公式FreeNASハードウェアガイド(の非公式翻訳)

(翻訳している元記事に「公式」っていう文字がついてるのでこの翻訳記事のタイトルも直しましたが、こちらの記事はその「非公式」翻訳です)
FreeNASの推奨ハードウェア構成も、時代と技術の変化により変わってきているようです。ここで、FreeNAS 11.3のリリースを控えて、アップデートしたまとめを提供しよう、という記事になっているようです。

気になるところを訳していったら、全項目終わりましたが、先頭から順に訳しているわけではないのと、訳したタイミングが異なるので、翻訳時と原文が変わっていたりすることもあるかも知れません。何かお気づきになったらお知らせ下さい。また本文中のリンクは翻訳の邪魔なので途中から無視しています。リンク先はどうせ英語なので、気になる方は原文と比較して飛んで下さい。

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The Official FreeNAS Hardware Guide

公式FreeNASハードウェアガイド

2019年12月17日|ブログ、FreeNAS |

長年のFreeNASユーザーはIBM M1015コントローラカードをLSIファームウェアでフラッシュするのが通過儀礼で、3TBのドライブが購入することのできた最大容量で、そして、タイの洪水があらゆるハードディスクをあっという間に価値ある遺産に変えた、FreeNAS 8.0の日々を決して忘れません。

驚くべき新しいFreeNAS Mini XL+の早送りとともに、新しいウェブ・インターフェースによって非常に改善されたユーザー体験に、FreeNASエコシステムがどれだけ変わったのかを見ることができます。FreeNAS Miniと保証されるFreeNASが優れたターンキーシステムである間、私たちは自作ユーザーが世界中のFreeNASの増加と成功で重要な役割を常に演じていたことを認めます。再利用されたシステムから高度にカスタムされたシステムまで、FreeNASの基本的な自由は、ほとんどどんなx86コンピュータででもそれを走らせることができる能力です。

来るべきFreeNAS 11.3 リリースするのお祝いとして、公式ハードウェア要求を補うために最初の包括的なFreeNASハードウェアガイドとコミュニティの非常に詳細なハードウェア推薦ガイドを生産するために、当社はエンジニアリング・スタッフと最高のブログ投稿の知恵をまとめました。何か追加する必要がありますか?このフォーラムのスレッドに投稿してください!

あなたが2020年にこれまでで最高のNASを造れることに乾杯!

FreeNASチーム


目次

導入

ストレージ・デバイス考慮事項


  1. 回転ディスク

  2. SATA NASディスク

  3. ニアラインSASディスク

  4. SASディスク

  5. SATAとSAS フラッシュストレージにSSD

  6. NVMe

  7. ハイブリッドのストレージとフラッシュ・キャッシュ(SLOG/ZIL/L2ARC)

  8. 自己暗号化ドライブ

  9. USBハードディスク

  10. ブートデバイス

  11. ホットスワップ対応

  12. ストレージ・デバイス・サイズ設定

  13. ストレージ・デバイス・バーンイン

  14. ストレージ・コントローラ

  15. SASエキスパンダー

  16. ストレージ・デバイスの冷却

メモリ、CPUとネットワーク上の問題

  1. メモリ・サイズ設定

  2. エラー訂正コード・メモリ(ECCメモリ)

  3. 中央処理装置(CPU)選択

  4. リモート管理:IPMI

  5. 電源ユニット

  6. 無停電電源装置

  7. Ethernetネットワーク

仮想化されたFreeNAS


導入

FreeNASコミュニティには、お気に入りのストレージオペレーティングシステムに最適なハードウェアを選択するための芸術と科学に関して、豊富なアドバイスのエコシステムがあります。 公式のハードウェア要件からコミュニティが管理するハードウェア推奨ガイドまで、数え切れないほどのブログ投稿に至るまで、ユーザーの「どんなハードウェアを買うべきですか?」という単純な質問に対する答えとして包括的な、圧倒的な選択肢ではないかも知れません。 iXsystemsのFreeNAS MiniおよびFreeNAS Certifiedの専用ラインのFreeNASシステムは、この質問に対する公式の回答ですが、独自のシステムを構築したり、既存のシステムを再利用したいユーザーにテンプレートを提供する役割も果たします。 したがって、どんなサイズのFreeNAS互換システムを構築するときでも、考慮する基準の全てへの判断の基準として、このガイドは、FreeNAS MiniとFreeNAS認定システムを使います。

ストレージ・デバイス考慮事項

どんなストレージシステムの中心にでも、そのファイルシステムとその物理的なストレージ・デバイスの共存する組合せはあります。FreeNASのZFSファイルシステムは、回転ディスクとオール・フラッシュ・ストレージ、または2つの混合においても非常に効果的に、どんなコストのどんなファイルシステムよりも最高のデータ保護を提供します。ZFSはストレージ・デバイスの偶発的な故障の完全に備えができていて、どんなストレージのゴールにでも対処するために冗長性とパフォーマンスの完全な均衡を成し遂げるために、高度に設定可能です。きちんと設定されたFreeNASシステムは、複数のストレージ・デバイスの故障と構成ファイルの写しによりブートメディアを素早く再作成することができること(でブートメディアの故障)にさえ耐えることができます。ストレージメディアを選ぶことは、差し迫った目的に対処して、将来の能力拡大に備えるためにストレージシステムを設計することの第一歩です。

