エクサバイト級ストレージの経済性

Solidigm™ QLC SSD（VAST Data）と従来型HDD（CEPH）との10年間のTCO分析

概要

エクサバイト規模におけるオールフラッシュの圧倒的な経済的優位性

本ホワイトペーパーでは、厳密で検証可能な分析を通じて、VAST DataのAIオペレーティングシステムを搭載し、Solidigm™ D5-P5336 高密度122TBクアッドレベルセル（QLC）SSDを利用した実効容量1エクサバイト（EB）のストレージソリューションが、30TBハードディスクドライブ（HDD）とCEPHソフトウェアを用いる従来型アプローチと比較して、10年間の総保有コスト（TCO）を大幅に低減できることを示しています。Solidigmは主にハードウェア企業であるため、本分析は、ストレージを中心としたハードウェアと運用費用（OpEx）の影響だけに焦点を合わせています。

Solidigm＋VASTソリューションは、10年間のハードウェアとOpExのTCOを、約3,519万米ドルと推計しており、8,562万米ドルと算定したHDD/CEPHソリューションのTCOと比較して、58.9％の大幅なコスト削減を実現します。

本分析は、1EBの導入に焦点を合わせていますが、示された基本的な経済的優位性は、容量が最小20ペタバイト（PB）規模から成立し、ゼタバイト（ZB）規模まで外挿可能です。

大規模ストレージの経済性を再定義

この大幅なハードウェアおよびOpExのコスト優位性は、Solidigm＋VASTアーキテクチャに内在する複数のファクターが相互に作用することから生じており、大規模ストレージの経済性を根本から再定義します。この要素の相乗効果によって、累積的な利益構造を形成します。Solidigm 122TB QLC SSDで実現できる飛躍的に向上したストレージ密度で、物理的なフットプリントを大幅に削減します。必要なドライブとシャーシの数が低減し、データセンターのラック数は大幅に低減します。この初期段階における物理ハードウェアの削減は、ドライブ自体の取得コストの低減に直結し、結果的に、電力とスペースの運用費用の削減にもなります。

さらに、VAST Dataの高度なソフトウェアが累積的な効率性の向上に寄与します。類似データの削減は、データの類似したブロックにおける差分だけを保存することで、物理的に導入した容量を超える大幅な容量の削減を達成します。さらに、革新的で、フラッシュ向けに最適化したイレージャーコーディングにが、データ保護のオーバーヘッドを業界最小レベルに低減します。この進歩は、VAST Dataによる拡張済みの10年間の運用インフラの寿命と組み合わせ、VAST Dataの包括的な保証（QLCの耐久性を含む）で支えられており、高コストで運用を中断するような、3年か4年ごとのハードウェアの更新が不要になります。この拡張済みの寿命は、TCO算定における極めて重要な要因で、従来のHDDベースのシステムに内在する大規模な設備投資サイクルが不要になります。

設備投資と運用にわたる支出削減

このファクターが相まって、10年間にわたる設備投資の大幅な低減が実現するとともに、電力消費とデータセンターのスペース利用に関連する運用費用も大幅に削減します。この経済性は、オールフラッシュストレージが高性能、低容量の階層に限定されていたという従来のパラダイムに挑んでおり、本分析は、オールフラッシュが、大規模で長期の導入において、容量重視のワークロードに対しても、よりコスト効率の高いソリューションとなり得ることを示しています。本分析は、この経済的主張に、証拠に基づく裏付けを提供しています。

SolidigmとVAST Dataは、協働してストレージの未来を設計し、性能、容量とコストの間に存在した従来のトレードオフを削減しています。本取り組みは、高密度フラッシュメモリにおけるSolidigmのリーダーシップと、VAST Dataの革新的なソフトウェア・アーキテクチャを活用して、エクサバイト時代の要求に向けて設計したソリューションを提供します。本分析は、前例のない規模でデータを管理する組織に向けて、この協働がもたらす顕著な経済的メリットを定量的に示し、より効率的で、持続可能で、コスト効率の高いストレージインフラに向けた明確な道筋を提示します。

はじめに：エクサバイト級ストレージにおけるアーキテクチャ手法の比較

エクサバイト規模のデータを管理する組織には、長期的に見て効率的で、信頼性が高く、高性能で、コスト効率が高いストレージソリューションが必要です。本書では、この要求を満たすために設計した、2つの異なるアーキテクチャ手法を分析します。

• 従来型 HDD/CEPH：このアプローチは、高容量のSeagate Exos Mozaic 3+ シリーズ 30TB HDDを使用するモデルで、広く採用されているオープンソースのCEPHソフトウェアプラットフォームが管理します。これは、大規模ストレージプールを構築するための一般的な戦略を示しており、高密度シャーシに搭載した機械式ドライブに依拠し、従来型のデータ保護方式を導入しています。
• 最新のオールフラッシュ（Solidigm + VAST）：本ソリューションは、最先端のSolidigm D5-P5336 122TB QLC SSDを活用し、ストレージ密度において大きな飛躍を示しています。このドライブは、VAST DataのAIオペレーティングシステムの内部に統合されており、分離、全共有型（DASE）のアーキテクチャを導入しています。このアーキテクチャは、フラッシュメディア専用に設計し、VASTの類似性データ削減テクノロジーと、高効率でローカルに復号可能なイレージャーコーディングなど、高度なソフトウェア機能を組み込んでいます。これは、従来のHDDベースのシステムが抱えてきた性能、効率、拡張性の制約を克服するために設計された、次世代のオールフラッシュ手法を体現するものです。

最新のソリューションは、従来型の制約を克服する

このソリューションを「従来型」対「最新」か「次世代」として位置づけることは、重要な物語を形成しています。最新のソリューションに対する主張は、高度なデータ削減技術とイレージャーコーディングなど、ベンダーが提供する情報と技術文書で裏付けられており、その高度な性質に信頼性を与えています。一方で、業界に広く認識されている従来型システムの制約についても、業界の観察か分析で裏付けることで、新しいアーキテクチャを探求する合理性が強固になります。

