インターフェースまとめ

ストレージインターフェースのまとめとして、以下それぞれの変遷と概要を解説します。

（注）本コンテンツ内で説明している性能数値は規格上のものであり、必ずしも富士通製品が提供するものではありません。

インターフェースとは

ストレージのインターフェース

インターフェース（interface）とは、異なるものの境界面を表す言葉で、これがITの世界では機械や人の中間にあって、データのやり取りをするものあるいはそのための規約となっています。

「ハードウェアインターフェース」「ソフトウェアインターフェース」「ユーザーインターフェース」の3つに大別できます。ストレージの場合は「ハードウェアインターフェース」であり、コンピュータ本体とストレージを接続して通信する際の規約で、コネクターの形状や電気信号の形式などを定めているものです。

内蔵/外付けインターフェースとネットワークに特化したインターフェース

ストレージには、内蔵インターフェースと外付けインターフェースがあります。内蔵インターフェースとは、HDD内部のデータ転送に使われており、SCSI、SAS、IDE、ATA、SATAなどがあります。このインターフェースで直接コンピュータに接続することもありますし、外付けインターフェースとして標準的なUSBやIEEE 1394を介して接続することもあります。SCSIであれば、そのままコンピュータに接続できますし、SATAの場合はいったんUSBに変換して接続します。あるいは、eSATAというSATAの外付け用にしたインターフェースで接続することもあります。

また、外付けのインターフェースの中には、ネットワークに特化したインターフェースFC、iSCSIなどがあります。

内蔵/外付けインターフェース

SCSI - ストレージの代表的なインターフェース

• 用途：サーバが中心。信頼性が求められるシステムに適している。需要は次に説明するSASに移りつつある。
• 最大転送速度：320Mbps（Urtra 320 SCSI）

Small Computer System Interfaceの略で、長年にわたりストレージの接続規格として利用されてきました。内蔵/外付けいずれにも対応し、高信頼性が特長のインターフェースです。

1986年にANSI（アメリカ規格協会）によってSCSI-1が承認され、その後の何回かの機能拡張により、現在のSCSI-3（Urtra 320 SCSI）に至っています。接続には、8本あるいは16本の銅線を並行に束ねたパラレルのSCSIケーブルを使用します。

• 用語解説 - SCSI（スカジー）とは

SAS - SCSIをシリアルにして高速化

• 用途：サーバが中心。高速転送・高信頼性が求められるシステムに適している。
• 最大転送速度：6Gbit/s

内蔵と外付けいずれにも対応する、高速転送が可能な高信頼性のインターフェースです。

SCSIは、8本あるいは16本の銅線を並行に束ねて転送するパラレル転送のため、高速に転送しようとすると、電気信号が影響し合ったり、到着時間にばらつきが出るなどの課題がありました。そこで、パラレルの反対、つまり「シリアル」転送にすることで解決したSCSI、すなわち「Serial Attached SCSI」、略して「SAS」が誕生しました。現在、SCSIの最大転送速度が320Mbps（Urtra 320 SCSI）に対して、SASは最大6Gbit/sの転送が可能です。

• 用語解説 - SAS（サス）とは

IDEとATA - 低価格なパソコン用インターフェース

• 用途：パソコンが中心。エントリーサーバや低価格なアーカイブ用ストレージにも利用されている。需要は次に説明するSATAに移っている。
• 最大転送速度：1064Mbps（ATA）

対応ディスクが低価格であることが、最大のメリットのインターフェースです。

先だって登場したSCSIは高速で外付けにも対応する高品質のインターフェースでしたが、高価というデメリットがありました。これを解消したのがIDEです。IDEはSCSIと比較すると転送速度は劣り、内蔵インターフェースのため外付けできないなどの制約はあったものの、対応ディスクは低価格。これが受け、IDEインターフェース対応のディスクは各種製品化されていきます。

そこで、IDE規格の標準化を進め、ANSI（アメリカ規格協会）において正式にATA（Advanced Technology Attachment）インターフェース規格として制定。これが、1994年のことで、以降、パソコンの内蔵ハードディスクでは、ATAインターフェース対応ディスクが主流となっていきます。SCSI同様に、転送方式はパラレルです。

SATA - ATAをシリアルにして高速化

• 用途：パソコンが中心。エントリーサーバや低価格なアーカイブ用ストレージに利用されている。
• 最大転送速度：3Gbit/s

低価格ながら高速転送を実現した内蔵用インターフェースです。

ATAは、8本あるいは16本の銅線を並行に束ねて転送するパラレル転送のため、高速に転送しようとすると、電気信号が影響し合ったり、到着時間にばらつきが出るなどの課題がありました。これはSCSIと同じです。そこで考えられたのがパラレルの反対、「シリアル」転送のATA、すなわち「Serial Advanced Technology Attachment」です。

シリアル化の最大のメリットは高速転送にあります。現在、SATAは最大転送速度 3Gbit/sに対応しています（ATAは1064Mbps）。さらに、ケーブルが細く、扱いやすく、長さも最大1mに伸びました（ATAは最大45.7cm）。

• 用語解説 - SATA（サタ）、eSATA（イーサタ）とは

eSATA - SATAの外付けインターフェース

• 用途：パソコンで利用されるようになってきたニューフェイス。サーバでは低価格な外付けストレージやアーカイブ用ストレージに適している。
• 最大転送速度：2.4Gbit/s

