高性能NASを見極める7つの評価指標｜CPUだけではわからない本当の性能

NASの実際のパフォーマンスは、CPUだけで決まるものではありません。CPUはデータ処理経路を構成する要素の一つにすぎず、NASの性能を評価する際には、その他のハードウェアやシステム仕様も考慮する必要があります。

真に高性能なNASには、十分な演算能力、メモリ帯域幅、ストレージ性能、ネットワークスループット、そして効率的なソフトウェアやプロトコルスタックが求められます。また、多数のユーザーが同時にアクセスする高負荷環境でも、安定したパフォーマンスを維持できることが重要です。

したがって、NASが真に「高性能」であるかどうかを判断するには、単一のベンチマークスコアやピーク速度だけでは不十分です。持続スループット、ランダムIOPS、テールレイテンシ、同時アクセス処理能力、プロトコル効率、データの整合性、拡張性、熱安定性など、多角的な視点から評価する必要があります。

1. 高性能NASを評価する8つの主要指標

ワークロードによって、NASに求められる性能要件は異なります。

例えば、大容量ファイルの転送では持続スループットが重視される一方、多数の小さなファイルへのアクセスでは、ランダムIOPSや低レイテンシがより重要になります。複数のユーザーが同時にNASへアクセスする場合は、同時実行性が求められ、データベースや仮想マシンなどのワークロードでは、テールレイテンシが特に重要になります。

こうした違いを踏まえ、以下の8つの観点から評価することで、高性能NASシステムを判断するための、より包括的な基準を設けることができます。

高性能NASの鍵は、特定の1つの分野で突出した性能を発揮することではなく、これらすべての指標において、バランスの取れたシステムパフォーマンスを実現することにあります。

2. NASの「ボトルネックチェーン」

NASのデータは通常、次のような一連の経路を通過します。

アプリケーション → プロトコル → CPU / メモリ → ストレージシステム → SSD / HDD → ネットワーク → クライアント

この経路のどこかにボトルネックがあると、ほかのコンポーネントが持つ性能を十分に発揮できない可能性があります。 

例えば、高速なNVMe SSDを複数台組み合わせれば、非常に高いストレージスループットを実現できます。しかし、CPUやPCIe帯域幅、あるいはネットワークインターフェースがその性能に追いつかなければ、最終的な転送速度は依然として低いままになる可能性があります。

実際には、データ処理経路全体のパフォーマンスは、最も性能の低い部分に左右されます。

そのため、高負荷なワークロード向けに設計されたNASには、強力なCPUだけでは不十分です。演算能力、メモリ、ストレージ、ネットワーク、ソフトウェアの各要素が、適切なバランスで構成されている必要があります。

3. ピーク速度と持続速度

ストレージやネットワーク機器は、しばしば非常に高いピーク速度を謳っています。しかし、実際のNASのワークロードは、短時間で終わるものばかりではなく、より長時間にわたる複雑な処理を伴う傾向があります。

短時間のテストでは、SSDがキャッシュを活用することで、非常に高い書き込み速度を達成できる場合があります。しかし、キャッシュを使い切ったり、温度が上昇したりして、システムが持続的な書き込み状態に入ると、パフォーマンスが大幅に低下する可能性があります。

これは、NASのユースケースにおいて特に重要なポイントです。ファイルのバックアップ、動画ファイルの転送、データの同期といったタスクは、多くの場合、数秒では終わらず、長時間にわたって処理が続きます。

したがって、高性能NASを評価する際には、ピーク性能と持続性能を区別することが重要です。前者は短時間で達成できる最高速度を表すのに対し、後者は長時間にわたる高負荷なワークロードの中で、実際に維持できる性能を反映しています。

4. NASが常に10GbEの最大速度に達するとは限らない理由

まず、10GbEはネットワーク帯域幅の上限を示すものであり、NASの実際の転送速度を保証するものではありません。

10GbEリンクの理論上の速度は10 Gbps、つまり約1.25 GB/sです。しかし、10GbEで接続されたNASが、実際のファイル転送において必ずしも1.25 GB/sを達成できるわけではありません。

実際のパフォーマンスは、ストレージメディア、ファイルシステム、CPUやメモリ、プロトコル、ネットワーク環境、クライアント側のストレージ性能など、複数の要因に左右されます。

例えば、次のような状況が考えられます。

• 単一のHDDでは、ランダムアクセス性能に制限があります。
• RAID構成によって、読み取りと書き込みの性能特性が変わる可能性があります。
• ファイルシステムやプロトコルによって、追加の処理オーバーヘッドが発生します。
• 小さなファイルが大量にある場合、実効スループットが大幅に低下する可能性があります。
• NAS側またはクライアント側のいずれかの性能が不足している場合、最終的な転送速度が制限されます。
• 複数のユーザーが同時にNASへアクセスする場合、ネットワーク帯域幅を複数のタスクで共有する必要があります。