本ホワイトペーパーの主な目的は、1EBの有効なストレージ容量を導入して提供した場合に、上記の2つのソリューションの間で、透明で検証可能な10年間のTCOの比較ができるようにすることです。本TCOは、ソフトウェアプラットフォームのコストを除外し、以下の項目だけに焦点を合わせます。

• ハードウェアの取得 
• 更新 
• 電力コスト
• スペースのコスト 

本試算は1EBを基準としていますが、相対的な経済的優位性はスケールに応じて拡大するため、本分析は約20PB規模の導入から、ゼタバイト（ZB）クラスに至る大規模展開においても有効です。ハードウェア取得、必須となる更新、消費電力、データセンターの設置スペースといったコスト要因を多角的に検証することで、本分析は、長期かつ大規模なストレージ基盤への投資に関して、技術リーダーが戦略的かつ情報に基づいた意思決定を行うための定量的データを提供することを目的としています。

TCOモデリングの枠組み：前提条件と裏付けとなる証拠

透明な比較のために、本TCO分析は、定義した前提条件の枠組みに基づいて構築され、それぞれが公開情報、ベンダー仕様、業界レポートか、該当する場合には、ベンダーによる直接の証明で裏付けられています。本分析の目的は、現実的ではあるが、特定のシナリオを提示し、エクサバイト規模でストレージを導入した場合の潜在的な経済性を反映することにあります。TCOモデル全体の有効性は、上記の基本的前提条件の信頼性に依拠しています。したがって、それぞれの前提条件について、裏付けとなる証拠を精査します。

目標容量

本分析では、HDD/CEPHソリューションとSSD/VASTソリューションの両方で、1EBの有効なストレージ容量を提供することを目標としています。（1EB ＝ 1,000ペタバイト (PB) ＝ 1,000,000テラバイト (TB)）

ハードウェア価格（卸価格、エクサバイト規模）

価格設定は、エクサバイト規模での調達を前提とした想定コストを反映しており、標準的なエンタープライズ向け価格か小売価格と比較して、大幅なボリュームディスカウントが適用されることを前提としています。すべての価格は米ドルです。

• Seagate Exos Mozaic 3+ 30TB HDD：TBあたり13.3米ドルと推計²
  裏付けとなる証拠：この推定価格は、Seagateが公表している大容量ストレージ（マスキャパシティ）セグメントの売上高と出荷エクサバイト数に基づいて算出しています。マスキャパシティ部門の売上高は（総売上高65億5100万米ドルの約72％と推計）、約47億1600万米ドルです。同部門における出荷量は355EB（3,550億GB）です。売上高を出荷容量で除算すると、47億1600万米ドル / 3,550億GB ≈ 0.0133米ドル/GB、すなわちTBあたり13.3米ドルとなります。これは、最新の大容量ドライブをハイパースケール環境かエクサバイト級のボリュームで調達した場合に実現し得る、極めて競争力の高い価格水準を反映しています。
• Solidigm D5-P5336 122TB QLC SSD: TBあたり60米ドルと推計
  裏付けとなる証拠：VAST Dataソリューションの内部に統合されたSolidigmの122TB QLC SSDを、エクサバイト規模で大量調達する場合に実現可能と想定される卸価格設定の推計です。この価格は、戦略的で、高ボリュームな契約価格設定のシナリオを前提としており、QLC NAND向けに設計したVAST Dataアーキテクチャ固有の効率性と、超高密度ドライブによって$/TB指標の改善を図るSolidigmの戦略を活用しています。この60米ドル/TBという数値は、HDDと比較すればプレミアム水準でありますが、SolidigmとVASTの組み合わせで、高密度QLCを大規模に展開することで実現し得る経済性の変化を示すものであり、市場動向を踏まえた現実的な前提でもあります。この前提条件は、算出されるTCOの結果に大きな影響を及ぼします。

ハードウェア寿命、保証と、更新サイクル

想定される運用寿命と交換頻度は、両ソリューション間で大きく異なることが多く、その差異は、技術的特性、保証条件と、大規模環境において性能と信頼性を維持するための運用上のベストプラクティスで牽引されます。この違いはTCOの乖離を生む重要な要因の一つで、機械式ドライブ対ソリッドステートメディアという根本的に異なる特性に加え、各ベンダーのコミットメントを対比することに依拠しています。

• HDD/CEPH: Seagateの30TB ExosエンタープライズHDDには、標準で5年間の限定保証が付帯しています。しかし、Backblazeなどが報告している大規模環境における実証データ³によれば、HDDの年換算故障率（AFR）は、稼働開始から3～5年を過ぎたあたりから顕著に上昇する傾向が一貫して示されており、いわゆるバスタブ曲線における「摩耗期」に入ることが確認されています。一貫した性能と高いデータ可用性が求められる、高負荷でアクティブなエクサバイト規模の環境において、摩耗期に深く入った状態のドライブに依拠することは、許容できないリスクと性能劣化の可能性を伴います。そのため、本TCOモデルでは、ミッションクリティカルなシステムにおける一般的なエンタープライズ運用慣行に沿い、故障率上昇の影響を抑制する観点から、HDDの更新サイクルを4年と想定しています。これにより、10年間の分析期間中に、2回の全面的なハードウェア更新（4年目および8年目）が必要となります。一部の業界では、更新サイクルの長期化を示す傾向も見られますが、この4年という前提条件は、高い利用率で運用するエクサバイト規模のHDDベースシステムにおいて、健全性と性能を維持するための慎重な手法を反映したものです。
• Solidigm SSD/VAST：SolidigmのSSDには、標準で5年間の限定保証が付帯しています。しかし、VASTは、VASTインフラストラクチャにおいて、TCO分析の全期間である10年間にわたり、ハードウェア更新を必要とせず、ドライブが安定して動作することを保証しています。SSDは、VAST Data が提供する包括的な10年間の保証プログラムの下で全面的にサポートされており、この保証には、同社システム内で使用する Solidigm製QLC SSD の耐久性に対する明示的な保証が含まれています。Solidigm SSD が備える性能、耐久性、信頼性に加え、VAST Data AI Operating System に実装し高度なウェアレベリング・アルゴリズムおよび書き込み管理技術が組み合わさることで、業界をリードする10年間のシステム保証が可能となっています。また、Solidigm SSDは、一般に200万時間に達する高い平均故障間隔（MTBF）を備えており、⁴これがシステム全体の長期的耐久性に寄与しています。さらに、SSDは可動部品を持たないため、HDDと比較して物理的な耐久性と信頼性が高くなっています。