回転ディスク

ストレージメディアにおける次の予期せぬ科学的なブレークスルーが起こるまでは、容量とコストのバランスにより、回転式ハードディスクはここに留まっています。2桁テラバイトのコンシューマおよびエンタープライズドライブの登場により、FreeNASユーザーにはこれまで以上に多くの選択肢が提供されています。FreeNAS Miniと認定システムには、それぞれ正当な理由があってNASとNL-SASが搭載されていますが、これは代替案を理解することでこの決定を説明できます。

SATA NASディスク

SATA (Serial Advanced Technology Attachment) は、現在でも事実上の標準ディスク インターフェースであり、多くのデスクトップ/ラップトップ コンピュータ、サーバー、および一部の非エンタープライズ ストレージ アレイに搭載されています。SATAディスクは、最初に2桁ギガバイトの容量を提供するようになってから、無数の容量、信頼性、性能の目標を満たすために製造されてきました。コンシューマ向けデスクトップSATAディスクは、全体的な信頼性という点では以前ほど問題はありませんが、継続的な動作やRAIDグループでの使用を想定して設計されておらず、保証もされていません。そのため、エンタープライズSATAディスクは、ストレージシステムで必要とされる「常時オン」要因、振動耐性、ドライブエラー処理の両方に対応するために導入されました。しかし、デスクトップとエンタープライズSATAドライブの価格差は(今もなお)非常に大きく、ユーザーにコスト削減のためにコンシューマ・ドライブを24時間365日サービスに投入する方向に駆り立てていました。

ドライブ・ベンダーは市場のギャップを認識し(誤ったアプリケーションで使用されて故障したデスクトップ・ドライブの保証を受けることに嫌気がさしたのでしょう)、CMR/PMR技術を搭載した初代Western Digital (WD) Red™ドライブ(現在はWD Red Plusと呼ばれています)で有名になった「NAS」ドライブを製造することで、市場のこのギャップに対応しました。WD Red™ Plus NASドライブ(非SMR)は、最大8台のハードドライブを搭載したシステム、WD Red™ Proドライブの場合は最大16台のドライブを搭載したシステム、WD UltraStar™ドライブの場合は16台のドライブを搭載したシステムでの使用を想定して設計されています。

WDドライブは、その優れた品質と信頼性から、iXsystemsコミュニティフォーラムではFreeNASの構築に最適なハードドライブとして知られています。すべてのFreeNAS Minisには、ご要望がない限り、WD Red™ Plusドライブが搭載されています。


ニアラインSASディスク


「ニアライン」SAS (NL-SAS) ディスクは、基本的に7200 RPMのエンタープライズSATAディスクで、大多数のエンタープライズストレージシステムで見られる業界標準のSASインターフェイスを備えています。SASは「Serial-Atached SCSI」の略で、シリアル形式の伝統的なSCSIディスクインターフェースです。SASシステムは、データセンターのストレージアプリケーション向けに設計されているため、正確で冗長なエラー処理、予測可能な障害動作、信頼性の高いホットスワップ、マルチパスサポートの追加機能を備えています。マルチパス・アクセスとは、各ドライブが2つのインターフェイスを持ち、2つのストレージ・コントローラ、または2本のケーブルで1つのコントローラに接続できることを意味します。この冗長性は、各「コントローラ」が実際には独立したサーバーであり、同じセットのNL-SASドライブにアクセスするTrueNASの高可用性アーキテクチャの場合、ケーブル障害、コントローラカードの障害、または完全なシステム障害から保護します。また、NL-SASドライブは、16台以上のディスクを使用するシステムの厳しさを処理するのに十分な堅牢性を持っています。NL-SASドライブが提供する容量、信頼性、性能、柔軟性のバランスが完璧であるため、容量重視のTrueNASや特定のFreeNAS認定システムには、Western Digital UltraStar NL-SASディスクが搭載されています。


SASディスク


エンタープライズSASディスクは、エンタープライズストレージ業界の伝統的なヘビーリフターであり、回転プラッタが提供できる最大のパフォーマンスと信頼性のために構築されています。SASディスクの容量は、プラッタの回転速度が15,000 RPMに達するため、NL-SASやNASドライブに比べて驚くほど低くなっています。SASドライブは高性能ストレージの究極の答えのように聞こえるかもしれませんが、市場に出回っている多くのコンシューマおよびエンタープライズフラッシュベースのオプションは、SASドライブの競争力を大幅に低下させています。例えば、エンタープライズSASドライブは、FreeNASとTrueNASの製品ラインから販売を中止し、その優れた性能/コスト比のため、2016年にほぼ全面的にフラッシュドライブ(SSDまたはNVMe)に置き換えられました。


