USBエンクロージャだけで記憶域スペースのミラー高速パリティを作ってみる

結論

・シーケンシャルリードは期待の結果に。
・ライトは期待の半分ほどで遅かったですが、HDDのパリティよりは速かったです。

概要

・以下のような構成で、SSDを2枚ないし4枚で高速層（ホットデータ）を作り、HDDはRAID5相当で領域を節約しつつ冗長性を保つ（コールドデータ）、というものになります。
・すみません図は使いまわしです。しかもストラピングではなくミラーです。

なんか面白い製品が出た

・きっかけはセンチュリーさんから2ドライブのUSB NVMEエンクロージャーが出たことです。
・これにより1本のUSBケーブルで記憶域スペースの高速層を作れるのでは？というわけですね。
https://www.century.co.jp/products/cmnv2u10gcp.html

必要なもの

1. 余ってるWindowsPC（今回はProxmox上のWindows Server2025）
2. 3ベイ以上のUSB HDDエンクロージャー（今回はロジテックの4ベイ）
3. センチュリーのこれ

あとはNVME SSDが2枚、HDDが任意の数必要になります。

スペック

・高速層は500GB×2でRAID1相当のミラーリングにより容量は500GBのままですが、冗長化されます。
・USB3.2 Gen2なので、理論上は最大1000Mb/sが出るようです。
・低速層はパリティ（RAID5相当）により容量と冗長性のバランスを取ります。今回1TB×4台なので-1TBで3TBとなります。
・記憶域スペースのパリティの仕様により、低速層の書き込みは単体より低速になってしまいますが、高速層でカバーするということらしいです。

HDDを認識させる

・VMにパススルーしてますが物理マシンでは不要な手順となります。

SSDを認識させる

・こちらはエンクロージャー単位でいけました。メーカーによるのですかね？

・全部で6台のディスクがWindowsからこのように認識していればOKです。

記憶域スペース作成

・PowerShellコマンドで作ります。メディアタイプが不明になっているので、HDDに変換します。

.ps1

# 情報確認
$disks = Get-PhysicalDisk | where {$_.Canpool -eq $true}
Write-Host "プールが可能なディスクの一覧：" -ForegroundColor Green
$diskInfo = $disks | select UniqueID, ClassName, Manufacturer, Model, BusType, MediaType, CanPool, @{Name="SizeGB"; Expression={$_.Size / 1GB -as [int]}}, OperationalStatus, HealthStatus
$diskInfo | sort MediaType -Descending | ft

メディアタイプをHDDに変換

・今回はHDDの型番が一緒なので型番で検索しています。
・検索条件は適宜変更してみて下さい。

.ps1

$MediaTypeConversionToHDD = Get-PhysicalDisk | where {$_.Model -eq "DT01ACA100"}
foreach ($disk in $MediaTypeConversionToHDD) {
    $disk | Set-PhysicalDisk -MediaType HDD
    }

・メディアタイプがHDDになりました。

最終容量を計算する

・ミラーだと48%、パリティだと96%にすることでエラーなく作成できたのでそうしています。そういう仕様なのですかね。

.ps1

# 容量プランの表示
$totalSSD = ($disks | where MediaType -eq "SSD" | measure -property Size -Sum).Sum
$totalHDD = ($disks | where MediaType -eq "HDD" | measure -property Size -Sum).Sum
$SSDSize = $totalSSD * 0.48
$singleHDD = ($disks | where MediaType -eq 'HDD' | select -First 1).Size
$HDDSize = ($totalHDD - $singleHDD) * 0.96

$totalSSDinGB = [math]::Round($totalSSD/1GB)
$totalHDDinGB = [math]::Round($totalHDD/1GB)
$SSDSizeInGB = [math]::Round($SSDSize/1GB)
$HDDSizeInGB = [math]::Round($HDDSize/1GB)

Write-Host "記憶域スペースで予定される最終容量を計算します。（高速層：48%のサイズ、低速層：-1台かつ96%のサイズ）"
Write-Host "SSD高速層（ミラー）:トータルは $totalSSDinGB GBで、$ssdSizeinGB GBのボリュームが作成される予定です。" -ForegroundColor Cyan
Write-Host "HDD低速層（パリティ）:トータルは $totalHDDinGB GBで、$hddSizeinGB GBのボリュームが作成される予定です。" -ForegroundColor Yellow

階層プールとボリュームの作成

・NumberOfColumnsとNumberOfDataCopyは難しそうだったのでいったんこのようにしています。
・詳しい方お願いします。

.ps1

$Pool = New-StoragePool -FriendlyName "階層プール" -StorageSubsystemFriendlyName "Windows Storage*" -PhysicalDisks $disks
$SSDTier = New-StorageTier -StoragePoolFriendlyName "階層プール" -FriendlyName SSDTier -MediaType SSD -ResiliencySettingName Mirror -ProvisioningType Fixed -NumberOfColumns 1
$HDDTier = New-StorageTier -StoragePoolFriendlyName "階層プール" -FriendlyName HDDTier -MediaType HDD -ResiliencySettingName Parity -ProvisioningType Fixed -PhysicalDiskRedundancy 1 -NumberOfColumns 4

# ボリュームの作成
New-Volume -FriendlyName "ミラー高速パリティテスト" -DriveLetter M -FileSystem ReFS -WriteCacheSize 16GB -StorageTiers $SSDTier, $HDDTier -StorageTierSizes $SSDSize, $HDDSize

ベンチマーク

・シーケンシャルリードは期待の結果に。
・ライトは期待の半分ほどで遅かったですが、HDDのパリティよりは速かったです。
・記憶域スペースの原因か、エンクロージャーの制約なのかは不明。

コラム

・ベンチマーク中にVMがフリーズするのが気になりました。
・Proxmoxってパススルーまわりはまだ不安定？実機でやってみることをお勧めいたします。
・テストが繰り返せるよう、ボリュームを削除するPowerShellも貼っておきます。

.ps1

# 削除する
Remove-VirtualDisk -FriendlyName "ミラー高速パリティテスト" -Confirm:$false
Remove-StoragePool -FriendlyName "階層プール" -Confirm:$false

ポエム

・センチュリーさんの製品ですが、2枚のNVMEにアクセス時に交互にチカチカ光るのでわかりやすかったです。