HDDの更新価格設定

ストレージコストが時間とともに低下していくことを考慮し、各HDD更新（4年目と8年目）では、前回購入時と比べてTBあたり価格が25％低下すると想定しています。例えば、4年目のTB単価は初年度価格の75％、8年目のTB単価は4年目の価格の75％です。

裏付けとなる証拠：歴史的に見ると、HDDのTBあたりコストは、技術の進歩と記録密度（面記録密度）の向上に伴い、一貫して低下してきました。ただし、その低下率は時期によって変動することが知られています。Backblazeは、2017年から2022年にかけて、さまざまなドライブ容量帯において、年平均9％超の価格低下を観測しています。⁵ 4年間で25％の価格低下は、年平均で約7％の低下に相当し、HDD市場における継続的な技術進歩を見込みつつ、大量調達を前提とした契約価格として十分に現実的な水準であると考えられます。

10年間で、HDDは2回の全面更新が必要であるのに対し、SSDは更新を要しないという、想定される運用寿命の大きな差は、TCOの乖離を生む根本的な要因となっています。この差異は、技術の物理的特性、アクティブ運用下におけるHDDの故障率推移として観測されている傾向に加え、QLC SSDの耐久性を管理するために VAST Dataソリューションが提供する固有のソフトウェア機能と保証コミットメントに基づくものです。

ストレージのオーバーヘッドとデータ削減

生のストレージ容量が実効容量に変換される効率は、ファイルシステムの要件、データ保護の必要性と、データ削減技術によって大きく異なります。効率に関するこの初期段階の前提条件は、必要となる生の物理容量の合計を規定するため、ハードウェア台数、消費電力、スペース利用に連鎖的に影響を及ぼすという点で、非常に大きな乗数効果を持ちます。

ファイルシステムのメタデータによるオーバーヘッド：HDD/CEPHソリューションとSSD/VASTソリューションの両方で、ファイルシステムのメタデータによるオーバーヘッドを10％と想定しています。

裏付けとなる証拠：ファイルシステムのメタデータ（ファイルの格納場所、属性、アクセス権などの管理）には、生のストレージ容量の一部が消費されます。実際の割合は、使用するファイルシステム、保存するファイルの平均サイズ、その他の構成要素によって異なり、非常に大きなファイルが中心の環境では1％未満となる場合もあれば、極端に小さなファイルが大半を占めるシステムでは20％を超えることもあります。業界のガイドラインと実運用に基づく経験則では、大規模で混在用途の環境における計画値として、10％を妥当な目安とするケースが一般的です。例えば、AWS FSx for ONTAPでは、一般的なファイルサイズに対して3～7％を示唆していますが、容量プール型ストレージに関連するメタデータについては、10％のオーバーヘッド（データ10GiBあたりSSD 1GiB）を見込んで計画することを推奨しています。VMware vSAN ESAにおいても、グローバルメタデータ用として約10％を割り当てています。

データ保護によるオーバーヘッド：ドライブ障害からデータを保護するために、ユーザーデータ容量を超えて必要となるストレージ容量は、採用する保護方式によって異なります。

• HDD/CEPH: データ保護によるオーバーヘッドは12.5％と想定しています。

裏付けとなる証拠：このオーバーヘッドのレベルは、イレージャーコーディングを採用した大規模HDDベースシステムにおいて、耐障害性（複数ドライブ障害への対応）と容量効率の一般的なバランスを反映したものです。具体的なオーバーヘッドは、k+m形式などのイレージャーコーディング方式によって決定されますが、12.5％という値は、8+1構成に相当するオーバーヘッド（あるいは、一般的な14+2構成の14.3％よりもやや効率的）に該当します。これは、エクサバイト規模において適切に構成された CEPH クラスターであれば、合理的で達成可能な効率目標を示しており、一般的な障害シナリオに対する堅牢なデータ保護を維持しつつ、実効容量を最優先しています。

• Solidigm SSD/VAST：VASTが採用する 146+4のローカルデコード可能なイレージャーコーディング方式により、データ保護オーバーヘッドをわずか2.7%と想定しています。

裏付けとなる証拠：VAST Dataは、フラッシュメディアに最適化した、独自の特許取得済みのローカルデコード可能なイレージャーコードを導入しています。このコードは、多くのHDDベースシステムで使用している従来型の Reed-Solomonコードと比べ、はるかに広いストライプ幅（例：146 データチャンク ＋ 4 パリティチャンク、すなわち 146+4）が可能です。ストライプ幅が広がり、相対的なオーバーヘッドを大幅に削減します。146+4構成の場合、オーバーヘッドは m/k = 4/146 ≈ 2.7％となります。

データ削減効率：重複排除と圧縮といったデータ削減技術は、論理データを保存するために必要な物理容量を減らすことで、ストレージ効率をさらに高めることができます。想定されているデータ削減能力の大きな差（HDD/CEPHでは0％に対して、Solidigm SSD／VASTでは2.5：1）は、極めて重要であり、基盤となるメディアの性能特性に基づき、十分な根拠が必要です。

