コンテンツ配信ネットワークにおける従来のストレージを、コスト効率の高い、大容量のソリダイム™ D5 シリーズ SSD と交換

実績のあるフローティング・ゲート・テクノロジーをベースに構築されたソリダイムD5シリーズQLC 3D NAND SSDは、PCIe 4.0コントローラーと最新のファームウェアを搭載しており、ウォーム・データに対して優れたリード・パフォーマンスを発揮する大容量ドライブとなります。 そのため、一部の導入環境では、これらのドライブでトリプルレベル・セル (TLC) NANDソリッドステート・ドライブ (SSD) やハードディスク・ドライブ (HDD) で構成されるハイブリッド構成を置き換えることができ、サーバーの密度と総保有コスト (TCO) の削減の面で大きなメリットを実現できます。

ビデオ・オンデマンド (VoD) の人気上昇に対する、データストレージ対応の必要性 

より多くの消費者が、エンターテインメント向けのストリーミング・メディアに注目しています。Netflix は、2020年、2019年から 3,700 万人の増加となる 2 億人超の加入者を記録しました。 [1] Hulu は、2021年の第 1 四半期に 3,540 万人の VoD の加入者を記録しており、これは前年と比較して 30% の増加となります。 [2] 全体的に、ストリーミング市場は、この10 年で数十億ドル規模の市場に成長しています。

VoD コンテンツ・プロバイダーは、より多くの費用を費やして、加入者の増加に対応し、コンテンツ・ライブラリーを拡大する必要がありました。さらに、業界は、より豊かなコンテンツを消費者に提供することへと迅速に移行しており、これがさらに多くのユーザーと組み合わさって、保存・配信するデータの大幅な増加につながります。 

例えば、特定の 720p ビデオが 2 ～ 3 GB のストレージを消費するのであれば、同じビデオの 1080p バージョンは 4 ～ 5 GB を消費することになります。つまり、配信するデータの量はほぼ 2 倍になるということです。 コンテンツ・プロバイダーのコストを抑え、カスタマーサービスをユーザーが満足するレベルに高めるために、この増え続ける膨大なデータを効率的に保存する必要があります。

コンテンツをエッジにより近い場所へ移行

中級レベルサーバーおよびエッジサーバーは、顧客体験を最適化し、全体的な CDN コストを削減するために、エンドユーザーにより近い場所へとコンテンツを移動することに使用されます。(図 1 を参照) これらのサーバーは、システムレベルのレイテンシーに注力して、リード負荷の高い、大規模なブロックのストレージ・ワークロードを動作して、ユーザー体験 (UX) を向上します。また、中級レベルサーバーおよびエッジサーバーは、スペース、電力、冷却に関する行政の規制事項に準拠する必要があります。

これらの要件を満たすには、ストレージ・アーキテクトは VoD コンテンツに固有の独自の特性を考慮に入れる必要があります。ワークロードは、非常にリード負荷が高いものです (最大 95%)。ライト処理は、新しいコンテンツがアップロードされる際のライト比率の低い使用期間中にしか起こりませんが、非常に連続的なものです。リード処理およびライト処理の両方が、通常最大 128K までの大きなブロックサイズで構成されています。

中級レベルおよびエッジシナリオの両方が、以下のようなニーズを含む同様の課題を共有しています。

• スペースと運用効率の最適化
• スループット効率の改善

図 1. VoD コンテンツ・プロバイダーは、中級レベルサーバーおよびエッジサーバーでコンテンツをステージ化して、UX を向上

VoD ワークロード向けに最適なストレージの導入

これらの特性を考慮する際、CDN プロバイダーの最も緊急なニーズを解決し、成長に向けたスケーラビリティを提供できる理想的なストレージとは、どのようなものでしょうか？ストレージ構成は異なりますが、最も一般的に、TLC NAND SSD および HDD のハイブリッド・アレイが、中級レベルおよびエッジの両方で確認できます。HDD と TLC NAND SSD の両方には、最もコスト効率の高い方法でサービス要件を満たそうとしている CDN プロバイダーにとって、大きな欠点があります。

HDD は、スペース効率が悪く、運用コストが高い点です。さらに、パフォーマンスの悪さは、HDD が必要なスループットを達成するには TLC NAND SSD と組み合わせる必要があることを意味します。TLC NAND SSD は、十分なパフォーマンスを備えていますが、コストの最適化がされていません。そのため、これらは、スループット当たりのコストの最適化を目指している CDN プロバイダーにとっての最良の選択肢ではない場合がよくあります。

CDN ワークロード向けの信頼性と、コスト効率の高いパフォーマンス

QLC (クアッドレベル) NAND ドライブは、TLC NAND SSD と同等かつ HDD よりも大幅に優れたリード性能を発揮するため、QLC テクノロジー搭載のソリダイム™ D5 シリーズ SSD は、中級レベルおよびエッジ両方での VoD ワークロード向けに最適です。

さらに、ソリダイム™ D5 シリーズ SSD は、将来のニーズに合わせたスケーラビリティにも対応する大規模な密度を実現しながら、今日の TCO の削減にも貢献します。表 1 では、ハイブリッド・アレイの代わりに全 QLC NAND アレイを導入することのメリットを強調しています。

