Panasas PanFS ソフトウェアスイート

ハイパフォーマンスコンピューティングに最適なパラレルストレージを実現

インテリジェントな並列ファイルシステム(パラレルファイルシステム)である Panasas PanFS は、将来のハイパフォーマンスコンピューティング(HPC) ワークロードに対応する大規模なスケールアウトパフォーマンス、優れた信頼性、およびシンプルな管理機能を提供します。

ストレージ・ファイルシステムはHPC の発展に追いついていない

1990 年代後半、研究所やエンタープライズではHPC アプリケーションの大きな可能性を活用して計算需要に対応するために処理能力が急速に向上しましたが、ストレージシステムでは対応できませんでした。
今日、多くのファイルシステムは、HPC システムの急速な進化に対応できていません。HPC システムでは、数百種類もの計算負荷の高いアプリケーションが、1 つの共有ストレージプールに対して非常に大きなデータセットを同時に読み書きすることがあります。これらのシステムでは、非常に高い入出力（I/O）パフォーマンスと限界のないスケーラビリティの双方が求められています。
Lustre やSpectrum Scale などの従来の並列ファイルシス テムは確かに強力ですが、管理が非常に複雑でそのコストがかかります。さまざまなHPC ワークロードに合わせて、ストレージパフォーマンスのチューニング、最適化、そしてそれらの維持管理を行うための複雑な作業を行うに際しての管理オーバーヘッドが大幅に増加し、TCO（総所有コスト）が増加します。IT 部門にとっては、究極のパフォーマンスとリニアなスケーラビリティをプラグアンドプレイで導入し、管理・運用できるシンプルでTCO の削減が可能なパラレルストレージソリューションの必要性が非常に高まっています。
Panasas ActiveStor HPC ストレージソリューションには、従来のスケールアップNAS（ネットワーク接続型ストレージ）システムのようなパフォーマンス上の制約や、他の並列ファイルシステムのような管理の複雑さがありません。
Panasas のハイパフォーマンスなプラグアンドプレイですぐに利用開始できるActiveStor パラレルストレージアプライアンスは、ワークフローを高速化し、データ管理をシンプル化するように最適化されており、世界中の多くの業界および研究の革新をサポートします。

PanFS: HPC 用に設計された並列ファイルシステム
Panasas PanFS は、HPC ストレージのパフォーマンスと使いやすさの間のあらゆるトレードオフを排除します。Panasas ActiveStor Ultra ソリューションを支える並列ファイルシステムソフトウェアは、最も要求の厳しいHPC 環境での20 年間の経験を活用し、ハイパフォーマンス、管理のシンプルさ、ワークロードおよび構成の柔軟性、優れた信頼性、および最小のTCO を強力に組み合わせて提供します。PanFS は、ディープラーニング、精密医学、自律走行車などの新しいアプリケーションのための多目的でスケーラブルな基盤を提供します。

PanFS 並列ファイルシステムの主な特徴

• オブジェクトバックエンド上のPOSIX（Portable OperatingSystem Interface）に準拠した並列ファイルシステムで、極めてスケーラブルで大規模なパラレルパフォーマンスを実現します
• スケールやワークロードの複雑さに関係なく、一貫したパフォーマンスを提供するバランスのとれたアーキテクチャです
• 3 層のデバイスメディアに効率的でインテリジェントなデータ配置により、メタデータとデータへの並行でボトルネックのないデータ パスを実現します
• スケーリングに伴ってデータの信頼性と可用性が向上
• シンプルで自動化された管理機能により非常に少ない管理リソースでシステムの規模に関係なく運用管理が可能となります
• ハードウェアとソフトウェアの柔軟性を実現し、最新のテクノロジを活用するLinux オペレーティングシステム（OS）プラットフォーム

バランスのとれたパラレルストレージアーキテクチャ
PanFS は、コンピューティング、メモリ、ネットワーク、ストレージ・メディアなど、ストレージシステムのすべての部分のバランスを取り、最適化します。複雑さに関係なく、変化するワークロードにわたって一貫性のある予測可能なパフォーマンスを保証します。手動でのチューニングやリコンストラクション作業は必要ありません。ホットスポットとボトルネックを解消するために、メタデータ（個々のファイルに関する情報情報）を処理するディレクター・ノードとデータ（ファイル）を処理するストレージ・ノードの間でファイルシステムのワークロードを分割します。クライアントシステムズファーストは、アクセス権とデータの場所をディレクター・ノードから取得し、複数のストレージ・ノードに対して並行して直接読み取りまたは書き込みを行います。
ディレクター・ノードとストレージ・ノードの数と比率は柔軟に構成可能で、その構成によって異なるワークロードに合わせてストレージシステムを最適化できます。容量の拡張により、コンピューティング、メモリ、ネットワーク帯域幅、および実容量のストレージがバランスのとれた構成要素として追加されるため、1 つのリソースだけが過剰にプロビジョニングされることなく、バランスの取れた構成を常に確保することが可能です。その結果、リニアに拡張可能なストレージシステムとして提供され、大規模な構造化されていないデータセットと小規模な構造化されていないデータセットが複雑に混在する環境で、同時に実行される多数のアプリケーションにわたって一貫したI/O パフォーマンスの提供が可能となります。
3 層のデバイスメディアに効率的でインテリジェントなデータ配置を行うことでPanFS は、SSD およびHDD 固有のパフォーマンス特性を効率的に活用して、最高のパフォーマンスを低コストで実現します。
階層型ストレージ・アーキテクチャは、メタデータ・ファイルをNVMe SSD 上のデータベース、サイズの小さなファイルの処理はSATA SSD を利用することでIOPS とレーテンシーを最適化し、大きなファイルはHDD に分割してストリーミング帯域幅を最適化します。これにより、ストレージ・サービスとメタデータ・サービスを個別に段階的に拡張できます。