• HDD/CEPH: 0%のデータ削減を達成した（1：1）と想定しています。
  裏付けとなる証拠：CEPHソフトウェアには重複排除の機能が搭載されていますが、HDDベースのストレージプールで、とりわけ大規模環境でこの機能を有効化すると、許容できない性能低下を引き起こすことがよくあります。重複排除の参照検索とメタデータ管理は、ランダムI/Oを多用する性質を持ちますが、HDDの持つシーケンシャル性能の強みと、高いレイテンシー特性と根本的に相容れません。その結果、物理メディア上でデータが断片化し、読み出し性能に深刻な影響を及ぼす（リハイドレーション）ため、HDD上でアクティブデータに対してグローバルな重複排除を行うことは現実的ではありません。圧縮については一定の効果が見込める場合もありますが、データセットが多様な環境では、高度な削減技術ほどの効果は得られにくく、依然として性能面でのコストを伴います。したがって、実用性能に焦点を合わせた本構成では、1：1（実効的なデータ削減なし）と想定することが現実的なベースラインになります。
• Solidigm SSD/VAST：平均で2.5:1のデータ削減率（DRR）を達成すると想定しています。
  裏付けとなる証拠：VAST Dataのプラットフォームに、"Similarity-Based Data Reduction" という、重複排除と圧縮の要素を組み合わせたグローバルで粒度の細かいデータ削減方式を組み込み、フラッシュメディア上で効果的に機能するように設計しています。SSDは、HDDとは異なり、削減後データの読み出し時に発生するランダムI/Oパターンを高い効率で処理できるため、回転ディスク上での重複排除に伴う性能のボトルネックを最小化することができます VASTは、エンタープライズバックアップのようにさらに高い削減率が得られるワークロードなど、全世界の顧客ベースで、平均3：1のDRRを報告しています。VASTが引用している具体的な顧客導入事例には、地震探査データで2.5：1、Splunkデータで3.5：1、定量取引データで8：1 のDRRが含まれています。本モデルで採用している 2.5：1という前提条件は、VASTが公表している平均値よりもやや保守的ですが、特定のデータタイプで報告されている実績と整合しており、VASTとSolidigmの技術を活用する大規模で混在のワークロードのエクサバイト環境において、十分に信頼できる効率見込みを示しています。この削減は、VASTのフラッシュネイティブなアーキテクチャによって、性能への影響を伴うことなく達成されています。

VASTの高効率なイレージャーコーディング（低オーバーヘッド）と、効果的なデータ削減技術の組み合わせた結果、ストレージ効率には顕著な複合効果が生まれています。その結果として、Solidigm＋VASTソリューションは、HDD/CEPH方式と比較して、目標である1EBの実効ストレージ容量を提供するために必要な生の物理容量が大幅に少なくなります。

実効的に必要な生の容量の算出

オーバーヘッドとデータ削減の前提条件に基づき、各ソリューションで必要となる生の物理容量の合計を以下のとおり推計しました。

• HDD/CEPH:
  保護/削減前に必要な容量（10％のFSオーバーヘッド後）：1EB / (1 - 0.10) = 1.111EB
  必要な生の容量（12.5％の保護オーバーヘッド後、1：1のDRR）：1.111EB × (1 + 0.125) = 1.111EB × 1.125 = 1.250EB
• Solidigm SSD/VAST：
  保護/削減前に必要な容量（10％のFSオーバーヘッド後）：1EB / (1 - 0.10) = 1.111EB
  保護後に必要な容量（2.7％のオーバーヘッド）：1.111EB * (1 + 0.027) = 1.141EB
  必要な生の容量（2.5：1のDRR後）：1.141EB / 2.5 = 0.456EB

この算出は、効率における明確な差を示しています。Solidigm＋VASTソリューションは、同じ1EBの実効容量を提供するために必要な生の物理ストレージが、HDD/CEPHソリューションと比べて約 2.7分の1になっている （1.250EB / 0.456EB）ことが分かります。この必要となる物理ハードウェアの根本的な差は、後工程で、コンポーネント数、設備投資額、消費電力、スペース利用に削減効果をもたらします。

図1. SSD対HDDエクサバイト級ストレージで算出した生の容量

ハードウェア規模の判定

算出した生の容量の要件を、初期導入時に必要となるコンポーネント数に換算すると、以下のとおりです。

• HDD/CEPH:
  30TB HDDの数：1.250EB *（1,000,000 TB/EB） / 30 TB/台＝ 41,666.6… → 41,667ドライブ
  前提としたシャーシ：一般的な高密度HDDプラットフォームは、90 x 3.5インチドライブを搭載可能なSupermicro製4Uシャーシです⁶。
  シャーシの数：41,667ドライブ / 90ドライブ/シャーシ＝ 462.96… → 463シャーシ
• Solidigm SSD/VAST：
  Solidigm 122TB SSDの数：0.456EB *（1,000,000 TB／EB） / 122.88 TB/ドライブ＝ 3,737.7… → 3,738ドライブ
  前提としたシャーシ：VAST Dataは、複数のハードウェアメーカーのプラットフォームを利用しており、AICがカスタム設計した高密度筐体で、1U Ceresプラットフォームのようなものなどです。本分析では、22 x 122TB SSDを搭載した1U Ceresシャーシ7構成を想定します。これにより、1Uシャーシあたりの生の容量は22 * 122TB ＝ 2,684TB となります。 
  シャーシの数：3,738ドライブ / 22ドライブ/シャーシ ＝ 169.9… → 170シャーシ

表3は、Solidigm＋VASTソリューションにおいて必要となる物理コンポーネントの数が大幅に削減されていることを明確に示しています。具体的には、ドライブは約11分の1、シャーシは約2.7分の1にまで削減されています。この数値は、生の容量の算出とベンダーが規定するコンポーネント容量に直接基づくもので、物理的なスケール差を具体的に容易に理解できるようにしています。