SATAとSAS フラッシュストレージにSSD


近年、フラッシュストレージの技術は大きく進歩し、モバイル機器の革命を可能にし、汎用PCやサーバーにフラッシュストレージが台頭してきました。ハードディスクとは異なり、フラッシュストレージは振動の影響を受けにくく、同等の信頼性で大幅な高速化が可能です。フラッシュ・ストレージはギガバイトあたりの価格が高いままですが、価格差が縮小し続けているため、様々な方法でFreeNASシステムへの導入が進んでいます。

フラッシュ・ストレージを主流市場に導入するための最短の道は、ベンダーが標準的なSATA/SASハードディスクのインターフェイスとフォーム・ファクタを使用して、標準的なハードディスクを効果的にエミュレートし、可動部を持たないことでした。このため、フラッシュ ストレージ ソリッド ステート ディスク (SSD) には SATA インターフェイスがあり、2.5" ラップトップ ハード ディスクのサイズで、従来のハード ディスクのドロップイン代替品となります。フラッシュストレージSSDは、FreeNASシステムのプライマリストレージとしてHDDの代わりに使用することができ、その結果として、より高速ではあるものの、より小容量またはより高価なストレージソリューションとなります。もし「オールフラッシュ」を実行する場合は、消費電力の安全性と予想される書き込み作業量に見合った書き込み耐久性に焦点を当てて、予算が許す最高品質のフラッシュストレージSSDを購入してください。


NVMe


SSDが急速な普及のためにHDDのふりをするのは理にかなっていますが、Non-Volatile Memory Express (NVMe)規格は、フラッシュ・ストレージの非線形で並列な性質をフルに活用した「ネイティブ」フラッシュ・プロトコルです。NVMeの主な利点は、一般的にその低レイテンシ性能であり、ブートやその他のタスクの主流オプションとして急速に普及しつつあります。元々はPCIeやM.2などの拡張カードフォームファクタに限定されていましたが、新しいU.2インターフェイスは、2.5インチドライブフォームファクタと外部からアクセス可能な(しかし、一般的にホットスワップはできない)NVMeインターフェイスを含む、かなり普遍的なソリューションを提供しています。NVMeデバイスは非常に高温になる可能性があり、専用のヒートシンクが必要になる場合があることに注意してください。

ハイブリッドのストレージとフラッシュ・キャッシュ(SLOG/ZIL/L2ARC)

ハードディスクは二桁テラバイトの容量を提供し、フラッシュベースのオプションは大幅に高いパフォーマンスを提供するため、「両方の世界のベスト・オブ・ワールド」のオプションが利用可能です。FreeNASとOpenZFSでは、フラッシュとディスクの両方を統合して、両方のストレージタイプを最大限に活用する「ハイブリッドストレージ」を作成することができます。ハイブリッド構成では、大容量の回転ディスクがデータを保存し、DRAMとフラッシュが超高速なリード/ライトキャッシングとして機能します。これらの技術は、フラッシュベースの個別書き込みログ(SLOG)と連動して動作し、書き込みを高速化するために使用される ZFS-intent log(ZIL)と呼ばれるものを保持する書き込みキャッシュと考えることができます。読み込み側では、フラッシュはレベル2のアダプティブリプレイスメント(読み込み)キャッシュ(L2ARC)として使用され、より高速なフラッシュメディア上に最もホットなデータセットを保持します。NFSやデータベースなどの同期書き込みを行うワークロードは常にSLOGデバイスの恩恵を受けますが、頻繁にアクセスされるデータを扱うワークロードはL2ARCデバイスの恩恵を受けることがあります。L2ARC デバイスが必ずしも最良の選択とは限らない理由は、RAM のレベル 1 ARC が常により高速なキャッシュを提供するからです。

SLOG デバイスは、ネットワークまたはローカル・アプリケーションによって配信される 5 秒間のデータ書き込みを処理するだけなので、大きくする必要はありません。ほとんどの最新のネットワークでは、サイズが 8 GB から 32 GB のハイエンドの耐久性と低レイテンシのデバイスが適切であり、複数のデバイスはパフォーマンスや冗長性のためにストライプ化やミラー化することができます。SLOG はシステムへの書き込みの大部分のファネルポイントとなるため、デバイスの公表されている耐久性の主張に注意を払うことが不可欠です。

また、SLOG デバイスに電源保護機能があることも重要です。ZFS インテントログ (ZIL)、つまり SLOG の目的は、クラッシュや停電が発生した場合に同期書き込みを安全に保つことです。SLOG が電源保護されておらず、電源障害後にデータが失われてしまうと、そもそも SLOG を使用する目的が失われてしまいます。製造元の仕様を確認して、SLOG デバイスが電源保護されているか、または電源損失/故障保護が付いていることを確認してください。

ランダムリード性能は、L2ARC デバイスに求められる最も重要な品質であり、キャッシュしているプライマリ・ストレージ・メディアよりも多くの IOPS をサポートできる必要があります。例えば、L2ARC としての単一の SSD は、40 台の SSD のプールの前では効果的ではありません。40台のSSDは1台のL2ARDドライブより多くのIOPSを処理できるからです。容量に関しては、RAM サイズの 5 倍から 20 倍の大きさが良いガイドラインです。ハイエンドのTrueNASシステムでは、例として、NVMeベースのL2ARCが2桁テラバイトのサイズになることがあります。

L2ARC内の各データブロックに対して、プライマリARCには88バイトのエントリが必要であることを覚えておいてください。よく考慮されずに設計されたシステムでは、予期せずARCが埋め尽くされてパフォーマンスの低下を招きます。例えば、4KiB ブロックで埋め尽くされた 480GB の L2ARC は、プライマリ ARC に 10GiB 以上のメタデータ・ストレージを必要とします!