外付けを可能とした高速・低価格なインターフェースです。

ATAが当初から内蔵用ディスク専用のインターフェースだったため、外付けでは長くSCSIあるいはUSBが使われていました。そこで、外付けにも低価格で高速なSATAディスクを使用できるよう、拡張されたのがeSATA（External Serial ATA）です。

転送速度は2.4Gbit/s、ケーブル長は2mまでとなっています。現在身近に使われているUSB2.0が480Mbpsに対し、eSATAは最大2.4Gbit/sの極めて高速な転送速度を実現しています。

• 用語解説 - SATA（サタ）、eSATA（イーサタ）とは

まとめ - 高信頼性ならSAS、価格重視ならSATA（eSATA）

ストレージのインターフェースはSCSIからSASへ、そしてATAからSATAへというように、パラレルからシリアルへという大きく進化してきました。SCSIは高信頼性、ATAは低価格というメリットはそのままに、共に高速転送を実現しています。現在DAS（サーバとストレージが直結しているシステム）においては、頻繁にアクセスし高い信頼性が求めるならSAS、SASほどアクセスが求められず価格を重視するのであればSATA（eSATA）を選択することになるでしょう。

ネットワークに特化したインターフェース

FC（Fibre Channel） - SANの代表的な高品質・高速インターフェース

• 用途：大規模SAN。エンタープライズシステムやデータセンター向けに適している。
• 最大転送速度：8Gbit/s

ネットワークでの使用を前提に、光ファイバーによる高速転送を実現するインターフェースです。

前述のSCSIインターフェースの伝送距離は、25m以内という制限があり、この制限を超えるために開発されたのがFibre Channel、略してFCです。接続には最大転送速度8Gbit/sの光ファイバーを使用し、最大伝送距離 100Km以上という、長距離・高速データ転送を実現します。

これにより、SAN（Storage Area Network）の構成が可能となり、それまで1：1だったサーバとストレージの関係を、n：1に（ストレージが1、あるいは1に近い数）が実現できるようになりました。

ストレージを1台（あるいは1台に近い数）にまとめることで、未使用分のストレージ容量を抑えることができ、コスト削減になります。管理する台数も減りますので、バックアップなどの運用も楽になります。

• 用語解説 - ファイバチャネルとは

iSCSI - 低コストでSANを構築

• 用途：中・小規模SAN（ストレージの集約）。SCSIのケーブル延長用に適している。
• 最大転送速度：使用するネットワーク次第

IPネットワークを利用して低コストなSAN（IP-SAN）を実現するインターフェースです。

SAN（FC-SAN）は高速で大規模なネットワーク構築を可能にしましたが、高価というデメリットがありました。そこで、専用の機器やケーブルが不要にして、安価にSANを実現するのがiSCSIです。

前述のSCSIコマンドをTCP/IPパケットに包み込み、IPネットワークを経由して離れたストレージとコンピュータを接続します。幅広く利用されているIPネットワークを利用するため、ハブ、ルータ、スイッチ類は従来のものを用いることができ、低価格はもちろん、SAN構築の技術的なハードルも下げることができました。

• 用語解説 - iSCSI（アイスカジー）とは

FCoE - SANとLANをイーサネットで統合

• 用途：データセンターなど大規模統合ネットワーク向け。
• 最大転送速度：使用するネットワーク次第

FC-SAN環境とLAN環境を統合し、低コストでシンプルなネットワークを実現するインターフェースです。

FC-SANにより大規模なストレージ専用のネットワーク構築が可能になりましたが、社内にはLANも存在します。いくつもネットワークがあるようでは、システム構成が複雑になってしまっているいます。そこで考えられたのが、FC-SAN環境とLAN環境を統合するFCoE（Fibre Channel over Ethernet）です。FCoEには専用のインターフェースボードConverged Network Adapter（CNA）を使用し、この1枚（冗長化では2枚）で、LANとFC-SANを統合します。

インターフェースボードが削減されれば、ケーブル数も削減されます。消費電力や冷却の問題も解決されますし、ITコスト削減にも有効です。ネットワークがシンプルになれば、管理も効率化できますし、障害発生の危険性も減ります。多くのメリットを提供するものとして、現在策定が進められています。

• 用語解説 - FCoE（エフシーオーイー）とは

NAS - ファイルサーバに特化した専用装置

• 用途：ファイルサーバ向け。PCデータのバックアップの集約にも適している。
• 最大転送速度：使用するネットワーク次第

インターフェースではありませんが、SANやiSCSIと同じようにストレージのネットワークを構成するものにNAS（Network Attached Storage）があります。NASは、ファイルサーバに特化した専用装置のことを示すようになっています。ネットワークを経由して個人のパソコンから自在にアクセスでき、情報共有に利用されています。

NASは既存IPネットワークを利用するので、安価です。ただし、既存ネットワークのため、転送速度はSANよりも落ち、高速転送が求められるアプリケーションには向きません。

• ストレージ接続形態 - NAS（ナス）とは

まとめ - 規模に応じた技術の採用

現在規格が策定中のFCoEを除くと、ストレージのネットワークには大規模向けのFC-SANと小規模向け・低コストなiSCSIがあります。iSCSIも使用するルータ等の機器によっては十分な転送速度を実現しますので、選択の幅が広がってきているといえるでしょう。

また、情報共有が目的であればNASの採用も考えられます。目的と規模により、適材適所の選択が大切となります。

掲載日：2009年8月26日