データセンターインフラの前提条件

最新の、合理的的に効率的なデータセンター環境の標準的な前提条件を使用しています。

• 電力コスト：kWhあたり0.15米ドル
  裏付けとなる証拠：この単価は、地域差の大きい米国における商用電力料金の分布範囲内に収まります。⁸米国の商用電力料金の平均は、最近のEIAデータでは約0.12～0.13米ドル/kWhとやや低いかもしれませんが、0.15米ドル/kWhは、電力コストの高い地域か、小売り型コロケーション価格設定構造を反映した現実的な単価を示しています。卸売価格は大幅に低くなる可能性がありますが、非常に不安定です。
• 電力使用効率（PUE）：1.4
  裏付けとなる証拠：PUEは、データセンター全体の消費電力をIT機器の消費電力で割った比率を示す指標です。1.0のPUEが理論上の理想値です。Uptime Instituteの調査によれば、近年の業界平均PUEは約1.55～1.56で推移しています。⁹ ただし、新設の、高効率の施設では、1.3以上のPUEを達成することがよくあります。1.4のPUEは、最新のデータセンターにおける大規模導入として、効率的であるが達成可能な目標値を示しています。
• スペースのコスト：
  HDD/CEPHとSSD/VAST: ラックあたり月額5,000 米ドル（強化冷却を含む高出力40kWのラック向け、新設のコストを反映）
  裏付けとなる証拠：コロケーションのコストは大きく異なる。標準ラックは、より低価格かもしれませんが、40kW以上をサポートできる高密度ラック（SSD/VASTの高密度構成と、一般化しつつあるGPUインフラで求められる構成）では、大容量の電力インフラと高度な冷却（リアドア型熱交換器など）が必要となり、プレミアム価格設定を実現しています。新設のデータセンターが、GPUなどの将来需要に対応するために高電力のラックを標準化することを前提とすると、当該特殊インフラについて、電力と冷却能力における必要な投資を踏まえると、月額5,000米ドルというコストは妥当な推計値であると考えられます。主要な市場と包括的なサービス契約においては、特にそうです。
• 標準ラック仕様：本分析では、以下の一般的な特性を備えた、標準の19インチEIAラックを前提としています。
  高さ：42U 
  奥行き：約1,000mm～1,200mm 
  静的耐荷重： 2,000～3,000ポンド（907～1,363kg） 1,363kg（3,000ポンド）の耐荷重を算定に使用しています。
  電力容量：ラックあたり40 kWと想定

インフラのフットプリント分析

ハードウェア規模とインフラの前提条件に基づき、物理的なフットプリントと電力要件を以下のように推計します。

• HDD/CEPH:
  シャーシ：463 x 4U Supermicro 90-bay
  ラックユニットスペース合計：463シャーシ * 4U/シャーシ ＝ 1,852ラックユニット
  ドライブあたりの電力（平均）：6.5 W（一般的なエンタープライズHDD仕様に基づく）¹⁰
  シャーシあたりの電力（平均）：ドライブ電力 ＋ シャーシオーバーヘッド
  ドライブ電力：90ドライブ * 6.5 W/ドライブ ＝ 585W。シャーシオーバーヘッドは1,000W
  シャーシあたりのIT電力合計 ≈ 585W ＋ 1,000W ＝ 1,585W、すなわち1.585kW
  IT電力合計（平均）：463 シャーシ * 1.585kW/シャーシ ≈ 733.855kW
  ドライブあたりの重量：0.695kg
  シャーシあたりの重量（搭載時）：シャーシの空重量：約68kg ドライブの重量 = 90 * 0.695kg ＝ 62.55kg
  搭載時の重量合計 ≈ 68kg ＋ 62.55kg ＝ 130.55kg
  必要ラック数：最も厳しい制約条件（スペース、電力か重量）で判定
  スペース上限：42 Uラック / 4 U/シャーシ ＝ 10.5 → ラックあたり10シャーシ 必要ラック数：463 / 10 ＝ 46.3 → 47ラック
  電力上限（40 kW/ラック）40kW/ラック / 1.585kW/シャーシ ＝ 25.23 → ラックあたり25シャーシ 必要ラック数：463 / 25 = 18.52 → 19ラック
  重量上限（1,363kg/ラック）：ラック自体の重量を約150kgと想定 利用可能負荷：1,363kg − 150kg ＝ 1,213kg ラックあたり最大シャーシ数：1,213kg / 130.55kg/シャーシ ＝ 9.29 → ラックあたり9シャーシ 必要ラック数：463 / 9 = 51.44 → 52ラック
  まとめ：この導入では、ラックあたり9シャーシの重量上限のままであり、52ラックが必要です。
  ラック電力合計（PUEを含む）：52ラック *（9シャーシ/ラック * 1.585 kW/シャーシ）* 1.4 PUE ＝ 52 * 14.265 kW * 1.4 ≈ 1038.56 kW
  ラックあたりの平均kW（IT）：14.265kW（十分に40kWの上限の範囲内）
  ラックあたりの平均重量（搭載時）：9シャーシ * 130.55kg/シャーシ ＋ 150kg（ラック） ≈ 1,175 kg ＋ 150 kg ＝ 1,325 kg（1,363kgの上限の範囲内）

• Solidigm SSD/VAST：
  シャーシ：170 x 1U VAST Ceres
  Uスペース合計：170シャーシ * 1 U/シャーシ ＝ 170 U
  シャーシあたりの電力（稼働時）：1.0kWと想定
  ITの電力合計（稼働時）：170シャーシ * 1.0 kW/シャーシ ＝ 170kW
  シャーシあたりの重量（搭載時）：29.5kg
  必要ラック数：最も厳しい制約条件（スペース、電力か重量）で判定
  スペース上限：42 U ラック / 1 U/シャーシ ＝ ラックあたり42シャーシ 必要ラック数：170 / 42 = 4.05 → 5ラック
  電力上限（40kW/ラック）：40kW/ラック / 1.0kW/シャーシ ＝ ラックあたり40シャーシ 必要ラック数：170 / 40 = 4.25 → 5ラック
  重量上限（1,363kg/ラック）：利用可能負荷＝ 1,213kg ラックあたりの最大シャーシ数：1,213kg / 29.5kg/シャーシ ＝ 41.1 → ラックあたり41シャーシ 必要ラック数：170 / 41 = 4.15 → 5ラック
  まとめ：この導入では、5ラックまでの電力/重量/スペースの制約条件のままです
  ラック電力合計（PUEを含む）：5ラック * （170シャーシ / 5ラック * 1.0kW/シャーシ）× 1.4 PUE ＝ 5 * （34シャーシ/ラック * 1.0 kW/シャーシ） * 1.4＝ 5 * 34kW * 1.4＝ 238kW
  ラックあたりの平均kW（IT）：170kW / 5ラック ＝ 34kW （40kWの上限の範囲内）
  ラックあたりの平均重量（搭載時）：34シャーシ * 29.5kg/シャーシ ＋ 150 kg（ラック）＝ 1,003kg ＋ 150kg ＝ 1,153kg（1,363kgの上限の範囲内）