自己暗号化ドライブ


FreeNASは、プライバシーとコンプライアンスの目標を達成するために、2つの形式のデータ暗号化をサポートしています:GELIソフトウェア・パーティション暗号化と自己暗号化ドライブ(SED)です。SEDはソフトウェアパーティション暗号化によってもたらされるパフォーマンスのオーバーヘッドはありませんが、非SEDドライブのようにすぐに利用できるわけではありません(そのためコストが少し高くなります)。


USBハードディスク


USB接続のハードディスクは、FreeNASのプライマリ・ストレージには使用しないでください。緊急時の基本的なバックアップとして用いることはできます。FreeNASはこのプロセスを自動化することはできませんが、USB HDDを接続し、コマンドラインでレプリケートし、オフサイトに持ち出して安全に保管するためには理想的です。


ブートデバイス


8GB以上のUSBフラッシュドライブからFreeNASシステムをブートすることはかつて非常に人気がありました。ですが、USBドライブ品質の幅広いばらつきとモダンなFreeNASバージョンによってブート・プールのドライブへの書き込みの増加により、他のオプションを検討することが望ましいです。この理由で、すべてのFreeNAS Miniと認定システムが、M.2ドライブかSATA DOMのいずれかを含みます。SATA DOMまたは「DOM(モジュールのディスク)」は、内部のSATAポートやドライブ・ベイを消費しないより小さなフォームファクターで、コンシューマー2.5" SSDの信頼性に近いものを提供します。SATA DOMとM.2スロット搭載のマザーボードがここで記載の他のストレージ・デバイスほど一般的でないので、2.5" SSDとHDD(しばしば冗長性の付加のためにミラーされる)からFreeNASシステムをブートすることは人気があります。8GBはFreeNASブートボリュームのために推薦された最小サイズです、しかし、16または32GB(または120GBの2.5" SATA SSD)を使うことはより多くのブート環境のためものの部屋を提供します。


ホットスワップ対応


FreeNASシステムにはあらゆる形状やサイズのものがありますが、問題が発生した場合に効率的に交換できるように、すべてのストレージデバイスに外部からアクセスできるようにしておくことが強く望まれています。ほとんどの「ホットスワップ」ドライブベイには、各ドライブを取り付けるための独自のドライブトレイが必要です。これらのベイとトレイの組み合わせには、活動を可視化し、 sesutil(8) で故障したドライブを照らすための活動灯や識別灯などの便利な機能が含まれていることがよくあります。FreeNAS Miniシステムには4つ以上のホットスワップベイが搭載されており、FreeNAS認定システムでは、ヘッドユニットと外部拡張棚で数十台のドライブをサポートすることができます。FreeNASユーザーの間では、中古またはリユースされたハードウェアが人気があるため、ホットスワップバックプレーンが提供する最大のパフォーマンスに注意し、少なくとも6 Gbps SATA IIIをサポートしているかどうかを確認してください。PCIe NVMe デバイスのホットスワップは現時点ではサポートされていません。


ストレージ・デバイス・サイズ設定


zpoolレイアウト(FreeNAS/ZFS用語でのLUNとボリュームの構成)はこのガイドの範囲を超えていますが、2桁テラバイトのドライブが利用できるようになったことで、FreeNASユーザーが従来は疑問に思っていなかったことが浮かび上がってきました。2台の16TBドライブをミラーリングして16TBの容量を実現できるからといって、必ずしもそうすべきとは限りません。2台の大型ドライブをミラーリングすることで、冗長性と2台のデバイス間の読み取りのバランスが取れるという利点があり、消費電力が低下する可能性はありますが、それ以外の利点はほとんどありません。2台の大型ドライブの書き込み性能は、せいぜい1台のドライブのそれになります。対照的に、8台の4TBドライブのアレイでは、パフォーマンスと冗長性を最適化するための幅広い構成を低コストで提供することができます。ストライプド・ミラーとして構成された場合、8台のドライブは、同じような総容量で4倍の書き込み性能を実現できます。また、任意の zpool 構成に「ホットスペア」ドライブを追加して、 zpool 内のプライマリドライブが故障した場合に zpool が自動的に再構築できるようにすることを検討することもできます。


ストレージ・デバイス・バーンイン


回転ディスクのハードドライブは、定義によって、可動部品を持っています。これらの部品は、衝撃や振動に非常に敏感で、使用するうちに摩耗します。本番環境に導入する前に、すべてのストレージデバイスをプリフライトすることを検討してください。