したがって、10GbEは実際のファイル転送速度を保証するものではなく、ネットワーク帯域幅の上限を示すものとして理解するのが適切です。

5. ECC、ZFS、スナップショット：パフォーマンスと信頼性のバランス

NASと一般的なPCとの重要な違いの一つは、NASが長期的なデータ保存と継続的な稼働を担うケースが多いという点です。

そのため、高性能なNASを評価する際には、データの読み書き速度だけに注目すべきではありません。データの整合性や復旧機能も重要な要素となります。

例えば、次のような機能があります。

• ECCメモリ： 特定のメモリエラーを検出・訂正することで、計算処理中に発生するサイレントデータエラーのリスクを低減します。
• ZFS： ファイルシステムとストレージプールの管理機能に加え、データチェックサムや自己修復などの仕組みを備えています。これらの機能によってデータの整合性向上に貢献するとともに、スナップショットなどの高度なストレージ機能も提供します。
• スナップショット： 特定の時点におけるデータの状態を記録します。誤ってデータを削除した場合や、意図しない変更が行われた場合、あるいは特定の種類のデータ破損が発生した場合でも、以前の状態への復元に役立ちます。

ただし、これらの機能には一定のオーバーヘッドが伴います。データのチェックサム計算、スナップショット、データ保護、高度なストレージ管理などは、追加の演算リソース、メモリ、またはストレージリソースを消費する可能性があり、NASのパフォーマンスに影響を与えることがあります。

したがって、高性能NASの目標は、単に「速度を上げるためにすべての保護機能を無効にする」ことではありません。パフォーマンス、データの整合性、信頼性のバランスを適切に保つことが重要です。

また、RAID、ZFS、スナップショット、バックアップは、それぞれ異なる役割を担っており、互いに置き換えられるものではない点にも注意が必要です。RAIDは主にドライブ故障時の可用性を確保し、ZFSはファイルシステムとストレージ管理の機能を提供します。スナップショットはデータを以前の状態に戻すための手段であり、バックアップは災害復旧などに備えてデータのコピーを保持するものです。

6. 熱安定性：真の高性能は持続してこそ意味がある

高性能なハードウェアは、一般的に消費電力が大きく、発熱量も多くなる傾向があります。

これはNASシステムにとって特に重要なポイントです。NASは長期間稼働することが多く、場合によっては数か月間連続して稼働することもあります。CPU、SSD、ネットワークコントローラなどのコンポーネントに高い負荷がかかり続けると、冷却が不十分な場合、温度上昇やサーマルスロットリング、パフォーマンスの変動につながる恐れがあります。

したがって、高性能NASを評価する際には、単一のベンチマーク結果だけでは不十分です。持続的なワークロードの下で、どれだけ安定したパフォーマンスを維持できるかも考慮する必要があります。

7. N5 ProおよびN5 MAX：高負荷なNASワークロードに対応

NASが単なるストレージデバイスから、データとコンピューティングのプラットフォームへ

NASが単にファイルを保存するだけでなく、大規模なデータ転送、メディア処理、アプリケーションサービス、ローカルAI、その他のコンピューティングタスクも担うようになると、求められるハードウェア性能も大幅に高まります。

N5 Proは、より高い演算能力と、高速なストレージ・ネットワーク性能の両立を必要とするユーザーに適しています。具体的には、以下のような用途が挙げられます。

• 複数ユーザーによる高速ファイル共有
• 大容量の動画ファイルの管理・処理
• 高速バックアップとデータ移行
• 仮想マシンや高I/Oアプリケーションの実行
• 複数のNASサービスの同時運用

一方、N5 MAXは、より多くのメモリやストレージ容量、そして高いローカル演算能力を必要とするワークロード向けに設計されています。高速なストレージとネットワークに加え、大容量の統合メモリを活用することで、ローカルAI、データ処理、ストレージと演算を組み合わせたワークフローにも、より大きな余裕を提供します。

これは、高性能NASの役割が変化していることを反映しています。

かつて、NASは単に「ネットワーク上のハードドライブ」と表現されることがありました。しかし現在では、高性能ストレージ、データサービス、アプリケーションプラットフォームを統合することも可能になっています。

さらに、その可能性は広がっています。「AIエージェントNAS」として、N5 MAXはストレージ、ネットワーク、コンピューティング、ローカルAIを統合したハイブリッドプラットフォームを実現します。

高性能NASとは、単なる速度だけではない

NASが真に高性能であるかどうかは、CPUのモデルやSSDのシーケンシャル読み書き速度、あるいは高速なネットワークインターフェースだけでは判断できません。

真に高性能なNASには、演算処理、メモリ、ストレージ、ネットワーク、プロトコル、ファイルシステム、そして熱管理に至るまで、各要素が連携する包括的なパフォーマンスチェーンが必要です。

短時間で優れたピーク性能を発揮するだけでなく、大容量ファイルの転送、マルチユーザー環境でのワークロード、ランダムI/O、持続的な高負荷、そして複雑なアプリケーションワークフローにおいても、安定した性能を維持できることが重要です。

高性能とは、単一のコンポーネントを最速にすることではありません。明確なボトルネックのない、バランスの取れたシステムを構築することにあるのです。

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