本インフラのフットプリント分析は、Solidigm＋VASTソリューションによって実現した、劇的な物理的集約を定量化しています。Solidigm 122TB SSDの高密度化と、VASTソフトウェアによる効率性向上により、オールフラッシュ方式では、必要なラック数を10分の1以上削減します（5ラック対52ラック）。HDDのシャーシオーバーヘッドが大きくなることで、施設全体の電力消費の差がさらに拡大します（SSD/VASTの238kWに対して、HDD/CEPHの1,038.56kW）。物理的・電気的フットプリントのこの差は、コンポーネント仕様と業界標準のデータセンター指標に基づいており、TCOにおけるOpEx変動の主な要因となっています。

図2： SSD対HDDエクサバイト級ストレージで必要なラック数合計

除外項目

以下のコスト区分は、TCO算定から意図的に除外しています。

• ソフトウェアのサポート費用：CEPHのサポート契約か、VAST Dataのソフトウェアのライセンスとサポートに関連する費用は含めていません。
• ネットワークインフラ費用：ストレージノードを接続するためのネットワークスイッチ、ケーブル、光モジュールの費用は、この規模では両ソリューション間で実質的な差はないと想定し、除外しています。
• 人件費：初期導入、継続的なメンテナンスとハードウェア更新に伴う費用は、明示的には定量化しませんが、定性的に議論しています。

10年間のTCO分析：HDD/CEPH対Solidigm SSD/VAST

本セクションでは、前章で確立したフレームワークに基づき、両方のストレージソリューションで、10年間のTCOを算出し、比較し、ハードウェアの取得と更新、電力消費と、データセンターのスペースに関する費用を集計します。本分析は、Solidigm SSD/VASTソリューションが初期投資では高額になるが、更新コストと運用費用における大幅な長期にわたる削減によって、いかに相殺できるかを示しています。

ハードウェアの取得と更新のコスト

• HDD/CEPHの推計コスト：
  初期ドライブコスト（初年度）：1.250EB × 13.3米ドル/TB × 1,000,000TB/EB＝ 16,625,000米ドル
  初期シャーシコスト（初年度）：463シャーシ * 5,000米ドル/シャーシ（推計）＝ 2,315,000米ドル
  初年度合計：$18,940,000
  4年目HDD更新（ドライブだけ、25％の価格削減）：1.250EB ×（13.3 * 0.75）米ドル/TB * 1,000,000TB/EB＝ 12,468,750米ドル
  8年目HDD更新（ドライブだけ、さらに25％の価格削減）：1.250EB * （13.3 * 0.75 * 0.75）米ドル/TB * 1,000,000TB/EB＝ 9,351,562.50米ドル
  10年間のハードウェアコスト合計（HDD/CEPH）：18,940,000米ドル ＋ 12,468,750米ドル ＋ 9,351,562.50米ドル ≈ 4,077万米ドル
• Solidigm SSD/VASTの推計コスト：
  初期ドライブコスト（初年度）：0.456EB * 60米ドル/TB * 1,000,000TB/EB ＝ 27,360,000米ドル
  初期シャーシコスト（初年度）：170シャーシ * 10,000米ドル/シャーシ（統合システムとしての性質を反映して推計）＝ 1,700,000米ドル
  初年度合計：29,060,000米ドル
  10年間にわたり更新しない前提で。
  10年間のハードウェアコスト合計（SSD/VAST）：2,906万米ドル

Solidigm＋VASTソリューションの初期ハードウェア投資額は、HDD/CEPHソリューションより約53％高いと推計しています。ただし、HDDソリューションでは、2回の全面的なドライブ更新に起因して（約2,180万米ドルの追加）10年間のハードウェアコスト合計は、オールフラッシュソリューションより約40％高くなります。このことは、ライフサイクルに関する前提条件が与える決定的な影響を示しています。すなわち、HDDは初期費用が低いが、繰り返し発生する交換サイクルに起因して、10年スパンでは割高になります。より長寿命のSSDソリューションでは、VAST Dataの10年間保証に支えられて、コストを回避できます。

図3： SSD対HDDエクサバイト級ストレージの10年間のハードウェアコスト合計

運用費用‐電力消費の推計

• HDD/CEPH:
  施設電力合計（平均）：1,038.56kW（表4から）
  年間エネルギー消費：1,038.56kW * 24時間/日 * 365日/年＝ 9,098,193.6kWh
  年間電力コスト：9,098,193.6kWh * 0.15米ドル/kWh＝ 1,364,729.04米ドル
  10年間の電力コスト（HDD/CEPH）：1,364,729.04米ドル * 10 ≈ 1,365万米ドル
• Solidigm SSD/VAST：
  施設全体の平均消費電力：238 kW（表4より）
  年間エネルギー消費：238kW * 24時間/日 × 365日/年＝ 2,085,120kWh
  年間電力コスト：2,085,120kWh * 0.15米ドル/kWh＝ 312,768米ドル
  10年間の電力コスト（SSD/VAST）：312,768 米ドル × 10 ≈ 313万米ドル