  • ロング HDD セルフテストを開始する (smartctl -t long /dev/)
  • テストが終わったら(12時間以上かかるかもしれません)、結果を確認してください(smartctl -a /dev/)
  • 保留中のセクターの再割り当て (smartctl -a /dev/ | grep Current_Pending_Sector)
  • セクタ数の再割り当て (smartctl -a /dev/ | grep Reallocated_Sector_Ct)
  • UDMA CRC エラー (smartctl -a /dev/ | grep UDMA_CRC_Error_Count)
  • HDDとSSDの書き込みレイテンシの整合性 (diskinfo -wS ) フォーマットされていないドライブのみ!
  • HDD と SSD の時間 (smartctl -a /dev/ | grep Power_On_Hours)
  • NVMeの使用されたパーセンテージ (nvmecontrol logpage -p 2 nvme0 | grep “Percentage used”)

システムをデプロイする前に時間をとってプールを作成し、可能な限り実際のワークロードに近い状態でプールを使用します。これにより、個々のドライブの問題が明らかになる可能性がありますし、別のプールレイアウトがそのワークロードに適しているかどうかを判断するのにも役立ちます。ベンダーは、特定のドライブの年齢や健康状態について正直に説明していない場合があるため、中古ドライブには注意してください。smartctl(8)を使って「新しい」ドライブの時間数をチェックしてください。ドライブベンダは、再認証中にドライブの時間数をゼロにして、本当の年齢を隠しているかもしれません。iXsystems が販売するすべてのストレージデバイスは、出荷前に最低 48 時間テストされています。


SASエキスパンダー


すべてのディスクがコントローラカードのインターフェイスに接続されているダイレクトアタッチドシステムが最適ですが、必ずしも実現可能とは限りません。SAS エクスパンダは、基本的にはポートマルチプライヤまたはスプリッタで、コントローラカード上の各SASポートが複数のディスクにサービスを提供できるようにします。通常、12 個以上のドライブベイを持つサーバーや JBOD のドライブバックプレーン上にのみ存在します。例えば、わずか4ラックのスペースで90ドライブを超えるTrueNAS JBODがあります。これは、SASエクスパンダの奇跡なしでは実現できませんでした。そうでなければ、90台のドライブにアクセスするためには、8ポートのHBAが何台必要になるか想像してみてください。

SASエクスパンダはSASディスク用に設計されていますが、SATAトンネリング・プロトコルまたはSTPを介してSATAディスクをサポートすることもできます。上記のNL-SASセクションで述べた理由から、SASディスクが依然として好まれていますが、SATAディスクはSASベースのバックプレーン上で機能します。SATA ドライブ用に設計されたポートで SAS ドライブを使用することはできません。


ストレージ・デバイスの冷却


ドライブの温度がドライブの信頼性にほとんど影響を与えないと主張する、多くの引用された研究があります。これは素晴らしい見出しや会話のきっかけになりますが、報告書をよく読むと、ドライブはすべて最適な環境条件でテストされていることが明らかになっています。よく冷却された回転するハードディスクが生産時に到達する平均温度は約28℃で、ある研究では、温度が12℃上昇するごとにディスクの故障回数が2倍になるという結果が出ています。ドライブの冷却を追加すると、特に古いシステムでは騒音が発生することがよくありますが、データセンターやクローゼットでサーバーを稼働させている場合、ファンが最低設定に設定されていることに気づかずにお金を無駄にしてしまうリスクが常にあります。16台以上のドライブをサポートするシャーシでは、ドライブの温度に細心の注意を払ってください。すべてのシャーシには、何らかの理由で温度が高くなっている部分がありますが、ファンの故障や8TBドライブの一部のモデルが他の容量よりも高温で動作する傾向があることに注意してください。一般的には、ドライブの温度をドライブベンダーの仕様以下に保つようにしてください。


ストレージ・コントローラ


FreeNAS で使用されている最も人気のあるストレージコントローラは、6 Gbps と 12 Gbps(「ギガビット・パー・セカンド」、「Gb/s」と表現されることもあります)のBroadcom(旧Avago、旧LSI)のSASホストバスアダプタ(HBA)です。これらは、一部のマザーボード上の組み込みコントローラとして出荷されることもありますが、一般的には4つ以上の内部または外部SATA/SASポートを備えたPCIeカードです。6 GbpsのLSI 9211と、IBM M1015やDell H200のようなLSI SAS2008チップを使用した再ブランドの兄弟品は、中古市場の部品を使用してシステムを構築しているFreeNASユーザーの間では伝説的な存在です。Broadcomのコントローラを最新のITまたはターゲットモードのファームウェアでフラッシュして、「IR」ファームウェアで見つかったオプションのRAID機能を無効にする必要があります。予算に余裕のある方には、Broadcom 9300/9400 シリーズのような新しいモデルでは、12 Gbps の SAS 機能を提供し、9400 シリーズでは NVMe から SAS への変換機能も提供します。FreeNASには、9200、9300、9400シリーズのカードでそれぞれリフラッシュ操作を実行するためにフラッシュするためのsas2flash、sas3flash、およびstorcliコマンドが含まれています。FreeNAS認定ラインは、Broadcom 12 Gbpsコントローラを搭載しています。