表 1. 主要な CDN 指標向けに、一般的な HDD の代わりにソリダイム™ D5-P5316 (旧インテル®) ドライブを使用することのメリット [3]

中級レベルサーバーで TLC NAND SSD + HDD をソリダイム™ D5 シリーズ QLC NAND SSD と交換

中級レベルサーバーには、リード負荷の高いワークロードがあり、通常、使用率が低い期間中のみ発生するシーケンシャル・ライトで、最大 95% のリード処理を行っています。これにより、QLC NAND SSD は、これらのサーバーで一般的に使用されるハイブリッド・アレイ (TLC NAND SSD + HDD) の強力な代替となります。

これは、一部は QLC NAND SSD が TLC NAND SSD と同等のリード性能を備えているためです。しかし、ワークロードの限られたライト圧力と比較して、これらのドライブの大容量を考慮に入れる際、QLC NAND SSD には、ジョブを実行する際に十分すぎるほどの耐久性も備わっています。例えば、30.72 TB の QLC NAND SSD では、30.72 TB x 0.41 ドライブ書き込み/日 x 365 日 x 5 年間で 23 ペタバイトの書き込み (PBW) を実行します。

中級レベルのインストールのモデリングには、ノード当たり 480 TB の容量とノード当たり 190 Gbps のスループットが必要であり、これは図 2 に示されるように、ほぼ 5 倍のサーバー密度の増加と最大 14% の TCO の削減につながります。[4] 元々のハイブリッド・アレイでは、HDD ストレージには、スループット要件を満たすために容量要件を超えた大幅なオーバープロビジョニングが必要となります。

この理論的な例では、オーバープロビジョニングされたアレイを全 QLC NAND SSD と置き換えることにより、サーバーの数を 331 台から 67 台に削減しつつ、コンテンツやユーザーの変化するニーズに合わせて拡張できる十分な余地を残しています。これらの目覚ましい成果を推進することは、QLC NAND SSD のリード最適化されたパフォーマンスであり、これにより組織は、TLC NAND SSD をキャッシュドライブとして使用する必要を排除し、HDD をよりスペース効率と運用効率の高い容量ストレージに置き換えることができます。

図 2. ソリダイム™ SSD は、中級レベルのサーバーでハイブリッド・ストレージ・アレイを置き換え、サーバー密度を実現

エッジサーバーで、ハイブリッド・アレイまたは全 TLC NAND をソリダイム™ D5 シリーズ QLC NAND SSD と交換

エッジサーバーには、中級レベルのサーバーと同様のワークロード・プロファイルがあるため、QLC NAND SSD のリード性能と容量の最適化のメリットを享受できます。これらのメリットを数値化する 1 つの方法は、2 つの異なるシナリオで、128 TB の容量と 300 Gbps のスループットを必要とするサーバーをモデル化することです。

シナリオ 1 は、新興市場において理想的です。ここでは、従来のハイブリッド・アレイ CDN (TLC NAND SSD + HDD) を全 QLC NAND SSD ソリューションにアップデートすることで、サーバー密度を最大 3.7 倍向上し、TCO を最大 2.3 倍削減した上、設置面積の削減、高い消費電力効率と冷却効率、経時的なドライブ交換回数の低下により、運用コスト (OpEx) を大幅に削減するというメリットを受けることができます。[5]

シナリオ 2 では、より一般的な全 TLC NAND SSD の実装を対象としています。ここでは、全 QLC NAND を選択することで、サーバー密度を 22% 向上し、最大 20% の TCO の削減を実現し、プロバイダーはリード負荷の高いコンテンツ配信のサービスレベル契約 (SLA) を維持する一方で、より効率的にスケーリングを行うことができます。[6]

図 3. ソリダイム™ SSD は、中級レベルのサーバーで TLC またはハイブリッド・ストレージ・アレイを置き換え、サーバー密度を実現

ソリダイム™ D5 シリーズ SSD のさらなる利点

上記に示されるサーバー TCO の利点に加え、中級レベルサーバーとエッジサーバーにおける QLC NAND SSD アレイは、同様に他の分野でも CDN プロバイダーに以下のようなメリットをもたらします。

• サーバー帯域幅の向上により、ダウンストリームのネットワーク・トラフィック (ソースへのリターン率) を削減
• ノードごとの容量と帯域幅の向上により、より多くのコンテンツやより多くのユーザーに経済的にスケーリングが可能

ストレージを最新化し、需要に応える

VoD サービスは、爆発的な成長を遂げており、成長の機会に直面する一方で、サービスレベルの維持やコスト管理効率の向上といった面でサービス・プロバイダーにプレッシャーをかけています。

ソリダイム™ D5 シリーズ 3D NAND SSD は、HDD と TLC NAND SSD への代替となり、ストレージを安価に最新化して、オンデマンド・コンテンツの配信をよりうまくサポートします。ソリダイム™ D5 シリーズ SSD は、TLC NAND SSD と同等、および HDD よりはるかに高いリード性能により、ストレージ・アーキテクトが TCO を削減し、コンテンツを効率的に拡張して、より多くのユーザーに拡張するのに役立ちます。