Solidigm＋VASTソリューションは、コンポーネントを低減し、エネルギー効率を高めた結果、HDD/CEPHシステムと比較して施設の電力消費合計を約77％削減しています。これは、10年間で1,050万米ドル超の直接的な電力コスト削減に相当します。この運用コストの削減は、SSD技術の優れた高密度性と効率性に加え、VASTアーキテクチャの直接の結果です。

図4. SSD対HDDエクサバイト級ストレージの10年間の電力コスト合計

運用費用‐データセンターのスペースの推計

• HDD/CEPH:
  ラック数：52ラック（表4から）
  年間スペースコスト：52ラック * 5,000米ドル/ラック/月 × 12か月/年＝ 3,120,000米ドル
  10年間のスペースコスト（HDD/CEPH）：3,120,000米ドル * 10＝ 3,120万米ドル
• SSD/VAST:
  ラック数：5ラック（表4から）
  年間スペースコスト：5ラック * 5,000米ドル/ラック/月 × 12か月/年＝ 300,000米ドル
  10年間のスペースコスト（SSD/VAST）：300,000米ドル * 10＝ 300万米ドル

Solidigm SSD/VASTソリューションは、極めて高い密度（5ラック対52ラック）によって、10年間で約2,820万米ドルのスペースコスト削減を実現すると推計しています。このことが強調しているのは、ストレージ密度が牽引する物理的フットプリントが、特にプレミアムのデータセンターラックスペース利用する場合、長期の大規模導入において、いかに主要な経済的差別化要因になるかということです。

総所有コストの統合評価

• HDD/CEPHの10年間のTCO：4,077万米ドル（ハードウェア）＋ 1,365万米ドル（電力）＋ 3,120万米ドル（スペース）＝ 8,562万米ドル
• SSD/VASTの10年間のTCO：2,906万米ドル（ハードウェア）＋ 313万米ドル（電力）＋ 300万米ドル（スペース）＝ 3,519万米ドル
• SSD/VASTによるハードウェア＋OpEx のTCO 削減の推計 8,562万米ドル − 3,519万米ドル ＝ 5,043万米ドル
• 削減率：（5,043万米ドル / 8,562万米ドル）* 100％ ≈ 58.9%

包括的な10年間のTCO分析は、HDDシャーシの電力オーバーヘッドの増大を反映しており、Solidigm＋VASTのオールフラッシュ型ソリューションの経済的優位性がさらに高まっています。HDD/CEPHソリューションは、電力コストが高くなっており、広大なスペースのフットプリントと相まって、TCOを押し上げています。HDDは、テラバイトあたりの初期コスト低くなるかもしれませんが、効率が低くなり、更新サイクルが短くなり、電力とスペースの要求が高くなることに関連した累積費用によって、エクサバイト規模で10年間のスパンで見ると、割高な選択肢となります。

数値を超えた：定性的、戦略的考察

10年間のTCO分析は説得力のある定量的比較を提供しますが、定性的なファクターも、2つのソリューションを差別化し、最新のデータセンターにおける全体的な価値提案と戦略的適合性に大きな影響を及ぼします。この側面は、上記のTCOの算定の直接的な要素にはなっていないものの、全体的な評価に不可欠であり、直接的なコスト削減を超えた戦略的優位性につながることがよくありますります。

性能の差 - 洞察と適用を加速

媒体における根本的な差（機械式の回転ディスク対フラッシュ）の結果、桁違いの性能の差が生じます。HDDは、ミリ秒レベルのレイテンシーがありますが、IOPSはドライブあたりで通常は数百程度にとどまります。Solidigm SSDは、特に、VAST Dataのような最適化したシステムにおける NVMeベースのQLCドライブでは、マイクロ秒レベルのレイテンシーと、はるかに高いIOPSと帯域幅を実現できます。⁴

• 影響：Solidigm＋VAST のオールフラッシュ型ソリューションがもたらす性能優位性は、具体的な利益として現れます。すなわち、アプリケーションの応答時間が速まり、バッチ処理ウィンドウが縮小し、より多様で高負荷なワークロードを単一のプラットフォームに集約する能力を持ち、データ分析とAI施策からインサイを獲得するまでの時間を短縮できることです。データの処理速度と分析速度が競争上の差別化要因になっているビジネスにおいて、この性能向上は計り知れない価値を持つ可能性があります。

運用負荷 — シンプルさ、信頼性、作業負担の軽減

Solidigm＋VASTソリューションでは、HDD/CEPH設定と比較して、物理コンポーネント（ドライブ、シャーシ、ラック）が大幅に少なくて済みます。SSDは、一般にHDDよりも年間故障率（AFR）が低く、特にHDDが初期稼働から数年を経過して老朽化すると顕著になることが知られています。³ SSD/VASTソリューションでは、10年間にわたりハードウェア更新が不要である点が、HDDフリートで必要となる更新が、2回にわたり、全面的で中断を伴い、作業負荷が高いこととは対照的です。

• 影響：Solidigm＋VASTソリューションは、運用の複雑性と管理上のオーバーヘッドを軽減します。故障が減少すると、突発的なメンテナンス対応が抑えられ、必須の更新作業が不要になると、貴重なITリソースを解放し、大規模なハードウェア入れ替えに伴うリスクを軽減し、システム全体の可用性と予測可能性が向上します。これによって、ストレージ管理に必要な要員を削減するか、既存の要員がより戦略的な取り組みに焦点を合わせることができるようになります。