オンボードSATAコントローラは小規模なビルドでは人気がありますが、マザーボードベンダーは従来の4つのSATAインターフェイスよりも多くのSATAインターフェイスを搭載することで、NASユーザーのニーズに対応しています。多くのマザーボードは、3 Gbpsと6 GbpsのオンボードSATAインターフェイスを混在させて出荷しており、間違ったものを選択するとパフォーマンスに影響を与える可能性があることに注意してください。マザーボードにハードウェアRAID機能が搭載されている場合は、使用したり設定したりしないでください、しかし、BIOSで無効にすると、マザーボードによってはSATA機能が削除されることがあるので注意してください。幸いなことに、ほとんどのSATA互換性関連の問題はすぐに明らかになります。

さらに、FreeNASでハードウェアRAIDカードを使用することに対する警告は数え切れないほどありますが、実際のところ、それはそこまで厳密なものではありません。ZFS と FreeNAS は、ハードウェア RAID カードよりも優れたデータ保護機能を備えた内蔵 RAID を提供しており、その必要性を完全に排除しています。しかし、それしかないのであれば、これらを使用することもできますが、人生と同じように、ルールがあります。何よりもまず第一に、そのRAID機能を使用しないことです(以下の箇条書きには注意点があります)。理想的には、選択したハードウェアRAIDカードがHBAモード、「パススルー」または「JBOD」モードとしても知られる、をサポートしていれば、標準のHBAと見分けがつかないほどの性能を発揮することができます。RAID カードにこのモードがない場合は、システム内のすべてのディスクに対して個別に RAID0 を構成することができます。これは理想的ではありませんが、ピンチの時には有効です。

FreeNAS でハードウェア RAID カードを再利用する場合、一部のハードウェア RAID カードには注意が必要です。

  • ディスクのシリアルナンバーとS.M.A.R.T.の診断情報のマスク
  • HBAの同等品よりもパフォーマンスが低下する可能性があること
  • 書き込みキャッシュを消耗したバッテリバックアップユニット(BBU)と一緒に使用した場合、データ損失を引き起こす可能性があります


メモリ、CPUとネットワーク上の問題

メモリ・サイズ設定

FreeNASには、正当な理由がなければ多くのNASソリューションより高いメモリ必要条件があります: それは動的ランダムアクセス記憶装置(DRAMまたは単にRAM)を共有サービス、アドオン・プラグイン、jailと仮想マシン、洗練された読み込みキャッシュで分配させているからです。 RAMはFreeNASシステム上で使っていないようにめったにならない、そして、十分なRAMはピークのパフォーマンスを維持することへの鍵です。 最低8GBのRAMは、8台までのドライブで基本的なFreeNAS運用のために必要とされます。 それを越えて、各々には異なったRAM条件がある使用事例があります:
  • 8台目の後の追加のドライブごとにさらに1GB追加すると、大部分の使用事例で役に立ちます。
  • 一般に、FreeNASシステムに接続しているより多くのクライアントがあるならば、それはより多くのRAMを必要とします。 iSCSIの上にたくさんの高性能VMをバックアップさせている20TBのプールは、アーカイブのデータを格納している200のTBプールより多くのRAMを必要とするかもしれません。 VMをバックアップさせるためにiSCSIを使うならば、少なくとも16GB、最適パフォーマンスのために32GB以上のRAMを使うのは理にかなっています。
  • ディレクトリ・サービスは、winbind内部キャッシュのために追加で2GBのRAM
  • プラグインとjailのために特定のアプリケーションが必要とするRAMを各々
  • 仮想マシンには特定のゲスト・オペレーティングシステムとアプリケーションが必要とするRAM
  • 重複排除を使う時はメモリ上の重複排除用のテーブルのためにストレージ1TBにつき5GB
  • また、プールにL2ARCドライブを接続することは、実はいくらかのRAMを使います。 ZFSは、どんなデータがL2ARCに存在しているかについてわかっているために、ARC内にメタデータを必要とします。内輪の見積もりとして、あなたのプールでL2ARCのあらゆる50GBごとにおよそ1GBのRAMを追加するといいでしょう。
これらのアプリケーションの各々のためものの詳細なガイドラインのためもののFreeNASユーザー・ガイドのハードウェア推薦セクションのRAMセクションを参照してください。


エラー訂正コード・メモリ(ECCメモリ)


コンピュータ システム内部の電気的または磁気的な干渉により、RAM の 1 ビットが自発的に反転して反対の状態になることがあり、メモリ エラーとして知られています。メモリエラーは、セキュリティの脆弱性、クラッシュ、転写エラー、トランザクションの損失、データの破損や消失を引き起こす可能性があります。したがって、データ損失を防ぐために最も重要な領域の1つは、データが一時的に保存されている場所、RAMです。