インテリジェントなデータ配置による性能の加速
PanFS は、多層のインテリジェントなデータ配置アーキテクチャを特徴としています。このアーキテクチャは、適切なタイプのストレージメディアを各タイプのデータに対応させ、低コストで最高のパフォーマンスを実現します。

• 小さなファイルは、高 IOP フラッシュ SSD に保存されます
• 大きなファイルは、低コスト、 大容量、高帯域幅の HDD に保存されます
• メタデータは、低レイテンシの NVMe SSD 上のデータベースに保存されます
• NVDIMM ベースのインテントログは、処理中のデータとメタデータ操作の両方を保護します
• 変更されていないデータとメタデータは、 DRAM にキャッシュされます

PanFS は新しく書き込まれたデータを NVDIMM で保護し、他のドライブの非同期のデータの書き込みが可能です。これにより書き込みを結合し、最高のパフォーマンスを実現し、最も効率的な方法で適切なストレージメディアにデータを配置できます。さらに、 ActiveStor Ultra は非常にバランスのとれた設計を特徴としており、適切な量の CPU、メモリ、ストレージメディア、ネットワークを巧みに最適化します。 NIC からストレージメディアに至るまで、ハードウェアのボトルネックやホットスポットがないため、最高のコスト・パフォーマンスを実現できます。

エンタープライズ ・ クラスのデータ保護 / 可用性


PanFS では、ドライブ全体を保護する従来の RAID グループではなく、ソフトウェア・ベースのネットワーク分散イレージャーコーディングを使用して個々のファイルを個別に保護します。これにより、従来の RAID アーキテクチャが抱える複数のリスク、コスト、パフォーマンスの低下を回避できます。

• N+2 エンコードは、ドライブまたはノード全体で最大 2台の同時障害から保護します
• 影響を受けるファイルは分散された空き領域に再構築されるため、スペア・ドライブが不要です
• クラスタ全体のストレージ・ノードを使用して、影響を受けるファイルをパラレルに再構築することにより、リカバリが大幅に高速化されます
• ストレージ・クラスタの規模の拡大に伴い信頼性が向上します
• バックグラウンドでデータ・スクラビングを継続的に実行し、エラーを修正します
• ファイル・システム・スナップショットにより、データ損失からの保護も可能です
• 拡張され たファイル・システムの可用性 機 能により、ユーザーは NVMe SSD の 3台の同時障害が発生した場合でもネームスペースにアクセス可能です
• NVDIMM ベースのインテントログはデータとメタデータ操作の両方を保護します
• 変更されていないデータおよびメタデータを DRAM でキャッシュされます

マルチプロトコル・アクセスと柔軟なネットワーク接続
ActiveStor Ultra へのアクセスで最も高い性能を要求するクライアントは、 DirectFlow データプロトコルを利用します。 DirectFlow パラレルデータアクセスプロトコルは、 Linux クライアントへの直接アクセスをサポートします。また、ActiveStor Director は、「ゲートウェイ」サービスを介して、 標準の NFS プロトコルまたは SMB プロトコルを介して、クライアント・システムにスケーラブルなアクセスを提供します。ユーザー認証は、 Active Directory や LDAP（Lightweight Directory Access Protocol）などのさまざまなオプションを使用して管理されます。

PanFSストレージオペレーティングシステムでは、複数のネットワークプロトコルでの同時アクセスを可能とします。 これによって、利用者の複雑な環境でもシームレスなデータアクセスが可能となります。

• DirectFlow: Panasasが開発したパラレルデータアクセス用高速プロトコル
• Linux クライアント
• NFS v3: Linux, Unix 及び Apple MAC クライアント
• SMB v3.1: Microsoft Windows クライアント

グローバルなシングル・ネームスペースとシングル・マウントポイントを実現することでハイレベルなパフォーマンスを提供し、従来の複雑な管理業務負荷の軽減と優れたスケーラビリティをもたらします。 PanFSの多段階パリティによるデータ保護と自動負荷分散機能によって、システムの信頼性と可用性が確実に保護されます。 PanFSは、DirectFlow、NFSおよびSMBデータアクセス・プロトコルをすべて同時にサポートし、他に類のない柔軟性と稼動率を実現します。


ActiveStor Ultra は、柔軟なイーサネットおよび InfiniBand ネットワーキングオプションを提供し、クラスタ接続とパフォーマンスの要件に対応します。 高品質なサービスとサポートをタイムリーに提供オープンソースソリューションや、幅広いポートフォリオベンダーが提供する商用ソリューションとは異なり、 Panasas は、1 回のコンタクトで数日から数週間ではなく数分から数時間で問題を解決できる、世界最高クラスの L1-L4 サポートをタイムリーに提供します。

PanFS ストレージ・オペレーティングシステム 主要機能一覧