環境上の懸念 — 10年間のライフサイクル視点

環境上の配慮は、組織と顧客にとって重要です。

• 運用電力：定量化したとおり（表6）、Solidigm＋VAST Dataソリューションは、HDDソリューションと比較して、10年間で施設の電力消費を約77％削減します。これは、スコープ2の運用時の炭素排出量を大幅に低減することに直結します。
• 内包炭素と電子廃棄物：SSDの初期製造時におけるユニットあたりのカーボンフットプリントは、HDD より高くなるかもしれませんが、Solidigm＋VASTソリューションでは、初期導入時に必要なドライブ数を低減できます（SSD 3,738対HDD 41,667）。さらに、HDDソリューションでは10年間に2回の全面更新を実施するため、3セットのドライブを製造して、廃棄することになるのに対して、SSDソリューションでは1セットだけで済みます。これにより、オールフラッシュ方式では、電子廃棄物が減り、製造時における累積的な排出量も低減できます。
• 材料の使用量：SSDが高密度化することは、同一の実効容量を提供するために必要な原材料の消費が低減することを意味します。
• 影響：10年間のライフサイクル分析では、Solidigm＋VASTソリューションは、運用時のエネルギー消費の大幅な低減、HDD交換に伴う製造時排出量と、電子廃棄物の回避、インフラ材料の使用量削減という点から、持続可能性の観点で有利であることが示されています。

潜在力の解放 — リソースの再配分とAIの加速

オールフラッシュ型ソリューションによる効率性は、重要なデータセンターのリソースを解放する可能性があります。

• 電力とスペースの削減 算出した削減は、約800kW（HDD 1,038.56kW対SSD 238kW）の施設電力と、47のデータセンターラック（表4）で、価値あるリソースを示しています。上記のリソースは、AI/MLワークロード向けGPUサーバーなど、他の重要なITインフラを稼働し、収容するために再配分できますが、データセンターのフットプリントか電力容量を拡張する必要はありません。大幅なスペースコストの削減（10年間で2,820万米ドル）と電力コストの削減（1,050万米ドル超）で、再投資かコスト回避の可能性がさらに際立っています。
• AI/GPUの加速：高性能コンピューティング、特に、AIと機械学習では、高スループットで、低レイテンシーのストレージが必要であり、高価なGPUリソースを最大限に利用し続けることができます。従来のHDDベースのストレージは、重大なボトルネックになり、GPUへのデータ供給が滞り、AI投資のROIが低下する可能j性があります。Solidigm＋VAST Dataのオールフラッシュ型ソリューションの性能特性は、こうした高負荷のワークロードに最適です。
• 影響：Solidigm＋VASTソリューションは、単にコスト効率の高いストレージプラットフォームにとどまらず、データセンター全体の効率性と性能を引き上げる要因にもなります。より非効率なストレージに電力やスペースを消費するのではなく、AIのような収益創出型か、戦略的に重要なアプリケーションに再配分できる能力は、非常に大きな間接的な経済的価値をもたらします。

まとめ

本ホワイトペーパーで提示した分析は、1エクサバイトの実効容量を導入するにあたり、2つの異なる技術アプローチを用いた場合の10年間の総所有コスト（TCO）を、ハードウェアと運用費用に焦点を合わせ、データに基づいて比較したものです。

本フレームワーク内部における前提条件と算定に基づき、結果は、最新のオールフラッシュ型ソリューションが優位であることを示しています。Solidigm D5-P5336 122TB QLC SSDは、VAST Data AI Operating Systemと組み合わせると、10年間のTCOが低減することを示しており、算定によると3,519万米ドルで、これと比較して、CEPHが管理する従来の大容量HDDソリューションは8,562万米ドルとなっています。これは、10年間で、推計して5,043万米ドルで、率にして約58.9％の削減に相当します。

この説得力のある経済的優位性は、Solidigm＋VASTアーキテクチャに内在する複数のファクターが重なり合ってもたらされています。

• 優れたストレージ効率：VAST Dataの高度なデータ削減技術と極めて効率的なイレージャーコーディングに、Solidigm 122TB QLC SSDの高密度性が組み合わさることで、必要となる生の物理容量を大幅に削減できます（0.456EB対1.250EB）。この根本的な効率性により、初期の段階から必要となるドライブ、シャーシとラックの数が大きく低減します。
• ハードウェア更新の不要化：Solidigm＋VASTソリューションに組み込まれたVAST Dataの10年間保証と、長期的耐久性によって、HDD/CEPHソリューションの4年の更新周期で発生する可能性がある、2,180万米ドル超に相当するHDD交換コストと、それに伴う運用上の中断を回避することができます。
• 運用費用の削減：オールフラッシュシステムは、コンポーネント数の少なさと電力効率の良い設計によって、10年間の導入期間を通じて、データセンターの電力コスト（1,050万米ドル超の削減）と、スペースコスト（2,820万米ドル超の削減）に、大きな継続的節約をもたらします

TCO削減にとどまらず、Solidigm＋VASTソリューションは、AI/MLワークロードに対する優れた性能、メンテナンス負荷の低減、高い信頼性の向上と、長期的な持続可能性の強化といった、重要な定性的・戦略的優位性を提供します。電力とスペースの削減は、データセンター内部でのリソース再配分に貴重な機会を提供し、高コストな設備拡張を先送りするか、回避する可能性ももたらします。

とりわけ重要なのは、本分析が示唆しているところでは、 "colder" データのために低コストのHDD階層を別途設ける必要があるという従来の前提が、10年のスパンで検討すると、もはや経済的に正当化されない可能性があるという点です。新規データセンターの構築か大規模な容量拡張の場合は、特にそうです。効率が低く、寿命が短いHDDインフラを大規模に管理する際の累積コストは、初期の調達コストの優位性を上回る可能性があります。パラダイムは変化しており、単一の高密度で、効率的なオールフラッシュ階層が、性能要件の厳しいアプリケーションに限らず、より広範なデータにおいても、最も経済的な手法となり得ることを示唆しています。

エクサバイト規模でストレージインフラを計画し、投資する組織にとって、Solidigm QLC SSDと、VAST Dataのソフトウェアを搭載したオールフラッシュ・アーキテクチャへの移行は、本質的により経済的、効率的で、戦略的に優れた前進の道筋を示しています。証拠が示しているのは、Solidigm＋VASTソリューションが、大幅なコスト削減にとどまらず、データ主導の未来がもたらす課題に対応し、その機会を最大限に引き出すために必要な性能、信頼性と拡張性を提供しているということです。