エラー修正コード(ECC RAM)は、メモリ内のビットエラーを検出し、発生した場合に修正します。エラーが修正できないほど深刻な場合、ECC メモリは、エラーが発生したビットを継続するのではなく、システムを「ハング」(応答不能になる)させます。ZFS と FreeNAS では、この動作により、RAM のエラーがドライブに渡され、ZFS プールの破損やファイルのエラーの原因となる可能性がほぼなくなります。

OpenZFS と FreeNAS でエラー訂正コード (ECC) システムメモリを使用するかどうかについては、インターネット上で長く議論されてきましたが、以下のようにまとめることができます。

  • ECC RAM の使用は、もう一つのデータ整合性の防御策として強く推奨されています。

しかしながら、

  • すべてのCPUやマザーボードがECC RAMをサポートしているわけではありません。
  • 多くのFreeNASシステムは、ECC RAMなしで毎日動作しています。
  • RAMの種類やグレードに関わらず、不具合が発生し、データ損失の原因となることがあります。
  • 最初の3ヶ月間は故障する可能性が高いため、導入前にすべてのRAMをテストします。

中央処理装置(CPU)選択

ECC RAM を選択すると、利用可能な CPU やマザーボードの選択肢が大幅に減りますが、これは実は良いことです。インテル®は、ECC RAMのサポートを最下位および最上位のCPUに限定し、ミッドレンジのi5およびi7モデルを除外しています。すべてのFreeNAS MiniシステムにはIntel Avoton C2000またはIntel Denverton C3000シリーズのCPUが搭載されており、FreeNAS CertifiedおよびTrueNASシステムにはIntel Xeon® CPUが搭載されています。

どのようなCPUを選択するかは、重要な要素の短いリストを参照してください。

  • パワー不足のCPUは、OpenZFSのチェックサム、圧縮、および(オプションで)データの暗号化を行うため、パフォーマンスのボトルネックになる可能性があります。
  • Samba、FreeNAS SMB デーモンは軽スレッドであるため、通常、SMB のみのワークロードでは、コア数の少ない高クロックの CPU が最高のパフォーマンスを発揮します。
  • 並列暗号化や仮想化には、コア数の多い CPU の方が適しています。
  • AES-NI 暗号化アクセラレーションのサポートは、ファイルシステムとネットワークの暗号化の速度を向上させます。
  • サーバークラスのCPUは、パワーとECCメモリのサポートのために推奨されています。
  • ソフトウェア暗号化プールでの使用には、Xeon E5(または同等の)CPUをお勧めします。
  • 仮想マシンの使用には、Intel Ivy Bridge 以降の CPU を強く推奨します。
  • 仮想マシンにPCIeデバイスを渡すために、CPUとマザーボードのVT-d/AMD-Viデバイス仮想化サポートに注意してください。
  • 特定のCPUにGPUが含まれているか、または外部GPUが必要かどうかに注意してください。また、多くのサーバー・マザーボードには、GPUを内蔵したBMCチップが搭載されていることにも注意してください。BMCの詳細については、以下を参照してください。

AMD CPU は Ryzen と EPYC (Naples/Rome) ラインのおかげでカムバックしていますが、FreeBSD とその延長線上にある FreeNAS では、これらのプラットフォームのサポートは比較的限られています。これらのプラットフォームは動作しますが、実行時間やパフォーマンスのチューニングはあまり行われていませんでした。


リモート管理:IPMI


マザーボードの選択肢をさらに制限するための礼儀として、Intelligent Platform Management InterfaceまたはIPMI、別名Baseboard Management Controller(ベンダーによってはBMC、iLo、iDrac、その他の名称)が必要な場合は検討する必要があります。

  • リモートシステムの電源制御と監視
  • 設定やデータ復旧のためのリモートコンソールシェルアクセス
  • FreeNASのインストールまたは再インストールのためのリモート仮想メディア

FreeNASはWebベースのユーザーインターフェース(UI)に大きく依存しているため、ネットワーク設定の変更を行うためにコンソールアクセスが必要になることがあります。FreeNASの管理と共有は、デフォルトでは単一のネットワークインターフェースになっており、LACPアグリゲーションネットワーキングなどのアップグレード時には、これが課題となります。理想的な解決策は、FreeNASのWeb UIにアクセスするための専用のサブネットを持つことですが、この贅沢はすべてのユーザーが利用できるわけではありません。そのため、グローバルな設定や、場合によってはシステムリカバリーのためにハードウェアコンソールへのアクセスが必要になります。最新のFreeNAS MiniおよびCertifiedシステムは、専用のギガビットネットワークインターフェース上で、フル機能のHTML5ベースのIPMIをサポートしています。


電源ユニット


FreeNASシステムの電源ユニットまたはPSUを検討する際の最重要基準は以下の通りです。

  • マザーボードの電力容量(ワット数)とサポートしなければならないドライブの数
  • 信頼性
  • 効率性評価
  • 相対的なノイズ
  • オプションの冗長性により、1つの電源が故障しても重要なシステムを稼働させ続けることができます。

