接続方式 DAS( Direct Attached Storage ) について

DASはストレージとサーバをシリアル伝送方式(直列伝送方式)やパラレル伝送方式(並列伝送方式)を使って直接接続します。シリアル伝送方式(直列伝送方式)では、1本の通信回線を使ってデータを1bitずつ順番に伝送します。配線が単純で低コストで配線できるため、長距離間の通信にも使われています。シリアル伝送方式には、「SAS」、「SATA」、「FC」があります。パラレル伝送方式(並列伝送方式)では、複数の通信回線を使って同時並行で1bit×(複数配線の本数)を伝送します。
伝送中にノイズが発生するなどのエラーが生じなければ、パラレル伝送方式の方が高速ですが、複数配線では、長距離の配線の場合に少しの曲がり具合や長さの差異などでデータが到着するタイミングにズレ(スキュー)が起こりやすいことなどが原因で、一概に複数回線のほうが高速だとは言えない状況がありました。現時点でDASの伝送方式においては、以下のような理由でシリアル伝送方式が使われることが多くなっています。

• ・パラレル伝送方式では、信号のスキューや信号干渉(クロストーク)が発生し、単一チャネルで順次データを伝送するシリアル伝送方式の技術改善などにより、高速でデータを伝送できるようになったシリアル伝送方式が選ばれるようになった。
• ・拡張性において、パラレル伝送方式よりもシリアル伝送方式の方がポイント・ツー・ポイントでパフォーマンスを低下させることなく、格段に多くのデバイスに接続できる。
• ・シリアル伝送方式の場合、通信回線が1本で済むことで低コストでの導入が可能なことや、集積回路技術の進歩によって高周波信号処理が低コストで行えるようになったこと、ケーブル長制限がエクスパンダで延長可能になったこと、などシリアル伝送方式の技術革新が大幅に進んだこと。
• ・SCSIコマンドセットの継承でエラー検出/訂正機能が強化されたことで信頼性が強化されたことや、SASによる効率的なデータ転送が可能になったことなど。

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DASの直接接続を効率的に活用するには

DASは温度や湿度が不安定な環境でもそのストレージシステムの活用が可能なため、屋外や都市部の高層ビルなどでも活用できます。高速なデータ通信や低レイテンシが求められる作業に適していて、NASやSANに比べると、導入コストがあまり高くないため、コストを抑えたい小・中規模の企業向けです。データセンター、金融機関、医療機関など信頼性が特に求められる組織では、DASによる直接接続を採用しているケースが多いようです。空港やキャンパス、スタジアムなどでもDASが使われています。モバイルデバイスの急速な拡がりでデータトラフィックが急増したことがDAS市場の促進を後押ししています。

DASの主な接続方式とプロトコル

DASは、ストレージとサーバを直接接続する方式です。ネットワークを介さずに専用のケーブル ( 光ファイバー/イーサネット ) やコネクタで接続されます。サーバとストレージの接続は1対1であり、データ領域の共有ができません。

• ※インピーダンス整合 : 信号の送り出し側と受け取り側の電気的な抵抗を一致させ、電気信号を効率よく伝送する技術。インピーダンスマッチングとという言い方もある。
• ※スキュー : 複数のケーブルを用いて信号を伝送するパラレル伝送において同時に伝送した信号の到着にずれが生じること。スキュー値が大きいと伝送速度が遅くなる
• ※クロストーク : ある伝送線からの信号が隣接する伝送線に干渉する現象
• ※デイジーチェーン : PCに複数のモニターなどを数珠つなぎに直列に接続する方法
• ※レイテンシ : ある要求を行ってからその結果に辿り着くまでの時間的な遅延

SATA(Serial ATA)	従来のATA規格で使われていたパラレル伝送方式をシリアル伝送方式に変更した規格で、7ピンの平たいケーブルで高速なデータ通信を叶える。コストが安価で扱いやすいため、個人用PCや小規模サーバに使用されることが多い。
SCSI(SmalllComputer System Interface)	8本/16本の銅線を並行に束ねたパラレルのSCSIケーブルと対応するコネクタを使った接続方式。ケーブル長が長すぎると信号の減衰が起こりやすくなり、ノイズも発生しやすくなる。インピーダンス整合※を行わないと、伝送効率が低下。
SAS(Serial Attached SCSI)	SASは従来のSCSIが採用していたパラレル伝送方式を見直し、転送速度や拡張性のボトルネックを解消するためにシリアル伝送方式を採用したことでスキューやクロストーク※などの問題点を克服。主にサーバなどのエンタープライズ環境で高速で安定したデータ転送を実現する。多くのSASデバイスではデュアルポートをサポートしていて、1つの経路に送信障害が起きても、別の経路でデータ送信がおこなわれる冗長性がある。
USB/Thunderbolt	USB接続は、広範な互換性があり、低コストです。用途としては外付けSSDやHDD、小型のRAIDアレイなどがあります。Thunderbolt接続は、4K、8K映像編集など高帯域ニーズにも対応。高速なデータ通信が可能でリアルタイム性を重視する環境に適していますが、コストの面では、高いコストがかかります。USB/Thunderbolt接続は、共にデイジーチェーン※接続可能。
PCle(NVMe SSDなど)	PCle/NVMe SSDは、物理的にマザーボードのPCleスロットやM.2スロットに直結。従来のSATAやSASと違い、PCleパスを介したNVMeプロトコルを使用し、低遅延での並列処理を行う。転送速度が速く、レイテンシが低いため、リアルタイム性が求められる場合に有効。
ファイバーチャネル(Fibre Channel)	サーバとストレージを直接FCケーブル(カッパーとオプティカルの2種類がある)で接続する全二重シリアル伝送方式。高性能・高信頼性が求められる環境で使用される。SCSI接続の代替として採用され、パラレル接続の問題点も全二重シリアル伝送方式の採用により改善されている。拡張性があり、最大10Kmの長距離接続が可能。難点は、初期コストが高く、専門知識が必要な点。