ストレージの性能

最終更新日 2023年09月07日

基礎

ストレージの性能とは、ストレージの性質と能力です。セイノウと読みます。他の呼び方には、パフォーマンスがあります。

SSDの性能がHDDよりも高い

ストレージの主流がHDDからSSDに変わりました。SSDの性能がHDDよりも高く、SSDだとデータの読み書きにかかる時間が短くなるのでパソコンの動作が速くなります。ただし、SSDの容量当たりの価格がHDDよりも高いです。動画データや画像データ等の保管ではHDDを使用する等、SSDとHDDを使い分けると良いです。

スループット

スループットとは1秒間あたりのデータ転送速度(1秒間あたりのデータ転送量)です。単位にMB/sやGB/sを使用します。

IOPS

IOPSとはIn/Out Per Secondの略であり、ストレージに対し1秒間あたりに処理できるデータ読み書きの命令数です。例えばIOPSが100の場合、1秒間あたりにデータ読み書きの命令を100回処理できます。In/Outとはストレージに対しデータ読み書きすることです。I/O、I/Oアクセス、データ入出力、トランザクション等と呼ぶ場合もあります。

スループットとIOPSの関係

スループット=IOPS×ブロックサイズ

IOPS=スループット÷ブロックサイズ

(ブロックサイズ=データ転送の単位)

例えば、IOPSが10、ブロックサイズが4KBの場合、スループットが40KB/s(10×4KB)です。

QD

QDとはQueue Depthの略であり、キューに保持可能なコマンドの最大数です。キュー深度とも呼びます。ストレージに対しデータ読み書きを行なうように命令するコマンドが送られますが、コマンドはコントローラーのキュー(待ち行列)に保持されます。キューに保持されたコマンドを一度に処理できますので、QDは一度に処理できる命令数と言えます。

HDDではコマンドによって必要なディスクの回転数やヘッダーの移動距離が異なります。キューに保持した複数のコマンドを解析し、実行するコマンドの順序を並べ直し、ディスクの回転数やヘッダーの移動距離を抑える機能Re-orderingがあります。その機能にとってQDの大きさが重要です。QDが大きいほどRe-orderingによるデータ読み書きの効率が上がります。

SSDでもQDの大きさが重要であり、多くのコマンドをキューに保持し一気に処理することによってデータ読み書きの効率が上がります。

違い

ストレージにアクセスするとき、一定のデータ量(4KB等)を単位としたブロックでアクセスします。シーケンシャルアクセスとはアクセス単位のブロックが連続となりながらデータ読み書きすることです。ランダムアクセスとはアクセス単位のブロックが不連続となりながらデータ読み書きすることです。

ストレージを本棚、データを本に例えると、シーケンシャルアクセスとは本棚に並んでいる本を順次取り出したり、本を連続して順次並べて本棚に収納するイメージです。ランダムアクセスとは本棚に並んでいる本をあちこちから取り出したり、本棚のあちこちに本を収納するイメージです。

リード、ライト

シーケンシャルアクセスはシーケンシャルリードとシーケンシャルライト、ランダムアクセスはランダムリードとランダムライト、すなわちデータの読み込みとデータの書き込みに分けて呼ぶ場合があります。

使用する性能指標

大きなファイルの読み書き速度はシーケンシャルアクセスの影響が大きいです。1秒間あたりのデータ転送量を示すスループットの方が参考になります。小さなファイルの読み書き速度はランダムアクセスの影響が大きいです。1秒間あたりに処理できるデータ読み書きの命令数を示すIOPSの方が参考になります。以上の理由により、シーケンシャルアクセスではスループット、ランダムアクセスではIOPSを性能指標に使用します。

ランダムアクセス性能が重要

原則的にはパソコンが搭載するストレージに対し、シーケンシャルアクセスよりもランダムアクセスが多く発生するので、ランダムアクセス性能が重要です。例外があり、例えば主に大容量の動画ファイルを保存するためにストレージを使用する場合、ランダムアクセスよりもシーケンシャルアクセスが多く発生するので、シーケンシャルアクセス性能が重要です。

QD=1のランダムアクセス性能が重要

一般的にパソコンではQD=1のランダムアクセスが多く発生するので、QD=1のランダムアクセス性能が重要です。QD=1に限らずQD=2〜4のランダムアクセスも多く発生しますが、QD=1のランダムアクセス性能が高いとQD=2〜4も同様に高いです。サーバーをデータベースの用途に使用する場合、QD=32のランダムアクセスが多く発生しますので、QD=32のランダムアクセス性能が重要です。

・性能（せいのう）とは？ 意味・読み方・使い方をわかりやすく解説 - goo国語辞書
・性能 | 広辞典 | 情報・知識＆オピニオン imidas - イミダス

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