PSU(s)が、それらにかかる初期および将来の負荷に対して定格されていることが重要です。大規模なストレージシャーシに徐々に電源を供給する計画の場合は、完全に供給されたシャーシに十分な電力を供給してください。また、アップタイムを保証するために、ホットスワップ可能な冗長電源も検討してください。予算が限られているユーザーは、ダウンタイムを数日ではなく数時間に制限するために、冷えた予備のPSUを用意しておくことができます。優れた最新のPSUは効率的で、IPMI管理システムに完全に統合されており、ファン、温度、および負荷情報をリアルタイムで提供します。

ほとんどの電源装置は、「80 Plus」評価として知られる効率評価で認証されています。この定格は、コンポーネントへの電力供給などの有用な作業を行う代わりに、壁から引き出された電力が熱、ノイズ、振動としてどれだけ失われるかを示しています。500ワットの電力をコンポーネントに供給するために、電源装置が壁から600ワットを引き出す必要がある場合、500/600 = ~83%の効率で動作していることになります。残りの100ワットは熱、ノイズ、および振動として失われます。より高い定格の電源はより効率的になりますが、はるかに高価になることもあります。あなたが購入すべき効率がわからない場合は、いくつかの投資収益率の計算を行ってください。例えば、80 Plus Platinum PSUが同等の80 Plus Goldよりも50ドル高い場合、その投資が5年間で報われるためには、年間の電力料金を少なくとも10ドル節約する必要があります。80 Plusの評価については、こちらの記事をご覧ください。


無停電電源装置


FreeNASは、従来のシリアルまたはUSB接続を介してバッテリバックアップされた無停電電源装置(UPS)と通信する機能を提供し、停電時には優雅なシャットダウンを調整することができます。FreeNASはAPCブランドのUPS、続いてCyberPowerでよく動作することが知られており、純粋な正弦波出力を持つUPSの予算を検討してください。SSDのいくつかのモデルは、電源喪失時にデータの破損を経験することができます。複数のSSDが同時にこれを経験した場合、これはプール全体の故障を引き起こす可能性があり、UPSは重要な投資となります。

Ethernetネットワーク

「ネットワークアタッチドストレージ(NAS)」の「ネットワーク」は、明らかにストレージと同じくらい重要ですが、この話題はいくつかのキーポイントに還元することができます。
  • ネットワーク構成では、シンプルさが信頼性の秘訣であることが多いです。
  • 10/25/40/100GbE のような高速な個別のインターフェースは、低速なインターフェースを集約するよりも優先されます。
  • Intel と Chelsio インターフェイスが最もよくサポートされているオプションです。
  • 「ジャンボフレーム」のMTUは、サーバー間やビデオ編集者とFreeNAS間などの、パケットの断片化が発生しない専用接続でのみ考慮してください。
  • LRO および LSO オフロード機能を備えたインターフェイスは、一般的にジャンボフレームの必要性を軽減し、それらを使用することで CPU のオーバーヘッドを低く抑えることができます。

仮想化されたFreeNAS

最後に、究極のFreeNASハードウェアの問題は、実際のハードウェアを全く使わないのか、仮想化ソリューションで行くのかということです。FreeNASの開発者は仕事の一環として毎日FreeNASを仮想化しており、クラウドサービスはあらゆる規模のユーザーの間で人気があるのは明らかです。しかし、FreeNASの心臓部であるOpenZFSは、物理ストレージデバイスの長所を十分に認識し、短所を補いながら直接動作するように設計されています。また、FreeNAS の中核をなす FreeBSD は、模範的なハードウェア性能と健全性の報告を提供しています。FreeNAS を仮想化する必要が生じた場合:
  • 可能であれば、ハードウェアディスクやストレージコントローラ全体をFreeNAS VMに渡します(VT-d/AMD-Viのサポートが必要です)。
  • VMFS などの仮想化ストレージ上の自動スクラブプールを無効にし、ストレージ修復タスクが別のレイヤーで実行されている間はプールをスクラブしないようにします。
  • ストライププールであっても、適切なメタデータの冗長性を提供するために、最低でも 3 つの vdev を使用してください。
  • 1つ以上の8GB以上のブートデバイスを用意することを忘れないでください。
  • 通常の要件に応じて、FreeNAS VM に十分な RAM を提供します。
  • すべてのデバイスでサポートされている場合は、「ジャンボフレーム」ネットワークを検討してください。
  • FreeBSD の "ゲストツール" には、他のゲストオペレーティングシステムに見られる機能がないかもしれないことを覚悟しておいてください。
  • 仮想インターフェイスでMACアドレススプーフィングを有効にし、VNET JailとPluginsを使用するために「プロミスキュアスモード(無差別モード)」を有効にします。

次のFreeNASシステムを購入または構築する際には、これらのルールに従っていただくことで、信頼性、パフォーマンス、管理性を最大限に高めることができます。FreeNAS MiniおよびFreeNAS認定システムは、FreeNAS用に設計されており、最高のFreeNAS体験を実現するために、これらのベストプラクティスを考慮に入れています。

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2020年01月11日 23:37に投稿されたエントリーのページです。

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