非常にうまく機能します。単一のデータベースやスタンドアロンの Web サーバーであれば、専用ディスクのプロビジョニングは単純で信頼性も高いです。課題が表面化するのは、環境に数十台から数百台のワークロードがあり、それぞれのパフォーマンス傾向が大きく異なる場合です。
一般的なエンタープライズ環境を考えてみてください。基幹の SQL データベースは月末に最も高いトランザクション負荷がかかるかもしれません。レポートサーバーは、毎朝のデイリースタンドアップや分析データの更新時に非常に混雑する可能性があります。一方、バックアップ処理は夜間に多くのストレージ帯域を消費する一方で、他のシステムはほぼアイドル状態にあるかもしれません。すべてのワークロードをそれぞれのピークに合わせて個別にサイジングすると、組織は多くの場合、ほとんどの時間使われない専用のパフォーマンスに対して料金を払うことになります。結局のところ、散発的なピーク時に対応するためだけに、複数のストレージリソースを過剰にプロビジョニングしているのと同じです。
さらに、ディスクを増やしたり高速化したりしても、ストレージのパフォーマンス問題がすべて自動的に解決するわけではありません。Azure の仮想マシンには、構成されたサイズに応じて、ディスクの IOPS とスループットの合計に厳しい上限があります。そのため、高性能で高価なディスクを接続しても、仮想マシン自体が追加のストレージトラフィックを処理できず、やっかいなパフォーマンスのボトルネックに直面することがあります。ストレージ基盤は理論上さらに高い性能を提供できても、仮想マシンを経由するアーキテクチャ上の経路がすでに上限に達しているのです。
IOPS、スループット、VM の上限を理解する
最適なストレージアーキテクチャを設計するには、パフォーマンスがどのように測定されるかを詳しく見ておく必要があります。クラウドストレージのパフォーマンスを左右する重要な概念は、IOPS とスループットの 2 つです。
IOPSは、Input and Output Operations Per Secondの略で、1秒間に実行できる個々のストレージ操作の数を表します。Microsoft SQL ServerやPostgreSQLなどのデータベースは、小さくランダムな読み取りと書き込みを大量に発生させるため、高いIOPSはアプリケーションの快適な応答性を保つうえで特に重要です。データベースの処理時間の多くがストレージのIOPS待ちになっている場合、仮想マシンにどれだけCPUパワーがあっても、ユーザーは遅延を体感することになります。
一方、スループットは特定の期間にどれだけのデータを転送できるかを表し、通常は1秒あたりのメガバイトまたはギガバイトで測定されます。大規模なデータベースのバックアップ、一括ファイル転送、動画処理、負荷の高い分析ワークロードは、IOPSそのものよりも持続的なスループットに大きく依存します。ワークロードによって両指標の必要な組み合わせは大きく異なるため、仮想マシンの制約の中でこれらのバランスを取ることは、クラウドアーキテクトにとって中核的な責任です。
Azure Elastic SANとは
オンプレミスのデータセンターでは、同様のパフォーマンスとスケーリングの課題に対処するために、数十年にわたってSAN(Storage Area Network) と呼ばれるストレージエリアネットワークが使われてきました。エンタープライズのデータセンターでは、各サーバーに完全に独立したストレージ基盤を持たせる代わりに、複数のサーバーが安全かつ効率的にアクセスできる集中型のストレージシステムを構築します。
Azure Elastic SANは、この使い慣れた共有ストレージのモデルをクラウドに直接持ち込みます。ストレージコントローラーの購入、ハードウェアアレイの導入、サーバーラックの配線、従来のSANハードウェアの保守を組織自身が行う必要はありません。Azure Elastic SANは、共有ストレージプールを中心に設計されたAzureのマネージド ブロック ストレージです。
クラウド上のワークロードのための、大きな集中型ストレージ倉庫のようなものだとお考えください。そのストレージ環境の中で、個々のアプリケーションや仮想マシンはそれぞれ独立したボリュームを受け取ります。ワークロードは論理的に分離されたままですが、基盤となるストレージの容量とパフォーマンスは、より大きく柔軟な共有リソースの一部として管理できます。
Elastic SAN、マネージドディスク、Blob Storageの比較
環境に適したツールを選ぶには、Azure Elastic SANが、Azureのサービスラインアップにある他の主要なストレージサービスの中でどの位置にあるのかを理解しておくと役立ちます。
- Azure Blob Storage: 主に非構造化オブジェクトストレージ向けに設計されています。画像、動画、非構造化ドキュメント、データレイク、長期アーカイブバックアップの定番の保存先です。非常に大規模にスケールし、ギガバイトあたりのコストも極めて低い一方、高性能データベースに適した低遅延のブロックストレージアクセスは提供しません。
- Azure Files:
- Azure Managed Disks: 個々のAzure仮想マシン専用に調整された、信頼性が高く高性能なブロックストレージを提供します。1台のVMに専用のブートディスクまたはデータディスクが必要な場合に、最もシンプルで効果的な選択肢であり続けます。
- Azure Elastic SAN: より大きなストレージプールを共有することでメリットを得られるワークロード向けに設計された、集中型で高性能なブロックストレージという独自の位置づけにあります。ブロックレベルのパフォーマンスと、集中型リソースプーリングの柔軟性を兼ね備え、単一VMのディスク上限とエンタープライズのストレージ管理との間のギャップを埋めます。
Azure Elastic SANのアーキテクチャ
Azure Elastic SANの構造を理解しておくと、大規模環境で管理者が容量とパフォーマンスをどのように管理するかが明確になります。このサービスは、SAN本体、ボリュームグループ、個々のボリュームという3つの主要な階層で構成されています。
SAN
SANリソースは、Azureにおける最上位のコンテナーです。ここで管理者は、ストレージ全体の容量、利用可能なパフォーマンス特性、冗長性の選択肢を定義します。すべてのストレージを、独自のライフサイクルを持つ完全に独立したリソースとして作成するのではなく、より大きなSANを作成し、その下に各種アプリケーションが必要とするストレージを整理します。
ボリュームグループ
ボリューム グループは、関連するストレージ ボリュームに対する重要な管理およびセキュリティの境界を提供します。たとえば、企業では、運用環境の SQL Server データベース専用のボリューム グループを 1 つ、開発およびテスト環境用のボリューム グループを 1 つ、Azure Kubernetes Service (AKS) の永続ワークロード用のボリューム グループを 1 つ、というように作成することがあります。
ボリューム グループごとに、異なるネットワーク接続の要件やセキュリティ ポリシーを設定できます。これらのルールをボリューム グループ単位で適用すると、新しいボリュームは適切な構成を自動的に継承します。そのため、管理者はボリュームを作成するたびに接続ルールを設定し直す必要がなくなります。
ボリューム
ボリュームは、サーバーやアプリケーションが実際に利用するストレージ単位です。SQL Server インスタンスでは、プライマリ データベース ファイル用とトランザクション ログ用に、別々のボリュームを使うことがあります。AKS アプリケーションでは、永続的なアプリケーション データの保存にボリュームを使えます。複数のボリュームが同じ基盤の SAN インフラストラクチャを共有していても、各ボリュームは完全に分離されており、論理的に独立しています。
共有パフォーマンス モデルの仕組み
Azure Elastic SAN の最も大きな特長の 1 つが、パフォーマンスの割り当て方法です。従来のマネージド ディスク構成では、パフォーマンスはディスク サイズに厳密に結び付いています。そのため、IOPS を増やしたい場合は、実際に必要な容量より大きなディスクをプロビジョニングせざるを得ないことがよくありました。
Azure Elastic SAN では、共有パフォーマンス モデルを採用しています。プラットフォームの仕様によると、ベース容量 1 TiB ごとに、SAN プールに特定量のパフォーマンス(たとえば 5,000 IOPS と 200 MB/秒のスループット)が提供されます。重要な点は、このパフォーマンスが 1 つのワークロード専用に確保されるのではなく、SAN プールに帰属することです。
この仕組みにより、SAN 全体の上限と個々のボリュームの最大値を超えない限り、各ボリュームはその時点の必要に応じて利用可能なパフォーマンスを使えます。また、プライベート ストレージ アクセスにより、Elastic SAN のストレージが公共のインターネットに直接公開されることはありません。組織は厳格なネットワーク境界を維持し、プライベート エンドポイント経由でどのワークロードが接続できるかを細かく制御できます。
環境内で 4 つの異なる SQL データベースを管理している場面を想像してください。営業のデータベースは通常の業務時間中に最も負荷がかかります。経理は月末に大規模なレポートを生成します。倉庫管理システムは夜間に負荷の高い処理を実行します。さらに別のデータベースでは、毎週大量のデータ インポートが行われます。個別にプロビジョニングしたディスクでは、各ワークロードを理論上の最大需要に合わせてサイズ設計する必要があります。Elastic SAN では、これらのボリュームが共有パフォーマンス プールから利用できます。倉庫管理システムが静かな時間帯に、経理が追加の IOPS を必要とする場合、その空いている余力を使えます。その後、最も需要の高いワークロードに自然とパフォーマンスが振り向けられます。
もちろん、共有パフォーマンスは無制限のパフォーマンスではありません。複数のワークロードが同時に非常に高い負荷になり、その合計需要が SAN の提供能力を超えると、要求がスロットリングされ、レイテンシの増加やアプリケーションの応答性の低下につながることがあります。管理者は、基盤となる SAN プールが適切にプロビジョニングされているかを確認するため、合計のピーク需要を引き続き監視する必要があります。
アプリケーション要件に合ったツールの選び方
Azure で適切なストレージ アーキテクチャを選ぶには、アプリケーションのデータ構造、アクセス プロトコル、パフォーマンス特性を分析することが基本になります。非構造化のメディア資産を保存する場合やデータ レイクを構築する場合は、Azure Blob Storage が最適です。共有ネットワーク フォルダーに依存するレガシー アプリケーションを移行する場合は、Azure Files が最有力の選択肢です。単一 VM の標準的なアプリケーションでは、Azure マネージド ディスクがシンプルかつ高性能な選択肢になります。
ただし、ストレージがサイロ化された容量制限や過剰プロビジョニングによるコストに悩まされている、大規模なデータベース クラスター、コンテナー化されたアプリケーション、複雑な多層環境を管理する場合は、Azure Elastic SAN が強力なアーキテクチャ上の選択肢になります。容量とパフォーマンスを集中型のブロック ストレージ基盤にプールすることで、組織はより高い効率、柔軟性、制御性を実現できます。
このテーマをさらに深く掘り下げ、これらのテクノロジーが最新のエンタープライズアーキテクチャにどのように組み込まれるかについてのガイド付きディスカッションを聴くには、関連するポッドキャストエピソードAzure Elastic SAN — Simply Explainedもぜひお聴きください。これらの原則を踏まえてストレージ戦略を評価することで、組織の成長に合わせてAzure環境を高速かつスケーラブルで、コスト効率の高い状態に保つことができます。